單樁豎向抗壓極限承載力是指樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態前或出現不適于繼續承載的變形所對應的最大荷載,由一下二個因素決定:一是樁本身的材料強度,即樁在軸向受壓、偏心受壓或在樁身壓曲的情況下,結構強度的破壞;二是地基土強度,即地基土對樁的極限支承能力。通常情況下,第二個因素是決定單樁極限抗壓承載力的主要因素,也是我們主要討論的問題。
荷載箱
在豎向受壓荷載作用下,樁頂荷載由樁側阻力和樁端阻力承擔,樁側阻力的發揮與相對于樁側土的樁身位移有關,樁端阻力的發揮與樁端沉降有關。樁側阻力隨深度自上而下逐步發揮,樁端阻力滯后于樁側阻力最后發揮,即樁側阻力先發揮,先達極限,端阻后發揮,后達極限;二者的發揮過程反映了樁土體系荷載的傳遞過程:在初始受荷階段,樁頂位移小,荷載由樁上部側表面的土阻力承擔,以剪應力形式傳遞給樁周土體,樁身應力和應變隨深度遞減;隨著樁頂荷載的增大,樁頂位移加大,樁側阻力由上至下逐步被發揮出來,同時,樁端阻力也開始發揮,在樁側阻力達到極限后,繼續增加的荷載則全部由樁端阻力承擔。隨著樁端持力層的壓縮和塑性擠出,樁頂位移增大速度加大,在樁端阻力達到極限值后,位移迅速增大而破壞,此時樁所承受的荷載就是樁的極限承載力。由此可以看出樁的承載力大小主要有樁側土和樁端土的物理力學性質決定,而樁的幾何特征如長徑比、比表面積大小以及成樁效應也會影響承載力的發揮。
樁土體系的荷載傳遞特征為樁基設計提供了依據,設計部門可根據土層的分部與特性,合理選擇樁徑、樁長、施工工藝和持力層,這對有效發揮樁的承載能力、節約工程造價具有十分重要的作用。