基础工程-桩基础设计.ppt

桩基础（2）Pile Foundation (2)桩基设计内容1. 地质勘察，掌握地质资料2. 选择桩的类型和几何尺寸3. 确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值4. 确定桩的数量、间距和布桩方式5. 验算桩基的承载力和沉降6. 桩身结构设计7. 承台设计8. 绘制桩基施工图（一）（二）（三）（四）（五）（六）竖向荷载下单桩的工作性能桩的桩的荷载传递荷载传递单桩竖向承载力(Axial load capacity)n单桩竖向承载力:单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载n影响因素n地基土对桩的支承能力n桩身的材料强度 （端承桩、超长桩、桩身质量有缺陷等）《建筑桩基规范》单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向承载力的确定n按单桩竖向抗压静载试验确定n按静力触探法确定n按标准贯入法确定n按经验公式方法确定n按土的抗剪强度指标确定n按材料强度确定按单桩竖向抗压静载试验确定Axial load testsn单桩竖向抗压静载试验测得荷载～沉降曲线加荷稳压提供反力沉降观测n加载方式：慢速维持荷载法n逐级加载n每级荷载为承载力设计值的1/5~1/8n每级桩顶沉降量小于0.1mm/h时可加下级荷载n终止加载条件n某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下的5倍；n某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下的2倍，且24hr内不稳定；n已达到锚桩最大抗拔力，或压重平台的最大质量。

结果分析n陡降型根据沉降随荷载变化特征确定§发生明显陡降的起始点§切线交会法§缓变型根据沉降量确定：s＝40～60mm大直径桩：s＝0.03～0.06d细长桩：s＝60～80mm统计确定单桩竖向极限承载力标准值按静力触探法确定(CPT-Cone penetration test)n静力触探：将圆锥形金属探头以静力方式按一定速率均匀压入土中；通过探头传感器测出探头阻力n单用(桥)探头：测量比贯入阻力ps，精度较低n双用(桥)探头：将锥头与摩擦筒分开，可以同时测量锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs两个参数的探头，分辨率较高n多用(孔压)探头：将双用探头再安装一种可测触探时所产生的超孔隙水压力装置（透水滤器和孔隙水压力传感器），分辨率最高，在地下水位较浅地区应优先采用n与打入桩情况接近《桩基》混凝土预制桩，双桥探头qc——桩端平面上、下探头阻力，kPa，取桩端平面上4d范围内探头阻力加权平均值，再与桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均；α——桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；fsi——第i层土的探头平均侧阻力， kPa；βi——第i层土桩侧阻力综合修正系数按标准贯入法确定n标准贯入试验 SPT-Standard penetration testn现场用63.5kg的穿心锤，以76cm的落距自由落下，将标准贯入器先打入土中15cm，再打入30cm，后30cm的锤击数为试验结果 N。

原位试验）1——穿心锤：2——锤垫；3——触探杆；4——贯入器； 5——出水孔；6——取土器；7——贯入器靴按标准贯入法确定n北京市勘查设计院经验公式pb——桩尖以上和以下4D范围内N平均值换算的桩极限端承力（kPa), 见下表；pfc、pfs——桩身范围内粘性土、砂土N值换算的极限桩侧阻力（kPa), 见下表；lc、ls——粘性土、砂土层的桩段长度（m)；U——桩截面周长（m)Ap——桩的截面积（m2)C1——经验参数（KN),见表15-17C2——孔底虚土折减系数（KN/m),取18.1X——孔底虚土厚度，预制桩取x=0 ;当虚土厚度大于0.5m时，取x=0.5，而端承力取0.按经验公式方法确定Empirical methodn一般预制桩及中小直径(d<800 mm)灌注桩标准值：标准值：特征值：特征值：按经验公式方法确定n大直径桩 (d≥800 mm)考虑尺寸效应n嵌岩桩按土的抗剪强度指标确定粘性土中桩：按材料强度确定n桩视为轴心受压杆件，根据《混凝土结构设计规范》n钢筋混凝土桩：R——单桩竖向承载力设计值（KN); ——混凝土构件稳定系数对低承台桩基，考虑土的侧向约束可取 1.0；但穿过很厚软土层和可液化土层的端承桩或高承台桩基，其值应小于1.0fc——混凝土的轴心抗压强度设计值（kPa)fy’——纵向钢筋的抗压抗压强度设计值（kPa)Ap——桩身的横截面面积（m2)Ag——纵向钢筋的横截面面积（m2)单桩的抗拔承载力n承受上拔力的桩基需要验算桩的抗拔承载力(如：高耸结构物桩基、承受上浮托力作用的基础等）n影响因素：桩身材料强度、桩土抗拔侧阻力和桩身自重n抗拔极限承载力标准值：n一级建筑桩基：现场单桩上拔静载荷试验确定。

