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桩基础知识培训.ppt

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    • 桩基础 Pile foundation 本章本章主要内容主要内容•概述桩概述桩的的功能及类型功能及类型•桩的承载机理桩的承载机理?•单桩承载力单桩承载力capacity of single pile•群桩承载力群桩承载力capacity of pile group•桩基础设计桩基础设计 软 土 层 沉井沉井caisson工作间工作间梯子梯子支护支护通气通气桶桶深基础深基础 地下连续墙地下连续墙 diaphragm 第一节第一节 概概 述述一、桩的应用一、桩的应用1.1.历史历史•十九世纪以前,木桩十九世纪以前,木桩•7000-80007000-8000年前湖上居民年前湖上居民, ,浙江河姆渡浙江河姆渡•西安灞桥西安灞桥, ,北京御河桥北京御河桥, ,隋唐建塔隋唐建塔•十九世纪开始,材料和动力进步十九世纪开始,材料和动力进步 铸铁管桩,铸铁管桩,18241824年年波特兰水泥波特兰水泥注册专利,注册专利,蒸汽动力蒸汽动力•十九世纪末,现场钻孔十九世纪末,现场钻孔桩桩(1897, Raymond)(1897, Raymond) 排排 桩桩 带撑木桩带撑木桩 灞河上建桥始于春秋时期,秦穆公称霸西灞河上建桥始于春秋时期,秦穆公称霸西戎,将滋水改为灞水,并于河上建桥,故戎,将滋水改为灞水,并于河上建桥,故称称“灞桥灞桥”,是我国最古老的石柱墩桥。

      是我国最古老的石柱墩桥1400年前的隋代灞桥遗址年前的隋代灞桥遗址 被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩隋代灞桥桥墩上的龙头隋代灞桥桥墩上的龙头 隋代灞桥石料上刻有隋代灞桥石料上刻有“耀州耀州”二字证实修桥石料来源于二字证实修桥石料来源于西安以北约西安以北约100公里的古耀州公里的古耀州 新加坡发展银行新加坡发展银行,四四墩墩, 每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部将荷载传递到下部好土层好土层,承载力高承载力高大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩 新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m 现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低 现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低 2.2.特点特点优点1.将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好土层土层,承载力高承载力高2.沉降量小沉降量小3.抗震性能好抗震性能好,穿过液穿过液化层化层4.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及及横向力横向力(如风载荷如风载荷)5.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低缺点缺点施工环境影响施工环境影响, , 预制桩施工噪音预制桩施工噪音, , 钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时有地下室时, ,有一有一定干扰定干扰, ,深基坑中深基坑中做桩做桩 3. 适用条件适用条件(1)水上建筑物水上建筑物(2)深持力层深持力层,高地下水位高地下水位(3)抗震地基抗震地基(4)对沉降非常敏感的建对沉降非常敏感的建筑筑,如精密仪器如精密仪器 详见教材详见教材117页页 •承台承台: :将几个桩结合将几个桩结合起来传递荷载起来传递荷载1 1. .低承台桩基低承台桩基 承台在地面以下承台在地面以下, , 承承台本身可承担部分荷台本身可承担部分荷载载2 2. .高承台桩基高承台桩基 承台在地面以上承台在地面以上, ,桥桩桥桩, ,码头码头, ,栈桥栈桥软土层二、桩基础的类型二、桩基础的类型((按承台位置分类)按承台位置分类) 青岛青岛·前海栈桥前海栈桥1891年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后,先在青岛村1891年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后,先在青岛村(今人民会堂处)修建总兵衙门,然后在前海处搭起一座长200(今人民会堂处)修建总兵衙门,然后在前海处搭起一座长200米左右、铁木结构的简易码头,当时只供军用,故名栈桥。

      米左右、铁木结构的简易码头,当时只供军用,故名栈桥 低承台桩基低承台桩基 高承台桩基高承台桩基 三、桩基设计原则三、桩基设计原则1、桩基的极限状态:、桩基的极限状态:桩基承载能力极限状态:桩基承载能力极限状态:对应于桩基受荷达到最大承载能力对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形;导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形;桩基正常使用极限状态:桩基正常使用极限状态:对应于桩基变形达到为保证建筑物对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值《《建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范》》((JGJ94-94)) 2、建筑桩基安全等级:、建筑桩基安全等级:根据建筑物因桩基损坏所造成的后果严重性将建筑桩基分根据建筑物因桩基损坏所造成的后果严重性将建筑桩基分为三个安全等级为三个安全等级 3、桩基计算(验算)内容:、桩基计算(验算)内容:((1)所有桩基均应进行承载能力极)所有桩基均应进行承载能力极限状态计算限状态计算 1)桩基的竖向承载力计算、群桩承)桩基的竖向承载力计算、群桩承载力计算;载力计算; 2)桩端平面以下软弱下卧层承载)桩端平面以下软弱下卧层承载力验算;力验算; 3)桩基抗震承载力验算;)桩基抗震承载力验算; 4)承台计算和桩身结构计算;)承台计算和桩身结构计算; ((2)以下桩基尚应进行变形验算:)以下桩基尚应进行变形验算: 1)桩端持力层为软弱土的一、二级建)桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物及桩端持力层为粘性土等的或存在筑物及桩端持力层为粘性土等的或存在软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验算。

      软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验算 2)承受较大水平荷载或对水平变位要)承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验算求严格的一级建筑桩基的水平变位验算3)对不允许出现裂缝或限制裂缝宽度)对不允许出现裂缝或限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台应进行抗裂或裂缝的混凝土桩身和承台应进行抗裂或裂缝宽度验算宽度验算 4、桩基规范对荷载效应的规定、桩基规范对荷载效应的规定•桩基承载能力极限状态:采用作用效应的基本组合和地震桩基承载能力极限状态:采用作用效应的基本组合和地震作用效应的组合作用效应的组合桩基正常使用极限状态:桩基正常使用极限状态:沉降验算:采用荷载的长期效应组合(准永久组合)沉降验算:采用荷载的长期效应组合(准永久组合)水平变位、抗裂和裂缝宽度:应根据使用要求和裂缝控制水平变位、抗裂和裂缝宽度:应根据使用要求和裂缝控制等级分别采用作用效应的短期效应组合(标准组合)或短等级分别采用作用效应的短期效应组合(标准组合)或短期效应组合(标准组合)考虑长期荷载(准永久组合)的期效应组合(标准组合)考虑长期荷载(准永久组合)的影响对于特殊地基土(如:软土、湿陷性黄土等),遵循相应的设对于特殊地基土(如:软土、湿陷性黄土等),遵循相应的设计原则。

      计原则 •《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》 GB50007-2002 GB50007-2002 关于荷载取值关于荷载取值的规定的规定•((1 1)按地基承载力确定基础底面面积或按单桩承载力确)按地基承载力确定基础底面面积或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的标准组合相应的抗力应取地基承载力特用极限状态下的标准组合相应的抗力应取地基承载力特征值或单桩承载力特征值征值或单桩承载力特征值 •((2 2)计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应按)计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态的下荷载效应的准永久组合,不计正常使用极限状态的下荷载效应的准永久组合,不计入风荷载和地震作用相应的限值为地基变形允许值入风荷载和地震作用相应的限值为地基变形允许值•((3 3)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡时,)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡时,荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为但其分项系数均为1.01.0。

      •((4 4)在设计基础、承台、支挡结构强度时,应荷载效)在设计基础、承台、支挡结构强度时,应荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数均相应的分项系数均•验算基础的裂缝宽度时,应按正常使用极限状态下的验算基础的裂缝宽度时,应按正常使用极限状态下的标准组合标准组合•((5 5)由永久荷载效应控制的基本组合值可取基本组合)由永久荷载效应控制的基本组合值可取基本组合值的值的1.351.35倍•((6 6)基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重)基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数数γγ0 0不应小于不应小于1.01.0 No结构与地质资料结构与地质资料桩型、桩长、桩距桩型、桩长、桩距确定桩数确定桩数n=P/R桩基中基桩承载力验算桩基中基桩承载力验算软弱下卧层验算软弱下卧层验算实体深基础验算实体深基础验算承台设计承台设计沉降计算沉降计算桩桩基基础础的的设设计计步步骤骤四、四、 4.2 4.2 桩的类型桩的类型承载性状承载性状施工方法施工方法成型方式效应成型方式效应材料材料形状形状按尺寸按尺寸软土层按不同的分类标准,叫法不同。

      按不同的分类标准,叫法不同4.2.1 4.2.1 桩桩 的的 分分 类类 一、一、 按按承载性状分类承载性状分类Q = Q = Q Qp p+Q+Qs sTip resistance, Skin frictionTip resistance, Skin friction端承型桩端承型桩 主要由桩端承受极限荷载主要由桩端承受极限荷载, ,桩不桩不长长, ,桩端土坚硬桩端土坚硬摩擦型桩摩擦型桩 主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载, ,桩长径桩长径比不很大,桩端土为粘土、粉土、砂土等比不很大,桩端土为粘土、粉土、砂土等端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩(嵌岩桩)(嵌岩桩)摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩 端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩PsPs 二、按材料:二、按材料: 木桩、混凝土、钢筋混木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管(型钢)桩、凝土、钢管(型钢)桩、复合桩复合桩 钢筋混凝土:钢筋混凝土:普通混凝普通混凝土、预应力混凝土土、预应力混凝土(离(离心预制)、高强混凝土心预制)、高强混凝土 三三 、、 按形状按形状•按纵断面:楔形桩、树根桩、螺旋按纵断面:楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩盘桩、微型桩•按横断面:圆形,八边形,十字桩、按横断面:圆形,八边形,十字桩、X X形桩形桩 桩身桩身 横断面横断面 四、按尺寸四、按尺寸•按断面按断面( (直径)的大小:直径)的大小: 大直径桩大直径桩:d:d 800mm; 800mm; 小直径桩:小直径桩:d d 250mm250mm;; 中等直径桩:中等直径桩: 250

      •按长度(长径比):按长度(长径比): 长桩长桩: 40m< L≤80m: 40m< L≤80m(( >3)>3);短;短桩:桩:L L≤15m≤15m;;  中长桩:中长桩:15m< L≤40m15m< L≤40m;;超长桩:超长桩:L > 80m L > 80m L/L/  (( ::桩的特征长度)桩的特征长度)   五、五、 按施工方法按施工方法施工方法施工方法—沉桩方法沉桩方法1 预制桩预制桩 Prefabricated pile 挤土桩,部分挤土桩2 现场灌注桩现场灌注桩 Cast in place 非挤土桩,部分挤土桩 1 预制桩预制桩2 现场灌注桩现场灌注桩气锤打入气锤打入振动沉桩振动沉桩静压桩静压桩引孔,部分挤土, 大面积地面隆起不引孔,挤土桩成成孔孔方方法法人工挖孔人工挖孔螺旋钻螺旋钻正反循环正反循环—地下水以下泥浆护壁地下水以下泥浆护壁冲击冲击,夯扩夯扩,爆破爆破沉管灌注沉管灌注浇浇注注法法省省, ,易易泥皮泥皮, ,虚土虚土, ,断桩断桩水上水上水下水下其他其他离心离心, ,预应力预应力, ,工厂工厂, ,现场现场 振动沉桩振动沉桩预制桩预制桩10~13mPile Point 离心预应力预制钢筋混凝土离心预应力预制钢筋混凝土 人工挖孔桩人工挖孔桩 广州市亚洲大酒店广州市亚洲大酒店人工挖孔桩人工挖孔桩 螺旋钻螺旋钻 扩底桩扩底桩人工挖孔扩孔桩人工挖孔扩孔桩(芝加哥法)(芝加哥法) UK英国英国1.0-3.0 m0.6-0.9 m英国是近代工业革英国是近代工业革命的发源地,正式命的发源地,正式名称名称“联合王国联合王国”,全称,全称“大不列颠大不列颠及北爱尔兰联合王及北爱尔兰联合王国(国(the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland))” 爆破扩底桩爆破扩底桩 挤扩桩(支盘桩)挤扩桩(支盘桩) 六、按桩的成桩方式效应六、按桩的成桩方式效应分类:非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩分类:非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩1 1)挤土桩:实心预制桩、下端封闭的管桩、以及沉管灌注桩)挤土桩:实心预制桩、下端封闭的管桩、以及沉管灌注桩成桩效应:粘土:打桩成桩效应:粘土:打桩→→抗剪强度降低抗剪强度降低→→停一定时间可恢复。

      停一定时间可恢复无粘土:抗剪强度提高无粘土:抗剪强度提高2 2)部分挤土桩:)部分挤土桩:H H型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩成桩效应:影响不大成桩效应:影响不大3 3)非挤土桩:钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩)非挤土桩:钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩成桩效应:侧阻力有所降低成桩效应:侧阻力有所降低 4.3 单桩承载力单桩承载力 Bearing capacity of a single pile4.3.1 单桩轴向荷载的传递机理(单桩的工作性能)单桩轴向荷载的传递机理(单桩的工作性能)桩顶荷载一般为:轴向力、水平力、弯矩桩顶荷载一般为:轴向力、水平力、弯矩1. 桩身轴力和截面位移(桩的荷载传递)桩身轴力和截面位移(桩的荷载传递) 在外载作用下,土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部在外载作用下,土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成在外力作用下,桩侧摩阻力开始抵抗打桩时的荷载,桩工作在外力作用下,桩侧摩阻力开始抵抗打桩时的荷载,桩工作状态时随着外载的作用,开始摩阻力发挥作用,只有当桩端状态时随着外载的作用,开始摩阻力发挥作用,只有当桩端产生位移,端阻力才逐渐开始作用。

      产生位移,端阻力才逐渐开始作用 桩、土间力的平衡桩、土间力的平衡 设桩身周长为设桩身周长为u u,,从深从深度度z z处取一处取一dzdz微段,由力的微段,由力的平衡条件有:平衡条件有:设桩身横截面面积为设桩身横截面面积为ApAp,,弹性模量为弹性模量为EpEp,,dzdz微段微段的变形为的变形为d d z z,,据虎克定律有:据虎克定律有: 代入上式有:代入上式有: 2.2.影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素主要影响荷载传递的因素:长径比主要影响荷载传递的因素:长径比 l/dl/d根据长径比根据长径比 l/dl/d 桩的分类:桩的分类:短桩:短桩:l/dl/d<<1010中长桩:中长桩:l/dl/d=10~40=10~40长桩:长桩:l/dl/d=40~100=40~100超长桩:超长桩:l/dl/d>>100100 2.2.影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素((1 1)桩端土与桩周土的刚度比)桩端土与桩周土的刚度比EbEb/Es/Es对于中长桩:对于中长桩: EbEb/Es/Es增大,桩端分担荷载的比例增加增大,桩端分担荷载的比例增加2 2)桩土刚度比)桩土刚度比EpEp/Es/Es对于中长桩:对于中长桩: EpEp/Es/Es增大,桩端分担荷载的比例增加。

      增大,桩端分担荷载的比例增加 EpEp/Es/Es超过超过10001000后,影响不大当后,影响不大当EpEp/Es/Es<<1010端阻接近零,端阻接近零,因此:对于砂桩、碎石桩、灰土桩等,应按复合地基设计因此:对于砂桩、碎石桩、灰土桩等,应按复合地基设计 ((3 3)桩端扩底直径与桩身直径比)桩端扩底直径与桩身直径比D/dD/d D/d D/d增大,桩端分担荷载的比例增加增大,桩端分担荷载的比例增加 当桩长增大当桩长增大(例如例如l//d>>25)时,时,桩端分担荷载减少桩端分担荷载减少因桩因桩身压缩变形大,桩端反力尚未发挥,桩顶位移已超过实用身压缩变形大,桩端反力尚未发挥,桩顶位移已超过实用所要求的范围,此时传递到桩端的荷载极为微小因此,所要求的范围,此时传递到桩端的荷载极为微小因此,很长的桩实际上总是摩擦桩,用扩大桩端直径来提高承载很长的桩实际上总是摩擦桩,用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的力是徒劳的4)(4)长径比长径比 l/dl/d 3. 桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力和桩端阻力 由上可见,由上可见,桩的侧阻随深度呈线性增大桩的侧阻随深度呈线性增大。

      但砂土中模但砂土中模型桩试验表明,型桩试验表明, 当桩入土深达某一临界值当桩入土深达某一临界值(约为约为5~10倍桩倍桩径径)后.侧阻就不再随深度增加该现象称为后.侧阻就不再随深度增加该现象称为侧阻的深度侧阻的深度效应维西克维西克(vesie,,1967)认为:桩周竖向有效应力不认为:桩周竖向有效应力不一定等于覆盖应力,其线性增加到临界深度一定等于覆盖应力,其线性增加到临界深度(zc)时达到某时达到某一限值,其原因是土的一限值,其原因是土的“拱作用拱作用” 综上所述,桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性综上所述,桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性质,成桩方法等多种因素有关质,成桩方法等多种因素有关而桩侧阻力而桩侧阻力τu 达到所需的桩达到所需的桩~土相对滑移极限值久则基本上只与土的土相对滑移极限值久则基本上只与土的类别有关.根据试验资料,类别有关.根据试验资料,一般粘性土约为一般粘性土约为4~6mm.砂.砂土约为土约为6~10mm 超静孔隙水压力消散,土的触变性打入预制桩:挤土使qs增加:(1)挤密(2)残余应力钻孔预制桩:常使qs减少:(1)泥皮(2)应力松弛但是也有水泥浆渗入土中使表面粗糙粘性土的摩阻力有时效性:其他施工因素 单桩的破坏形式单桩的破坏形式屈曲破坏屈曲破坏——取取决于桩身的材料强度决于桩身的材料强度整体剪切破坏整体剪切破坏----取取决于桩端土的支承力决于桩端土的支承力刺入破坏刺入破坏------取取决于桩周土强度决于桩周土强度 屈曲破坏屈曲破坏—取取决于桩身的材料强度决于桩身的材料强度桩的直径比较小且穿过桩周土的抗剪强度比较低(如淤泥等软桩的直径比较小且穿过桩周土的抗剪强度比较低(如淤泥等软土),桩端进入比较坚硬的岩石,一般端承桩和嵌岩桩属于屈土),桩端进入比较坚硬的岩石,一般端承桩和嵌岩桩属于屈曲破曲破 Q-SQ-S曲线(荷载曲线(荷载- -沉降)出现急剧沉降)出现急剧破坏的陡降段,其沉降量很小,破坏的陡降段,其沉降量很小,有明确的破坏荷载。

      有明确的破坏荷载 桩的承载力取决于桩身材料强度桩的承载力取决于桩身材料强度 整体剪切破坏整体剪切破坏----取取决于桩端土的支承力决于桩端土的支承力Q-SQ-S曲线有明显的拐点,有陡降曲线有明显的拐点,有陡降段,有明显的破坏荷载段,有明显的破坏荷载桩的承载力主要取决于桩端土的桩的承载力主要取决于桩端土的支承力一般桩基属于本情况一般桩基属于本情况 刺入破坏刺入破坏---取取决于桩周土强度决于桩周土强度当桩周土和桩尖土的抗剪强度比当桩周土和桩尖土的抗剪强度比较均匀时,桩在轴向荷载作用下较均匀时,桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏桩顶荷载主要将出现刺入破坏桩顶荷载主要由桩侧阻力来承担,桩端阻力极由桩侧阻力来承担,桩端阻力极微,桩的沉降量较大微,桩的沉降量较大Q-S曲线为曲线为“渐进破坏渐进破坏”的缓变的缓变型,无明显拐点型,无明显拐点桩的承载力主要取决于桩周土的桩的承载力主要取决于桩周土的抗剪强度抗剪强度 两类单桩荷载两类单桩荷载~沉降曲线沉降曲线A—陡降型陡降型B—缓变型缓变型 4.3.2 单桩竖向承载力的确定取决于两个方面:取决于两个方面:桩身材料强度桩身材料强度地层支承力地层支承力极限承载力:极限承载力:承载力特征值:承载力特征值:安全系数安全系数K=2 按桩身材料确定混凝土混凝土 R = R =    c cf fc cA Ap p钢筋混凝土钢筋混凝土 R = R =  (( c cf fc cA Ap p+f+fy yA Ag g))钢筋抗压强钢筋抗压强度设计值度设计值 单桩竖向承载力特征值确定方法:静载荷试验按土的抗剪强度指标确定按经验公式确定 1. 静载荷试验获得单桩承载力最可靠的方法次梁次梁锚筋锚筋锚桩锚桩主梁主梁千斤顶千斤顶百分表百分表基准柱基准柱 锚桩 桁架法,2400吨 桩顶试验中桩顶试验中 1、进行静载试验的工程:、进行静载试验的工程:静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法,其除了静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法,其除了考虑到地基土的支承能力外,也计入了桩身材料强度对于承载考虑到地基土的支承能力外,也计入了桩身材料强度对于承载力的影响。