n二、三级建筑桩基，Ta——基桩抗拔极限承载力特征值；λi——抗拔系数，表4-5n单桩的抗拔验算：例题n某工程桩基采用预制混凝土桩，桩截面尺寸为的350mm×350mm，桩长10m，各土层分布情况如图所示，试确定该基桩的竖向承载力标准值Quk及特征值Ra 采用经验公式法确定基桩的竖向承载力标准值Quk查表4.2得极限侧阻力标准值，第一层土：粉质粘土， 第二层土：粉土， e=0.9第三层土：中密中砂桩的入土深度为10m，查得预制桩修正系数为1.0查表4.3得桩端阻力标准值中密中砂，故单桩的竖向承载力标准值为：桩的水平承载力Lateral load capacity水平荷载形式：n风荷载n地震荷载n机械制动荷载n土压力n水压力PMVAxial loadLateral loadLoad transfer to ground 水平承载力的影响因素n桩的尺寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度以及土质条件和上部结构的水平位移容许值n桩的水平承载力远低于竖向承载力刚性桩柔性桩水平受荷桩的分析方法n极限地基反力法n弹性地基反力法np-y曲线法 极限地基反力法n假定土体进入极限状态，而且地基反力的分布形状已知；n假定地基反力只是桩入土深度的函数，与桩的挠度无关；n根据平衡条件，通过作用在桩上的外力求桩的水平抗力。

n在不同的情况下所假设的土压力分布规律不同，常用的有直线分布和二次抛物线分布n一般认为粘性土中地基反力和不排水抗剪强度有关，而砂性土中的地基反力和朗肯土压力有密切联系 弹性地基反力法n假定土为弹性体，用梁的弯曲理论来求桩的水平抗力n弹性地基反力法又可分为两类：线弹性地基反力法和非线弹性地基反力法 n线弹性地基反力法：m法简介桩的截面计算宽度：地基水平抗力系数的比例系数m：表4.10式中 Kf——桩的形状系数，方形截面桩kf=1.0,圆形截面桩kf=0.9 d——桩的直径，方形截面时为桩的边长b单桩挠曲微分方程水平荷载－－H0；弯矩－－M0A，B系数查表4.9，注此表结果接近于柔性桩的结果n桩顶水平位移n受桩的刚性(ah)和桩端约束影响n表8.14n桩身最大弯矩及其位置n弯矩最大面剪力为零；p-y曲线法(the p-y method)用非线性弹簧模拟桩土相互作用(using nonlinear springs to model the soil-structure interaction)p -地基反力(side resistance per unit length)y -水平位移(Lateral deflection)pyDuctile:柔性Brittle:脆性水平承载力的确定n单桩水平静载荷试验n单向多循环加载法n桩身折断或位移超过30～40mm－终止加载试桩结果分析临界荷载Hcr极限荷载Hu混凝土预制桩、钢桩、灌注桩（配筋率>0.65%）承载力设计值灌注桩（配筋率<0.65%）承载力设计值。