      力的影响对于地基基础设计等级:甲、乙级建筑物必须通过静载荷试验对于地基基础设计等级:甲、乙级建筑物必须通过静载荷试验对于地基条件复杂,桩施工质量可靠性低等建筑桩基必须通过对于地基条件复杂,桩施工质量可靠性低等建筑桩基必须通过载荷试验载荷试验 2、试验数量:在同一条件下的试验数量,不宜少于总数的、试验数量:在同一条件下的试验数量,不宜少于总数的1%,并不少于,并不少于3根工程总桩数在根工程总桩数在50根以内时不应少于根以内时不应少于2根3、预制桩完成后的间歇时间:、预制桩完成后的间歇时间:时间要求:砂类土间歇时间不少于时间要求:砂类土间歇时间不少于10天;粉土和粘性土不少于天;粉土和粘性土不少于15天;饱和粘性土不少于天;饱和粘性土不少于25天原因:对于预制桩,由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消原因:对于预制桩,由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散,土体因打桩扰动而降低的强度随时间逐渐恢复,为了使试散,土体因打桩扰动而降低的强度随时间逐渐恢复,为了使试验能真实反映桩的承载力验能真实反映桩的承载力 4、试验:、试验:((1)静载荷试验装置及方法)静载荷试验装置及方法①①装置:加荷稳压、提供反力、沉降观测装置:加荷稳压、提供反力、沉降观测加荷稳压:由桩顶的油压千斤顶对桩顶施加压力。

      加荷稳压:由桩顶的油压千斤顶对桩顶施加压力提供反力:千斤顶的反力由锚桩、压重平台的重力或若干根地锚组成提供反力:千斤顶的反力由锚桩、压重平台的重力或若干根地锚组成沉降观测:安装在基准梁上的百分表或电子位移计用于量测桩顶位移沉降观测:安装在基准梁上的百分表或电子位移计用于量测桩顶位移②②试桩与锚桩(或与压重平台的支墩、地锚等)之间、试桩与支承基准梁试桩与锚桩(或与压重平台的支墩、地锚等)之间、试桩与支承基准梁之间以及锚桩与基准桩之间,都应有一定的间距之间以及锚桩与基准桩之间,都应有一定的间距 ③③加载方法:加载方法:采用连续加载法:即慢速维持荷载法,逐级加载,每级荷载采用连续加载法:即慢速维持荷载法,逐级加载,每级荷载为单桩承载力设计值的为单桩承载力设计值的1/5~~1/8,当每级荷载下桩顶的沉降量,当每级荷载下桩顶的沉降量小于小于0.1mm/h,则认为已稳定,然后加下一级荷载,依次进行,则认为已稳定,然后加下一级荷载,依次进行直到试桩破坏再分级卸载到零也可以采用快速维持荷载直到试桩破坏再分级卸载到零也可以采用快速维持荷载法,即一般每隔法,即一般每隔1h加一级荷载加一级荷载④④沉降观测:第一小时内每隔沉降观测:第一小时内每隔5、、10、、15、、15、、15分钟读一次,分钟读一次,然后每然后每30分钟测读一次,直至稳定。

      分钟测读一次,直至稳定 ((2)终止加载条件)终止加载条件当出现下列情况支一时即终止加载:当出现下列情况支一时即终止加载: ①①某级荷载下,桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下,桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的5 5倍;倍;②②某级荷载下,桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下,桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2 2倍,倍,且经且经24h24h尚未达到相对稳定;尚未达到相对稳定;③③已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大质量时已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大质量时 ((3)按试验结果确定单桩承载力)按试验结果确定单桩承载力一般认为,当桩顶发生剧烈或不一般认为,当桩顶发生剧烈或不停滞的沉降时,桩处于破坏状态,停滞的沉降时,桩处于破坏状态,相应的荷载称为极限荷载用相应的荷载称为极限荷载用QU表示用用Q-S曲线确定单桩承载力:曲线确定单桩承载力:①①图中的曲线图中的曲线①①所示,对于陡降所示,对于陡降型型Q-SQ-S曲线,可取曲线发生明显陡曲线,可取曲线发生明显陡间的起始点所对应的荷载为间的起始点所对应的荷载为Q QU U绘图比例:横:竖绘图比例:横:竖=2=2::3 3 ②②根据沉降量确定根据沉降量确定Qu对于缓变型对于缓变型Q-S曲线(图曲线(图②②),一),一般可取般可取S=40~~60㎜㎜对应的荷载值为对应的荷载值为Qu。

      对于大直径桩可取对于大直径桩可取S=((0.03~~0.06))d(d为桩端直径为桩端直径)所对应的荷载值所对应的荷载值(大大桩径取低值桩径取低值,小桩径去高值小桩径去高值)对于细长桩(细长桩(>80,可取,可取S=60~~80㎜㎜对对应的荷载应的荷载 ③③根据沉降随时间的变化特征确根据沉降随时间的变化特征确定定Q Qu u取取S- S- 曲线(图)尾部出现曲线(图)尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作明显向下弯曲的前一级荷载值作为为Q Qu u也可根据终止加载条件第二条中也可根据终止加载条件第二条中的前一级荷载值作为的前一级荷载值作为Q Qu u 单桩竖向承载力特征值确定方法:按规定确定Qu, 2. 2. 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 公式: 式式中中::cu—桩桩底底以以上上1d至至桩桩底底以以下下1d范范围围内内土土的的不不排排水水抗抗剪剪强强度度平平均均值值;;对对裂裂隙隙粘粘土土宜宜用用含含裂裂隙隙的的大大试试样样测测定定;;对对钻钻孔孔桩桩取取三轴不排水抗剪强度的三轴不排水抗剪强度的0.75倍;倍;Nc— 地基承载力系数,当桩的长径比地基承载力系数,当桩的长径比 l/d> >5时,时, Nc=9 ;;ca— 桩土之间的附着力,桩土之间的附着力,ca=αcu 。

      对对粘粘性性土土 α=1或或更更大大,,且且随随 cu 的的增增大大而而迅迅速速降降低低对对硬硬粘粘土土中中的的桩桩,,当当 l/d< <20时时,,取取1.25;;当当上上部部为为软软土土时时取取α=0.4 ;;其其他他情情况况 α=0.7 对对打打入入桩桩,,ca ≤≤100KPa;;对对钻钻孔孔桩桩α的的取取值值不不成成熟熟,,平平均均值值约约为为0.45;;对对扩扩底底桩桩,,桩桩底底以以上上2d范范围围内内的的ca不不予予考考虑虑,,即取即取α=0 单桩竖向承载力特征值确定方法:按上式确定Qu, 3. 确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式 《《地地基基基基础础规规范范》》指指出出::单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值的的确确定定应应符符合合下列规定:下列规定:((1))单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值应应通通过过单单桩桩竖竖向向静静载载荷荷试试验验确确定定单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值取取单单桩桩竖竖向向静静载载荷荷试试验验所所得得单单桩桩竖竖向向极极限承载力除以安全系数限承载力除以安全系数22))地地基基基基础础设设计计等等级级为为丙丙级级的的建建筑筑物物,,可可采采用用静静力力触触探探及及标准贯入试验参数确定。

      标准贯入试验参数确定3)初步设计时单桩竖向承载力特征值)初步设计时单桩竖向承载力特征值 可按下式估算:可按下式估算:式式中中:: 桩桩端端阻阻力力、、桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值,,由由当当地地静静载荷试验结果统计分析算得载荷试验结果统计分析算得 当当桩桩端端嵌嵌入入完完整整及及较较完完整整的的硬硬质质岩岩石石中中,,可可按按下下式式估估算算单单桩桩竖向承载力特征值:竖向承载力特征值: 式式中中:: 桩桩端端岩岩石石承承载载力力特特征征值值,,当当桩桩端端无无沉沉渣渣时时,, 根根据据岩岩石石饱饱和和单单轴轴抗抗压压强强度度标标准准值值确确定定,,或或按按岩岩基基载载荷荷试试验验确定也可根据室内岩石饱和单轴抗压强度标准值按下式确定:也可根据室内岩石饱和单轴抗压强度标准值按下式确定:ψr—折减系数,根据岩石的完整程度由地区经验确定折减系数,根据岩石的完整程度由地区经验确定无经验时,对于完整岩体可取无经验时,对于完整岩体可取0.5;对于较完整岩体可取;对于较完整岩体可取0.2~0.5 ((4)嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、)嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩断裂破碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。

      体临空面 补充:补充: 按静力触探法确定按静力触探法确定公式:公式:式式中中:: 桩桩端端平平面面上上、、下下探探头头阻阻力力((KPa)),,取取桩桩端端平平面面以以上上4d范范围围内内探头阻力加权平均值,再与桩端平面以下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;范围内的探头阻力进行平均; 桩端阻力修正系数,对粘性土、粉土取桩端阻力修正系数,对粘性土、粉土取2/3,饱和砂土取,饱和砂土取1/2;; 第第i层土的探头平均侧阻力(层土的探头平均侧阻力(KPa);); 桩的周长;桩的周长; 第第i层土桩侧阻力综合修正系数,按下式计算:层土桩侧阻力综合修正系数,按下式计算:粘性土:粘性土: 砂性土:砂性土: 补充:补充:《《桩基规范桩基规范》》推荐推荐经验公式法确定单桩承载力标准值经验公式法确定单桩承载力标准值((1)一般预制桩及中小直径灌注桩)一般预制桩及中小直径灌注桩对对直直径径< <800㎜㎜的的预预制制桩桩和和灌灌注注桩桩,,单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力标标准准值值 ::式中:式中: 单桩总极限侧阻力标准值(单桩总极限侧阻力标准值(KN);); 单桩总极限端阻力标准值(单桩总极限端阻力标准值(KN);); 桩桩侧侧第第层层土土的的极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值((KPa)),,当当无无当当地地经验值时,可按表经验值时,可按表8-6取值;取值; 桩桩端端极极限限端端阻阻力力标标准准值值((KPa)),,当当无无当当地地经经验验值值时时,,可按表可按表8-7取值;取值; ((2)大直径桩()大直径桩(d≥≥800㎜㎜))公式:公式:式式中中:: 桩桩侧侧第第层层土土的的极极限限侧侧阻阻力力标标准准值值,,当当地地经经验验值时,可按表值时,可按表8-6取值,对于扩底桩变截面以下不计侧阻力;取值,对于扩底桩变截面以下不计侧阻力; 桩桩径径为为0.8m的的极极限限端端阻阻力力标标准准值值,,当当无无当当地地经经验验时时,,对对于于干干作作业业((清清底底干干净净))可可按按表表8-8取取值值,,对对于于其其他他成成桩工艺可按表桩工艺可按表8-7取值;取值; 大大直直径径桩桩侧侧阻阻、、端端阻阻尺尺寸寸效效应应系系数数,,按按表表8-9取值。

      取值 ((3)嵌岩桩)嵌岩桩嵌嵌岩岩单单桩桩的的极极限限承承载载力力标标准准值值 是是由由桩桩周周土土总总侧侧阻阻力力 、、嵌嵌岩段总侧阻力岩段总侧阻力 和总端阻力和总端阻力 三部分组成三部分组成公式:公式:式式中中:: 覆覆盖盖层层第第层层土土的的侧侧阻阻力力发发挥挥系系数数,,当当桩桩的的长长径径比比不不大大(( < <30)),,桩桩端端置置于于新新鲜鲜或或微微风风化化硬硬质质岩岩中中且且桩桩底底无无沉沉渣渣时时,,对对于于粘粘性性土土、、粉粉土土,,取取 ,,对对于于砂砂类类土土及及碎碎石石类土,取类土,取 ,其他情况,取,其他情况,取 ;; 桩周第层土的极限侧阻力标准值,根据成桩工艺按表桩周第层土的极限侧阻力标准值,根据成桩工艺按表8-6取值;取值; 岩岩石石饱饱和和单单轴轴抗抗压压强强度度标标准准值值,,对对于于粘粘土土质质岩岩取取天然湿度单轴抗压强度标准值;天然湿度单轴抗压强度标准值; 桩桩身身嵌嵌岩岩((中中等等风风化化、、微微风风化化、、新新鲜鲜基基岩岩))深深度度,,超超过过5d时时,,取取 ;;当当岩岩层层表表面面倾倾斜斜时时,,以以坡坡下下方方的的嵌嵌岩岩深度为准;深度为准; 嵌嵌岩岩段段侧侧阻阻力力和和端端阻阻力力修修正正系系数数,,与与嵌嵌岩岩深深径径比比 有关,按表有关,按表8-10采用。

      采用 ((4))《《桩桩基基规规范范》》规规定定,,确确定定单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力标标准准值值尚尚需满足以下规定:需满足以下规定:①①一一级级建建筑筑桩桩基基应应采采用用现现场场静静载载荷荷试试验验,,并并结结合合静静力力触触探探、、标准贯入试验等原位测试方法综合确定;标准贯入试验等原位测试方法综合确定;②②二二级级建建筑筑桩桩基基应应根根据据静静力力触触探探、、标标准准贯贯入入试试验验、、经经验验参参数数等等估估算算,,并并参参照照地地质质条条件件相相同同的的试试桩桩资资料料综综合合确确定定无无可可参参照的试桩资料或地质条件复杂时,应由现场静载荷试验确定;照的试桩资料或地质条件复杂时,应由现场静载荷试验确定;③③三级建筑桩基,如无原位测试资料,可利用承载力经验公三级建筑桩基,如无原位测试资料,可利用承载力经验公式 补充:补充: 按动力试桩法确定按动力试桩法确定高应变(大应变):测定桩的极限承载力高应变(大应变):测定桩的极限承载力 低应变(小应变):测定桩的质量和完整率低应变(小应变):测定桩的质量和完整率 此此方方法法现现阶阶段段只只起起检检测测和和检检验验作作用用,,确确定定桩桩的的承承载载力力是是一个发展方向。

      一个发展方向 补充:补充: 桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力对于二、三级建筑物,单桩抗拔极限承载力标准值对于二、三级建筑物,单桩抗拔极限承载力标准值Tk::当群桩基础呈整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值当群桩基础呈整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值Tgk可按群桩外围周长范围的抗拔承载力再除以桩数可按群桩外围周长范围的抗拔承载力再除以桩数式中式中:λi ---抗拔系数,按表抗拔系数,按表8-11取值取值 《《地基基础规范地基基础规范》》和和《《桩基规范桩基规范》》关于单桩承载力的规定关于单桩承载力的规定是不同的注意二者的区别是不同的注意二者的区别 随着建筑物越来越高大,所遇到的地质条件日趋复杂,特随着建筑物越来越高大,所遇到的地质条件日趋复杂,特别是考虑桩间土承担一部分荷载后,沉降已成为一个控制别是考虑桩间土承担一部分荷载后,沉降已成为一个控制条件,使得桩基沉降计算成为桩基设计的一个重要内容条件,使得桩基沉降计算成为桩基设计的一个重要内容4.4 4.4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算 地基基础设计等级为甲级建筑物的地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基 体型复杂或桩端以下存在软弱土层体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。

      的设计等级为乙级建筑物桩基 对沉降有严格要求的建筑物桩基对沉降有严格要求的建筑物桩基 摩擦型桩基摩擦型桩基桩基础沉降的计算范围桩基础沉降的计算范围需要进行沉降计算需要进行沉降计算 :: 嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基,对沉降无特殊要求的基,对沉降无特殊要求的条形基础下条形基础下不超过两排桩的桩基吊车工作制级不超过两排桩的桩基吊车工作制级别别A5级级A5以下的单层工业厂房桩基以下的单层工业厂房桩基(桩端下为密实土层)桩端下为密实土层)不需要沉降计算的情况:不需要沉降计算的情况: 变形特征值变形特征值桩基变形可用下列指标表示:桩基变形可用下列指标表示:沉降量、沉降差、倾斜沉降量、沉降差、倾斜 计算桩基础变形时,变形指标可按下述规定选用:计算桩基础变形时,变形指标可按下述规定选用:对于砌体承重结构应由局部倾斜控制;对于框架结构应由对于砌体承重结构应由局部倾斜控制;对于框架结构应由相邻柱基的沉降差控制;对于多层或高层建筑和高耸结构相邻柱基的沉降差控制;对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制应由倾斜值控制桩基变形容许值桩基变形容许值同浅基础规定同浅基础规定。

      变形特征变形特征容许值容许值砌体承重结构基础的局部倾斜砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.002工业与民用建筑相邻柱基的沉降差工业与民用建筑相邻柱基的沉降差((1 1)框架结构)框架结构((2 2)砖石墙填充的边排柱)砖石墙填充的边排柱((3 3)当基础不均匀沉降是不产生附)当基础不均匀沉降是不产生附加应力的结构加应力的结构0.002l00.007l00.005l0单层排架结构(柱距为单层排架结构(柱距为6m6m)柱基的)柱基的沉降量(沉降量(mmmm))120120桩基变形容许值桩基变形容许值 4.4.1 4.4.1 单桩沉降的计算单桩沉降的计算在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成:在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成:((1 1)桩身弹性压缩引起的桩顶沉降;)桩身弹性压缩引起的桩顶沉降;((2 2)桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以)桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角,致使桩端下土体压缩而产生的压力扩散角,致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降;桩端沉降;((3 3)桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的)桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降桩端沉降 目前单桩沉降计算方法主要有下述几种:目前单桩沉降计算方法主要有下述几种:((1 1)荷载传递分析法;)荷载传递分析法;((2 2)弹性理论法)弹性理论法((3 3)剪切变形传递法:)剪切变形传递法:((4 4)有限单元分析法)有限单元分析法((5 5)其他简化方法。

      其他简化方法这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍 4.4.2 4.4.2 群桩沉降的计算群桩沉降的计算 群桩沉降组成:群桩沉降组成: 桩间土的压缩变形(包括桩身桩间土的压缩变形(包括桩身压缩、桩端贯入变形);压缩、桩端贯入变形); 桩端平面以下压缩变形桩端平面以下压缩变形 不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移,以假想基础不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移,以假想基础为刚性整体,验算桩端以下土沉降为刚性整体,验算桩端以下土沉降地基基础规范地基基础规范GB50007GB50007推荐的群桩沉降的推荐的群桩沉降的计算计算 计算方法:单向压缩分层总和法:计算方法:单向压缩分层总和法:式中式中 s——s——桩基最终计算沉降量桩基最终计算沉降量((mmmm);); m——m——桩端平面以下压缩层范围桩端平面以下压缩层范围内土层总数;内土层总数; E Esj,isj,i —— ——桩端平面以下第桩端平面以下第j j层土第层土第i i个分层在自重应力至自重应力加附个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(加应力作用段的压缩模量(MPaMPa);); n nj j————桩端平面下第桩端平面下第j j层土的计层土的计算分层数;算分层数; ΔhΔhj,ij,i —— ——桩端平面下第桩端平面下第j j层土第层土第i i个分层厚度(个分层厚度(m m);); σσj,ij,i————桩端平面下第桩端平面下第j j层土层土第第i i个分层的竖向附加应力个分层的竖向附加应力( (kPakPa) );; ψψp p————桩基沉降计算经验系桩基沉降计算经验系数,各地区根据当地的工程实测资数,各地区根据当地的工程实测资料统计对比确定;料统计对比确定; 地基内的应力分布宜地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变采用各向同性均质线性变形体理论.按实体深基础形体理论.按实体深基础((s≤6ds≤6d)或其他方法)或其他方法( (包包括明德林应力公式方法括明德林应力公式方法) )计计算:算:F l G  B0A’ ((1)实体深基础()实体深基础(s≤6d))沉降计算方法同前基础沉降计算方法同前基础 实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观测资料及经验统计确定。

      不具备条件时,测资料及经验统计确定不具备条件时, ψpψp按按下表选用:下表选用: 实体深基础桩底平面处的基底附加压力实体深基础桩底平面处的基底附加压力p0k按下列方按下列方法考虑法考虑:1)考虑扩散作用时:)考虑扩散作用时:地下水位以下扣除浮力地下水位以下扣除浮力 2)不考虑扩散作用时:)不考虑扩散作用时:G—桩基承台及承台上土自重;桩基承台及承台上土自重;Gfk—实体深基础的桩基桩间土自重;实体深基础的桩基桩间土自重;γm—实体深基础底面以上各层土的实体深基础底面以上各层土的加权平均重度加权平均重度 明德林应力(明德林应力(Mindlin)公式)公式单桩荷载分担单桩荷载分担地基应力:地基应力: 第第k根桩的端阻力在深度根桩的端阻力在深度z处产生的应力处产生的应力:第第k根桩的侧摩阻力在深度根桩的侧摩阻力在深度z处处产生的应力产生的应力:对于一般摩擦型桩,可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形对于一般摩擦型桩,可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形增长的(增长的(β=0),则:),则: 采用上式计算时,桩端阻力比采用上式计算时,桩端阻力比α和桩基沉降计算经验系数和桩基沉降计算经验系数ψp应应根据当地工程的实测资料统计确定。

      根据当地工程的实测资料统计确定 4.5桩的负摩问题桩的负摩问题负摩阻负摩阻正摩阻正摩阻 (1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解负摩阻负摩阻4.5.1 4.5.1 负摩擦的产生条件负摩擦的产生条件引起桩侧负摩阻力的条件是,桩侧土体下沉必须大引起桩侧负摩阻力的条件是,桩侧土体下沉必须大于桩的下沉于桩的下沉 负摩擦力的确定:负摩阻力成为荷载的一部负摩擦力的确定:负摩阻力成为荷载的一部分分对于下部为岩石的端承桩对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力可能全桩为负阻力, 对于一般桩对于一般桩,因为桩土都有变形因为桩土都有变形,视二者的相视二者的相对位移量和方向对位移量和方向4.5.2 负摩擦力的计算负摩擦力的计算 QnNl=Q+(Qn-Qs)Qn-QsQsO1—中性点中性点Qn—下拉荷载下拉荷载单桩产生负摩阻力时的荷载传递单桩产生负摩阻力时的荷载传递 ((1)中性点的位置)中性点的位置影响因素:与桩周土的性质和外界条件影响因素:与桩周土的性质和外界条件(堆载、降水、堆载、降水、浸水等)变化有关浸水等)变化有关 ((2)负摩阻力强度)负摩阻力强度((3)下拉荷载计算)下拉荷载计算 2. 群桩负摩阻力计算群桩负摩阻力计算群桩中任一基桩的下拉荷载群桩中任一基桩的下拉荷载 4.5.3 解决方法:解决方法:1)通过计算预估下沉的沉降量。

      通过计算预估下沉的沉降量2)在预制桩表面涂一层薄层沥青)在预制桩表面涂一层薄层沥青3)灌注桩在桩土之间加一层土浆,减少摩擦力灌注桩在桩土之间加一层土浆,减少摩擦力 4.6 桩的水平承载力桩的水平承载力桩基受水平荷载:风荷载地震作用、机械制动力、土压桩基受水平荷载:风荷载地震作用、机械制动力、土压力、水压力、波浪、撞击等力、水压力、波浪、撞击等桩型:斜桩、竖直桩桩型:斜桩、竖直桩当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过5度度时,竖直桩的水平承载力可以满足要求时,竖直桩的水平承载力可以满足要求 4.6.1 水平荷载下桩的工作性状水平荷载下桩的工作性状桩在水平荷载下承载能力极限状态:桩在水平荷载下承载能力极限状态:((1)桩身在水平荷载下破坏桩身在水平荷载下破坏2)桩顶水平位移超过建筑物允许变)桩顶水平位移超过建筑物允许变形值H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意 影响桩基水平承载力因素:影响桩基水平承载力因素:桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平位移允许值。

      条件、上部结构水平位移允许值刚性桩:桩的水平承载力主要由桩的水平刚性桩:桩的水平承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制图(位移和倾斜控制图(a a))))水平变形系数,其单位是水平变形系数,其单位是1/m1/m桩的刚度与换算深度的影响桩的刚度与换算深度的影响称为刚性桩称为刚性桩H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意 柔性桩:桩身在某处产生较大弯矩,可柔性桩:桩身在某处产生较大弯矩,可能出现屈服桩的水平承载力主要由桩能出现屈服桩的水平承载力主要由桩的水平位移和桩的材料强度控制的水平位移和桩的材料强度控制半刚性桩、柔性桩统称为半刚性桩、柔性桩统称为柔性桩(图(柔性桩(图(b)))) 称为半刚性桩称为半刚性桩称为柔性桩称为柔性桩H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意 单桩的水平承载力的确定方法有:单桩的水平承载力的确定方法有:理论分析、静载试验理论分析、静载试验H0H0(a)(b)桩水平受荷示意桩水平受荷示意 4.6.2 水平受荷弹性桩的计算水平受荷弹性桩的计算1.基本假定基本假定线弹性地基反力分析法:线弹性地基反力分析法:σx=KxxKx—地基水平抗力系数,地基水平抗力系数,根据根据Kx 的假定不同,可分为以下四种方法的假定不同,可分为以下四种方法:H0 H0xt图4-23 地基水平抗力系数的分布图式Kx=kh(a)常数法Kx=kt(b)”k”法Kx=mz(c)”m”法Kx=cz0.5(d)”c值”法 ①①常数法:常数法:常数法假定地基系数常数法假定地基系数Kx沿深度为均匀分布,不随深沿深度为均匀分布,不随深度而变化,即度而变化,即Kx==Kh,,(kN//m3)为常数。

      为常数H0xtKx=kh(a)常数法 ②②“K”法:假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点所示深度处以法:假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点所示深度处以上地基系数上地基系数Kh随深度增加呈凹形抛物线变化;该点以下,地随深度增加呈凹形抛物线变化;该点以下,地基系数基系数Kh不再随深度变化而为常数不再随深度变化而为常数Kh==K Kx=kt(b)”k”法H0xt ③③ “m”法:假定地基系数法:假定地基系数Kx随深度成正比例地增长.目前我随深度成正比例地增长.目前我国应用较多,国应用较多, Kx =mz H0xtKx=mz(c)”m”法 ④④ “c值值”法:假定地基系数法:假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加,随着深度成抛物线规律增加,即即Kh =cz1/2 ,,c为常数,随土类不同而异在我国多用于公路为常数,随土类不同而异在我国多用于公路交通部门交通部门H0xtKx=cz0.5(d)”c值”法 2.计算参数计算参数((1)桩的截面计算宽度)桩的截面计算宽度b0为:为:K Kf f——桩的形状系数,圆形桩桩的形状系数,圆形桩K Kf f=0.9=0.9,方形桩,方形桩K Kf f=1.0=1.0;;d d—桩的直径,方形截面时为桩的边长。

      桩的直径,方形截面时为桩的边长水平荷载下桩内力及位移理论分析水平荷载下桩内力及位移理论分析—m—m法法 ((2)钢筋混凝土桩的抗弯刚度)钢筋混凝土桩的抗弯刚度EI=0.85EcI0((3)抗力系数)抗力系数Kh =mz中的中的m值,宜采用试验值,无试验资料值,宜采用试验值,无试验资料时,参考表时,参考表4-6桩侧为多层土时,按桩侧为多层土时,按hm=2(d+1)范围内范围内m值得值得加权平均值例如:两层土时:加权平均值例如:两层土时: 地基土水平抗力系数的比例常数地基土水平抗力系数的比例常数m 表表4-6 3. 单桩计算单桩计算((1)) 确定桩顶荷载:确定桩顶荷载:N0H0M0xz承台底面承台底面 N0H0M0xz承台底面承台底面N0影响很小可忽略不计,影响很小可忽略不计,P((Z))= kxxb0 =mzxb0上式变为:上式变为:((2)) 桩的挠曲微分方程桩的挠曲微分方程 采用幂级数对上式进行求解,得出桩身采用幂级数对上式进行求解,得出桩身z处的内力与位移:处的内力与位移: 桩顶水平位移桩顶水平位移桩的无量纲深度不同,桩端约束条件不同,其水平荷载下桩的桩的无量纲深度不同,桩端约束条件不同,其水平荷载下桩的工作性状也不同。

      下表给出了相应的位移系数工作性状也不同下表给出了相应的位移系数AxAx、、BxBx值,利用值,利用基本表达式即可求出桩顶位移,或桩顶允许的水平荷载基本表达式即可求出桩顶位移,或桩顶允许的水平荷载αh桩端置于土中桩端置于土中桩端嵌固在基岩中桩端嵌固在基岩中AxBxAxBx2.43.5262.3272.2401.5862.63.1632.0482.3301.5962.82.9051.8692.3711.5933.02.7271.7582.3851.5863.52.5021.6412.3891.584≥4.02.4411.6212.4011.600各类桩的桩顶水平位移系数各类桩的桩顶水平位移系数 ((3)桩身最大弯矩及位置)桩身最大弯矩及位置根据最大弯矩截面剪力为零的条件得到计算步骤如下:根据最大弯矩截面剪力为零的条件得到计算步骤如下:1、计算、计算CⅠ=αM/H0,查表,查表4-7确定有关参数:确定有关参数:表表4-74-7时按时按l≥4.0/αl≥4.0/α编制,当编制,当l l<<4.0/α4.0/α时,可查有关设计时,可查有关设计手册 CICII0.0∞1.000.55.5391.0571.00.8241.7281.8-0.665-0.534.0-0.045-0.011确定桩身最大弯矩截面系数确定桩身最大弯矩截面系数CⅠ及最大弯矩系数及最大弯矩系数CⅡ 表表4-7一般当桩的入土深度达到一般当桩的入土深度达到4.0/α时,桩身的内力及位移几乎为时,桩身的内力及位移几乎为零,在此深度以下,桩身只需按构造配筋或不配筋。

      零,在此深度以下,桩身只需按构造配筋或不配筋 4.6.3 单桩水平静载试验单桩水平静载试验1 试验装置试验装置图图8.16单桩水平静载试验装置单桩水平静载试验装置 慢速连续加载法慢速连续加载法模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验,类似模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验,类似于垂直静载试验慢速法于垂直静载试验慢速法单向单循环恒速水平加载法单向单循环恒速水平加载法2 试验加载方法试验加载方法 单向多循环加载法单向多循环加载法 模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器扰力等模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器扰力等循环性动力水平荷载循环性动力水平荷载Ht 3. 3. 终止加载条件终止加载条件((1 1)桩身折断桩身折断2 2)桩顶水平位移超过)桩顶水平位移超过30--40mm30--40mm(软土取(软土取40mm40mm)3 3)桩侧地面出现明显裂缝或隆起桩侧地面出现明显裂缝或隆起4 4)所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载 4. 试验资料整理试验资料整理根据试验可绘制出如下四种曲线根据试验可绘制出如下四种曲线图图4-26 水平静载试验水平静载试验H0-t-x0曲线曲线5. 确定水平临界荷载确定水平临界荷载Hcr和极限和极限荷载荷载Hu 水平静载试验水平静载试验H0-x0曲线曲线 水平静载试验水平静载试验H0-Δx0/ΔH0曲线曲线 水平静载试验水平静载试验H0-σg曲线曲线 4.4.6 单桩水平承载力特征值单桩水平承载力特征值((1)应通过荷载试验确定,必要时采用带承台桩的荷载试验。

      应通过荷载试验确定,必要时采用带承台桩的荷载试验宜采用宜采用慢速维持荷载法慢速维持荷载法2)混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于)混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩,的灌注桩,可取可取x0=10mm(对于水平变位敏感的建筑物取对于水平变位敏感的建筑物取x0=6mm)所对应)所对应的荷载作为单桩水平承载力特征值的荷载作为单桩水平承载力特征值3)对于桩身配筋率小于)对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩,可取临界荷载的灌注桩,可取临界荷载Hcr ((4)当缺少试验资料,可估算桩身配筋率小于)当缺少试验资料,可估算桩身配筋率小于0.65%的灌的灌注桩单桩水平承载力特征值注桩单桩水平承载力特征值 ((4)当缺少试验资料,可估算预制桩、钢桩、桩身配筋)当缺少试验资料,可估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于率大于0.65%的灌注桩等的单桩水平承载力特征值的灌注桩等的单桩水平承载力特征值式中:式中:EI—桩身抗弯刚度,对于混凝土桩,桩身抗弯刚度,对于混凝土桩,EI=0.85EcI0—桩顶允许水平位移桩顶允许水平位移—桩顶水平位移系数,按表桩顶水平位移系数,按表4-8取值 4.7 4.7 桩的平面布置原则桩的平面布置原则桩的平面布置实例桩的平面布置实例 桩的平面布置实例桩的平面布置实例 4.7 4.7 桩的平面布置原则桩的平面布置原则4.7.1 4.7.1 一般原则一般原则2.2.桩桩基基中中各各桩桩受受力力应应比比较较均均匀匀,,布布桩桩时时应应尽尽可可能能使使上上部部荷荷载载的的中中心心与与群群桩桩的的横横截截面面形形心心重重合合或接近;或接近;1.1.当当承承台台承承受受偏偏心心作作用用时时,,应应增增加加桩桩基基横横截截面面的的惯惯性性矩矩,,对对群群桩桩基基础础,,宜宜采采用用外外密密内内疏疏的的布置方式;布置方式; 3. 桩的中心距桩的中心距桩桩的的间间距距过过大大,,承承台台体体积积增增加加,,造造价价增加,有时基础间的空间不允许;增加,有时基础间的空间不允许; 桩桩的的间间距距过过小小,,桩桩的的承承载载能能力力不不能能充分发挥,且给施工带来较大困难。

      充分发挥,且给施工带来较大困难 一一般般情情况况下下:: 具具体体见见表表4-9、、4-10规定规定大大面面积积桩桩群群,,桩桩的的最最小小中中心心距距还还应应适适当加大 土土类与成与成桩工工艺排数不少于排数不少于3 3排且排且桩数不少于数不少于9 9根的根的摩擦型摩擦型桩基基其他情况其他情况非非挤土和部分土和部分挤土土灌注灌注桩 3.0d3.0d 2.5d2.5d挤 土土 灌灌 注注 桩 穿越非穿越非饱和土和土 3.5d3.5d 3.0d3.0d穿越穿越饱和和软土土 4.0d4.0d 3.5d3.5d挤土土预制制桩 3.5d3.5d 3.0d3.0d打入式敞口管打入式敞口管桩和和H H型型钢柱柱 3.5d3.5d 3.0d3.0d桩的最小中心距桩的最小中心距 表表4-9成成桩方法方法 最最 小小 中中 心心 距距 钻、挖孔灌注、挖孔灌注桩1.5D1.5D或或D+1mD+1m(当(当D>2mD>2m时)) 沉管夯沉管夯扩灌注灌注桩 2.0D2.0D注:注:D----D----扩大端大端设计直径。

      直径灌注桩扩底端最小中心距灌注桩扩底端最小中心距 表表4-10 桩在平面上可布置为:方形(或矩形)、三角形、多边形、桩在平面上可布置为:方形(或矩形)、三角形、多边形、梅花形;条形基础下的桩,可采用单排或双排,也可采用不梅花形;条形基础下的桩,可采用单排或双排,也可采用不等距 柱下桩基柱下桩基 墙下桩基墙下桩基圆(环)形桩基圆(环)形桩基4.7.2 4.7.2 布桩方法举例布桩方法举例 对横墙下桩基,可在外纵墙之外设一至二根对横墙下桩基,可在外纵墙之外设一至二根“探头探头”桩在有门洞口的墙下布桩应将桩设置在门洞的两侧在有门洞口的墙下布桩应将桩设置在门洞的两侧外纵墙下外纵墙下" "探头探头" "桩桩" "探头探头" "桩桩架式承台架式承台重墙下重墙下架式承台架式承台桩桩 4.8 4.8 桩基承台设计桩基承台设计类类型型::柱柱下下独独立立承承台台、、柱柱下下或或墙墙下下条条形承台梁、筏板承台和箱形承台形承台梁、筏板承台和箱形承台作作用用::是是将将桩桩联联结结成成一一个个整整体体,,并并把把建建筑筑物物的的荷荷载载传传到到桩桩上上,,因因而而承承台台应应具有足够的强度、刚度。

      具有足够的强度、刚度桩基承台设计内容:桩基承台设计内容:构造;构造;计算:受弯、受冲切、受剪、计算:受弯、受冲切、受剪、局压承载力,局压承载力, 4.8.1 4.8.1 桩基承台构造要求桩基承台构造要求1. 承台的平面尺寸和厚度:承台的平面尺寸和厚度:厚度厚度≥≥300㎜㎜,宽度,宽度≥≥500500㎜㎜平平面面尺尺寸寸::承承台台边边缘缘至至边边桩桩中中心心距距离离不不应应小小于于桩桩的的直直径径或或边边长长,,且且边边缘缘挑挑出出部部分分应应≥≥150150㎜㎜,,对对于于条条形形承承台台梁梁应应≥≥7575㎜㎜筏形、箱形承台:筏形、箱形承台:承台板厚度:宜承台板厚度:宜≥250㎜㎜,且板厚,且板厚与计算取段最小跨度之比不宜小与计算取段最小跨度之比不宜小于于1/20 2. 混凝土:混凝土:≥C203. 钢筋保护层厚度:台底钢筋的钢筋保护层厚度:台底钢筋的混凝土保护层厚度宜混凝土保护层厚度宜≥70㎜㎜当有混凝土垫层时不应小于有混凝土垫层时不应小于40㎜㎜,, 4. 钢筋配置:钢筋配置:承承台台的的配配筋筋按按计计算算确确定定,,对对于于矩矩形形承承台台板板,,宜宜双双向向均均匀匀配配置置,,钢钢筋筋直直径径宜宜≥≥φ10φ10,,间间距距应应满满足足100100~~200200㎜㎜;;对对于于三三桩桩承承台台,,应应按按三三向向板板带带均均匀匀配配置置,,最最里里面面3 3根根钢钢筋筋相相交交围围成成的的三三角角形形,,应应位位于于柱柱截截面面范范围围以以内内[ [见图见图] ]。

      承台梁的纵向主筋应承台梁的纵向主筋应≥≥φ12φ12,架立筋,架立筋≥≥φ10φ10,箍筋直径,箍筋直径≥≥φ6φ6筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同 5.桩顶与承台的连接构造桩顶与承台的连接构造桩顶嵌入长度:为保证群桩与承台之间连桩顶嵌入长度:为保证群桩与承台之间连接的整体性,桩顶应嵌入承台一定长度,接的整体性,桩顶应嵌入承台一定长度,对大直径桩宜对大直径桩宜≥100㎜㎜;对中等直径桩宜;对中等直径桩宜≥50㎜㎜桩顶主筋锚固长度:混凝土桩的桩顶主筋桩顶主筋锚固长度:混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内,其锚固长度宜应伸入承台内,其锚固长度宜≥30倍钢筋倍钢筋直径(直径(Ⅰ级)级), ≥35倍倍((ⅡⅡ、、ⅢⅢ级)级)对于抗对于抗拔桩基应拔桩基应≥40倍 6. 承台之间的连接构造承台之间的连接构造单桩桩基承台宜在双向设置联系梁单桩桩基承台宜在双向设置联系梁两桩桩基承台:宜在其短向设置联系梁两桩桩基承台:宜在其短向设置联系梁有抗震要求的柱下独立承台:宜在双向设置联系梁有抗震要求的柱下独立承台:宜在双向设置联系梁联系梁顶面宜与承台顶位于同一标高,梁宽应联系梁顶面宜与承台顶位于同一标高,梁宽应≥250㎜㎜,,梁高可取承台中心距的梁高可取承台中心距的1/10~~1/15。

      配筋:计算、构造配筋:计算、构造 7. 7. 承台埋深:承台埋深:应应≥≥600600㎜㎜;;在季节性冻土等地区在季节性冻土等地区≥≥10001000㎜㎜保证承台周围填土质量、密实性保证承台周围填土质量、密实性d 4.8.2 4.8.2 柱下桩基独立承台柱下桩基独立承台1. 1. 受弯计算受弯计算((1 1)柱下多桩矩形承台)柱下多桩矩形承台其破坏特征呈梁式破坏:其破坏特征呈梁式破坏:挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现,承台在两个方向交替呈梁替出现,承台在两个方向交替呈梁式承担荷载最大弯矩产生在平行式承担荷载最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处于柱边两个方向的屈服线处 多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处 垂直于垂直于x x、、y y轴方向计算截面弯矩设计值;轴方向计算截面弯矩设计值; 垂直垂直y y轴和轴和x x轴方向自桩轴线到相应计算截轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离;面的距离; 扣除承台和承台上扣除承台和承台上土重设计值后土重设计值后 i i 桩竖向净反力设桩竖向净反力设计值;计值;当不考虑承台效应时,则当不考虑承台效应时,则为第为第 根桩的竖向总反力设计值。

      根桩的竖向总反力设计值 ((2 2)柱下三桩三角形承台)柱下三桩三角形承台等边三角形承台破坏形式:等边三角形承台破坏形式:等腰三角形承台破坏形式:等腰三角形承台破坏形式: 柱下三桩三角形承台受弯计算柱下三桩三角形承台受弯计算1)1)等边三桩承台:等边三桩承台:s式中:式中:M M——由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值;由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值; N Nmaxmax——扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值组合时的最大单桩竖向力设计值; ; s s——桩距桩距; ; c c——方柱边长,圆柱时方柱边长,圆柱时c=0.866d(dc=0.866d(d为圆柱直径为圆柱直径) ) sαsc2c12)2)等腰三桩承台:等腰三桩承台:式中:式中:M M1 1、、M M2 2——分别由承台形心至承台两腰和底边距离范围内板带的弯分别由承台形心至承台两腰和底边距离范围内板带的弯距设计值;距设计值; N Nmaxmax——扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值组合时的最大单桩竖向力设计值; ; s s——长向桩距长向桩距; ; α—α—短向桩距与长向桩距之比,当短向桩距与长向桩距之比,当αα小于小于0.50.5时,应按变截面两桩设计;时,应按变截面两桩设计; c c1 1、、c c2 2——分别垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。

      分别垂直于、平行于承台底边的柱截面边长 柱下三桩三角形承台也可按下式计算柱下三桩三角形承台也可按下式计算计算截面应在柱边按下式计算:计算截面应在柱边按下式计算: 当计算弯矩截面不与主筋方向正交时,须对主当计算弯矩截面不与主筋方向正交时,须对主筋方向角进行换算筋方向角进行换算 补充:柱下或墙下条形承台梁补充:柱下或墙下条形承台梁柱下条形承台柱下条形承台的正截面弯矩设计值一般可按弹性地的正截面弯矩设计值一般可按弹性地基梁进行分析,基梁进行分析,地基的计算模型应根据地基土层的特地基的计算模型应根据地基土层的特性选取当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时,可视当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时,可视桩为不动支座,按连续梁计算桩为不动支座,按连续梁计算墙下条形承台梁墙下条形承台梁可按倒置的弹性地基梁计算弯矩和可按倒置的弹性地基梁计算弯矩和剪力 受弯承载力计算受弯承载力计算根据承台内力根据承台内力M,按混凝土结构设计规范设计按混凝土结构设计规范设计近似计算:近似计算: 2. 2. 受冲切计算受冲切计算破坏特征:破坏特征:若承台高度不足,或承台变阶处的高度不足,将会产生冲切破坏若承台高度不足,或承台变阶处的高度不足,将会产生冲切破坏。

      其破坏方式分为其破坏方式分为沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切(为柱冲切(为柱冲切破坏锥体以外角桩对承台冲切作用)破坏锥体以外角桩对承台冲切作用) ((1 1)柱对承台冲切的承载力)柱对承台冲切的承载力 柱边冲切破坏锥体斜面与承台柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于底面的夹角大于或等于45450 0,该斜,该斜面的上周边位于柱与承台交接处或面的上周边位于柱与承台交接处或变阶处,下周位于相应的桩顶内边变阶处,下周位于相应的桩顶内边缘处 F F F F((1 1)柱对承台冲切的承载力)柱对承台冲切的承载力 F FF FL L——扣扣除除承承台台及及其其上上填填土土自自重重,,作作用用于于冲冲切切破破坏坏锥锥体体上上相相应应于于荷荷载载效效应应基基本本组组合合的的冲冲切切力力设设计计值值,,冲冲切切破破坏坏锥锥体体应应采采用用自自柱柱边边或或承承台台变变阶阶处处直直相相应应桩桩顶顶边边缘缘连连线线构构成成的的锥锥体体,,锥锥体体与与承承台底面的夹角不小于台底面的夹角不小于45450 0;;∑∑N Ni i——冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台和承冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台和承台上土的自重)设计值之和。

      台上土的自重)设计值之和F F——柱根部轴力设计值;柱根部轴力设计值; ββhphp----受冲切承载力截面高度影响系数,当受冲切承载力截面高度影响系数,当h≤800h≤800㎜㎜ 时,时,ββhphp取取1.01.0;当;当h≥2000h≥2000㎜㎜时,时,ββhphp取取0.90.9;其间按线性内插法;其间按线性内插法取用f ft t----承台混凝土抗拉强度设计值;承台混凝土抗拉强度设计值; h0----承台冲切破坏锥体的有效高度;承台冲切破坏锥体的有效高度;β0x、、β0y-- 冲切系数;冲切系数; λ—冲冲跨跨比比,,λ=a0/h0 ((a0为为冲冲跨跨,即即柱柱边边或或承承台台变变阶阶处处到到桩桩边边的的水水平平距距离离;;当当 a0<<0.2h0时时,取取a0 =0.2h0;;当当a0>> h0时时,,取取 a0 =h0λ满足满足0.2~~1.0F F ((2)角桩对承台的冲切)角桩对承台的冲切1)多桩矩形承台角桩的冲切承载力)多桩矩形承台角桩的冲切承载力 λ1x 、、λ1y—为角桩冲跨比取值范围为角桩冲跨比取值范围0.2-1.0;; a a1x1x、、a a1y1y——角角桩桩内内边边缘缘引引45450 0线线与与冲冲切切顶顶面面相相交交点点至至角角桩桩内内边边缘缘的的距距离离;;当当柱柱底底面面或或变变阶阶出出边边线线位位于于该该450线线以以内内时时,,则则取取柱柱边边或或变阶处边与桩内边缘的水平距离变阶处边与桩内边缘的水平距离 c c1 1、、c c2 2——角角桩桩内内边边缘缘至至承承台台外外边边缘缘水水平平距距离。

      离h0----承台外边缘的有效高度;承台外边缘的有效高度; 2)三桩三角形承台角桩的冲切承载力)三桩三角形承台角桩的冲切承载力底部角桩:底部角桩:顶部角桩:顶部角桩: λ11 、、λ11—为角桩冲跨比:为角桩冲跨比: a a1111、、a a1212——角角桩桩内内边边缘缘引引45450 0线线与与冲冲切切顶顶面面相相交交点点至至角角桩桩内内边边缘缘的的水水平平距距离离;;当当柱柱底底面面处处边边线线位位于于该该450线以内时,则取柱边与桩内边缘的水平距离线以内时,则取柱边与桩内边缘的水平距离 c c1 1、、c c2 2——角桩内边缘至承台外边缘角桩内边缘至承台外边缘水平距离水平距离 以上计算中:对于圆柱及圆桩,计算时应将截面以上计算中:对于圆柱及圆桩,计算时应将截面换算成方柱或方桩,取换算柱或桩截面边宽换算成方柱或方桩,取换算柱或桩截面边宽 :: 3.3.受剪切计算受剪切计算破破坏坏特特征征::柱柱与与桩桩边边连连线线所所形形成成的的斜斜截截面面((图图))当当柱柱((变变阶阶处处))外外有有多多排排桩桩形形成成多多个个剪剪切切斜斜截截面面时时,,对对每每一一个个斜斜截截面面都都要要进进行行受受剪剪承承载载力计算。

      力计算 斜截面受剪承载力计算公式:斜截面受剪承载力计算公式:ββhshs——受剪切承载力截面高度影响系数受剪切承载力截面高度影响系数, , ββhshs= =((800/h0800/h0))1/41/4,当,当h h0 0小于小于800mm800mm时,时, h h0 0取取800mm800mm,, 当当h h0 0大于大于2000mm2000mm时,时,h h0 0取取2000mm2000mmV—V—扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值;斜截面的最大剪力设计值; b b0 0——承台计算截面处的计算宽度承台计算截面处的计算宽度β—剪切系数;剪切系数;λ—λ—计算截面的剪跨比,计算截面的剪跨比, λλx x=a=ax x/h/h0 0,, λλy y=a=ay y/h/h0 0此处a ax x、、a ay y为柱边或承台变阶处至为柱边或承台变阶处至x x、、y y方向计算一排桩的桩边的水平方向计算一排桩的桩边的水平距离,当距离,当λλ<<0.30.3时,取时,取λ=0.3λ=0.3;当;当λλ>>3 3时取时取λ=3λ=3。

      h h0 0——计算宽度处的承台有效高度计算宽度处的承台有效高度 阶梯形承台变阶处、锥形承台的计算宽度阶梯形承台变阶处、锥形承台的计算宽度b b0 0、、有效高度有效高度h h0 0的确定:的确定:1 1)对于阶梯形承台应分别在)对于阶梯形承台应分别在变阶处(变阶处(A1-A1A1-A1,,B1-B1B1-B1)及)及柱边处(柱边处(A2-A2A2-A2,,B2-B2B2-B2)进)进行斜截面受剪计算(图)行斜截面受剪计算(图) A1-A1A1-A1截面:截面:B1-B1B1-B1截面:截面:变阶处(变阶处(A1-A1A1-A1,,B1-B1B1-B1)斜截面受剪计算)斜截面受剪计算: : 计算柱边截面(计算柱边截面(A2-A2A2-A2,,B2-B2B2-B2)进)进行斜截面受剪计算此时:行斜截面受剪计算此时:A2-A2A2-A2截面:截面:B2-B2B2-B2截面:截面: 2 2)对于锥形承台应对)对于锥形承台应对A-AA-A及及B-BB-B两个截面进行受剪承载力计算两个截面进行受剪承载力计算此时此时截面有效高度均为:截面有效高度均为:h h0 0A-AA-A截面:截面:B-BB-B截面:截面: 4. 4. 局部受压计算局部受压计算当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。

      级时尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力 4.9 4.9 桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤①①进行调查研究,场地勘察,收集资料;进行调查研究,场地勘察,收集资料;②②综综合合勘勘察察报报告告、、荷荷载载情情况况、、使使用用要要求求、、上上部部结结构构条条件等确定桩基持力层;件等确定桩基持力层;③③选择桩材,确定桩的类型、外形尺寸和构造;选择桩材,确定桩的类型、外形尺寸和构造;④④确定单桩承载力;确定单桩承载力;⑤⑤根根据据上上部部结结构构荷荷载载情情况况,,初初步步拟拟定定桩桩的的数数量量和和平平面面布置;布置;⑥⑥根根据据桩桩的的平平面面布布置置,,初初步步拟拟定定承承台台的的轮轮廓廓尺尺寸寸及及承承台底标高;台底标高; ⑦⑦验算作用与单桩上的竖向和横向荷载;验算作用与单桩上的竖向和横向荷载;⑧⑧验算承台尺寸和结构强度;验算承台尺寸和结构强度;⑨⑨必必要要时时验验算算桩桩基基的的整整体体承承载载力力和和沉沉降降量量,,当当桩桩端端下下有有软软弱弱下下卧卧层层时时,,验验算算软软弱弱下下卧卧层层的的地地基基承承载力;载力;⑩⑩单桩设计、绘制桩和承台的结构及施工详图单桩设计、绘制桩和承台的结构及施工详图。

      4.9.1 4.9.1 必必要要的的资料准备资料准备建筑物类型及规模建筑物类型及规模; ;岩土工程勘查报告岩土工程勘查报告; ;施工机具和技术条件施工机具和技术条件; ;环境条件环境条件; ;检测条件检测条件; ;及当地桩基工程经验等及当地桩基工程经验等 桩桩基基的的详详细细勘勘察察除除满满足足现现行行勘勘察察规规范范要要求求外外,,还还应应满满足足以以下下几几点:点:((1)勘探间距:)勘探间距:一一般般为为12~~24m,,若若相相邻邻两两勘勘探探点点揭揭露露出出的的层层面面坡坡度度大大于于10%,,应适当加密勘探点;摩擦型桩,点距一般为应适当加密勘探点;摩擦型桩,点距一般为20~~30m ((2)勘探深度:)勘探深度:①①控制性孔数量:一般布置控制性孔数量:一般布置1/3~~1/2的勘探孔作为控制性孔,的勘探孔作为控制性孔,且一级建筑桩基场地至少有且一级建筑桩基场地至少有3个,二级建筑桩基场地应不少个,二级建筑桩基场地应不少于于2个②②深度:控制孔应穿透桩端平面以下压缩层厚度,一般勘探深度:控制孔应穿透桩端平面以下压缩层厚度,一般勘探孔应深入桩端平面以下孔应深入桩端平面以下3~~5m;嵌岩桩钻孔应深入持力岩层;嵌岩桩钻孔应深入持力岩层不小于不小于3~~5倍桩径;当持力岩层较薄时,部分钻孔应钻透持倍桩径;当持力岩层较薄时,部分钻孔应钻透持力岩层。

      力岩层③③在勘察深度地区范围内的每一地层,应进行室内试验或原在勘察深度地区范围内的每一地层,应进行室内试验或原位测试 4.9.2 4.9.2 选选定定桩桩型型,,确确定定单单桩桩竖竖向及水平承载力向及水平承载力1、桩型、截面和桩长的选择桩型、截面和桩长的选择桩桩型型::上上部部结结构构的的型型式式、、荷荷载载、、地地质质条条件件、、环环境境条条件件及及当当地地的施工条件和经验的施工条件和经验 从从楼楼层层数数和和荷荷载载大大小小来来看看((如如为为工工业业厂厂房房可可将将荷荷载载折折算算为为相相应的楼层数):应的楼层数): 1010层层以以下下的的,,可可考考虑虑采采用用直直径径500500㎜㎜左左右右的的灌灌注注桩桩和和边边长长为为400400㎜㎜的的预预制制桩桩;;1010~~2020层层的的可可采采用用直直径径800800~~10001000的的灌灌注注桩桩和和边边长长为为450450~~500500㎜㎜的的预预制制桩桩;;2020~~3030层层的的可可用用直直径径10001000~~12001200㎜㎜的的钻钻((冲冲、、挖挖))孔孔灌灌注注桩桩和和边边长长大大于于等等于于500500㎜㎜的的预预制制桩桩;;3030~~4040层层的的可可用用直直径径大大于于12001200㎜㎜的的钻钻((冲冲、、挖挖))孔孔灌灌注注桩桩和和边边长长为为500500~~550550㎜㎜的的预预应应力力管管桩桩和和大大直直径径钢钢管管桩桩;;楼楼层层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m5m。

      截面尺寸:实心方桩边长为截面尺寸:实心方桩边长为300㎜㎜~~500㎜㎜ L=25~~30m(现场(现场预制)预制)L≤12m(工厂预制)(工厂预制) 地质条件地质条件: : 一一般般当当土土中中存存在在大大孤孤石石、、废废金金属属以以及及花花岗岗岩岩残残积积层层中中未未风风化化的的石石英英脉脉时时,,预预制制桩桩难难以以穿穿透透;;当当土土层层分分布布很很不不均均匀匀时时,,混混凝凝土土预预制制桩桩的的预预制制长长度度难难以以控控制制;;在在场场地地土土层层比比较较均均匀匀的的条条件件下下,,采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理 经济角度:经济角度:沉管灌注桩最为经济,后为钻孔灌注撞、冲孔灌注桩、人沉管灌注桩最为经济,后为钻孔灌注撞、冲孔灌注桩、人工挖孔桩、混凝土预制方桩、普通预应力管桩、预应力高工挖孔桩、混凝土预制方桩、普通预应力管桩、预应力高强混凝土管桩、钢管桩强混凝土管桩、钢管桩周边环境周边环境:城市环境:不允许打桩时,选用振动比较小的桩,如:钻城市环境:不允许打桩时,选用振动比较小的桩,如:钻孔灌注桩、人工挖孔桩、冲孔灌注桩、静力压桩等。

      孔灌注桩、人工挖孔桩、冲孔灌注桩、静力压桩等 建筑物的重要程度建筑物的重要程度 桩长:桩长:1 1))桩桩的的长长度度主主要要取取决决于于桩桩端端持持力力层层的的选选择择桩桩端端最最好好选选择择在在进进入入坚坚硬硬土土层层或或岩岩层层,,采采用用嵌嵌岩岩桩桩或或端端承承桩桩;;当当坚坚硬硬土土层层埋埋藏藏很很深深时时,,宜宜采采用用摩摩擦擦桩桩基基,,桩桩端端应应尽尽量达到低压缩性、中等强度的土层上量达到低压缩性、中等强度的土层上2))桩桩端端进进入入持持力力层层的的深深度度((1~3d))::粘粘性性土土、、粉粉土土≥≥2d2d,,砂砂类类土土≥≥1.5d,1.5d,碎碎石石类类土土≥≥1d,1d,当当存存在在软软弱弱下下卧卧层层时时, ,桩桩端端以以下下硬硬持持力力层层厚厚度度≥≥4d,4d,嵌嵌岩岩桩桩进进入入微微风风化化或中等风化的岩体的最小深度或中等风化的岩体的最小深度≥≥0.5m.0.5m. 3)当硬持力层较厚且施工条件允许时,桩端进入持力层当硬持力层较厚且施工条件允许时,桩端进入持力层的深度尽可能达到桩端阻力的临界深度的深度尽可能达到桩端阻力的临界深度,以提高桩端阻力以提高桩端阻力.临界深度临界深度:砂、碎石类土临界深度砂、碎石类土临界深度=((3~~10))d ((d为桩径)为桩径)粘性土、粉土临界深度粘性土、粉土临界深度=((2~~6))d嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。

      碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面 4 4))同同一一建建筑筑物物避避免免同同时时采采用用不不同同类类型型的的桩桩((如如用用摩摩擦擦桩桩和和端端承承桩,但用沉降缝分开除外)桩,但用沉降缝分开除外)5 5))同同一一基基础础相相邻邻桩桩的的标标高高差差,,对对于于非非嵌嵌岩岩端端承承桩桩不不宜宜超超过过相相邻邻桩桩的的中中心心距距,,对对于于摩摩擦擦型型桩桩,,在在相相同同土土层层中中不不宜宜超超过过桩桩长长的的1/101/106 6))桩桩长长、、桩桩型型初初步步确确定定后后,,即即可可定定出出桩桩的的截截面面面面积积,,并并初初步步确确定承台的底面标高定承台的底面标高7 7))一一般般建建筑筑物物层层数数多多、、荷荷载载大大,,宜宜采采用用大大直直径径的的桩桩尤尤其其是是大大直径的人工挖孔桩目前国内最大人工挖孔桩的直径为直径的人工挖孔桩目前国内最大人工挖孔桩的直径为5m5m 确定桩型、桩长后,可初步确定桩的截面尺寸确定桩型、桩长后,可初步确定桩的截面尺寸→承台承台埋深:满足结构和施工要求埋深:满足结构和施工要求 →确定单桩竖向及水平确定单桩竖向及水平承载力2. 2. 确确定定单单桩桩竖竖向向及及水水平平承承载载力力 4.9.3 4.9.3 桩的平面布置及承载力验算桩的平面布置及承载力验算1. 1. 桩的根数和布置桩的根数和布置((1 1)) 桩的根数桩的根数中心荷载作用(轴心受压):中心荷载作用(轴心受压):式中:式中:FkFk--------相应于荷载效应标准组相应于荷载效应标准组合时,作用在桩基承台顶面的竖向力;合时,作用在桩基承台顶面的竖向力;Gk----Gk----桩基承台及其上填土的自重标桩基承台及其上填土的自重标准值。

      准值xFK+GK承台承台底面底面 偏心荷载作用(偏心受压),如果群桩重心与荷载合偏心荷载作用(偏心受压),如果群桩重心与荷载合力点重合,桩数按上式计算,否则,按上式计算适当力点重合,桩数按上式计算,否则,按上式计算适当增加(增加(10%10%~~20%20%)yMxKxFK+GKMyKHK承台承台底面底面xixmaxyiymax (2)(2) 桩在平面上的布置:遵循4桩在平面上的布置:遵循4.7.7的原则,若布桩的原则,若布桩不合理宜重新选择桩型及几何尺寸不合理宜重新选择桩型及几何尺寸 柱下桩基柱下桩基 墙下桩基墙下桩基 2. 2. 桩基承载力验算桩基承载力验算******((1 1)) 桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算中心荷载作用(轴心受压):中心荷载作用(轴心受压):式中:式中:FkFk--------相应于荷载效应标准组相应于荷载效应标准组合时,作用在桩基承台顶面的竖向力;合时,作用在桩基承台顶面的竖向力;Gk----Gk----桩基承台及其上填土的自重标桩基承台及其上填土的自重标准值xFK+GK承台承台底面底面 xyxixmaxymaxyiyMxKxFK+GKMyKHK承台承台底面底面xixmaxyiymax偏心竖向力作用下:偏心竖向力作用下:水平力作用下:水平力作用下:*** *** 桩顶作用效应均按荷载作桩顶作用效应均按荷载作用效应标准组合计算。

      用效应标准组合计算 当当基基桩桩承承受受较较大大水水平平力力,,或或为为高高承承台台桩桩基基时时,,桩桩顶顶作作用用效效应应的的计计算算应应考考虑虑承承台台与与基基桩桩协协同同工工作作和和土土的的弹弹性性抗抗力力对对烟烟囱囱、、水水塔塔、、电电视视塔塔等等高高耸耸结结构构物物桩桩基基则则常常采采用用圆圆形形或或环环形形刚刚性性承承台台,,当当基基桩桩宜宜布布置置在在直直径径不不等等的的同同心心圆圆圆圆周周上上,,且且同同一一圆圆周周上的桩距相等时,仍可按上式计算上的桩距相等时,仍可按上式计算 ((2 2)) 单桩承载力验算单桩承载力验算******中心荷载作用(轴心受压)桩基:中心荷载作用(轴心受压)桩基:偏心荷载作用(偏心受压)桩基:偏心荷载作用(偏心受压)桩基:水平力作用下:水平力作用下: 偏心荷载作用(偏心受压)桩基:偏心荷载作用(偏心受压)桩基:xyxixmaxymaxyiyMxKxFK+GKMyKHK承台承台底面底面xixmaxyiymax此桩受压力最大此桩受压力最大 考虑地震作用效应的桩基单桩承载力验算考虑地震作用效应的桩基单桩承载力验算中心荷载作用(轴心受压)桩基:中心荷载作用(轴心受压)桩基:偏心荷载作用(偏心受压)桩基:偏心荷载作用(偏心受压)桩基:地震震害调查表明,不论桩周土类别如何,基桩竖向承地震震害调查表明,不论桩周土类别如何,基桩竖向承载力均可提高载力均可提高25%25%。

      对对于于主主要要承承受受竖竖向向荷荷载载的的抗抗震震设设防防区区低低承承台台桩桩基基,,当当同同时时满足下列条件时,计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用:满足下列条件时,计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用: ((1 1))按按《《建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范》》规规定定可可不不进进行行天天然然地地基基和和基基础础抗抗震震承承载载力计算的建筑物;力计算的建筑物; ((2 2)不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物;)不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物; ((3 3)桩端及桩身周围无可液化土层;)桩端及桩身周围无可液化土层; ((4 4)承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土 对对位位于于8 8度度和和8 8度度以以上上抗抗震震设设防防区区的的高高大大建建筑筑物物低低承承台台桩桩基基,,在在计计算算各各基基桩桩的的作作用用效效应应和和桩桩身身内内力力时时,,可可考考虑虑承承台台((包包括括地地下下墙墙体体))与与基基桩桩的的共共同工作和土的弹性抗力作用同工作和土的弹性抗力作用。

      ((3 3)) 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算 当当桩桩端端平平面面以以下下受受力力层层范范围围内内存存在在软软弱弱下下卧卧层层时时,,应应进进行行下下卧卧层层的的承承载载力力验验算算根根据据该该下下卧卧层层发发生生强强度度破破坏坏的的可可能能性,分为整体冲剪破坏和基桩冲剪破坏性,分为整体冲剪破坏和基桩冲剪破坏 桩基软弱桩基软弱下卧层承载力验算下卧层承载力验算((a)整体冲剪破坏;)整体冲剪破坏; ((b)基桩冲剪破坏)基桩冲剪破坏 G GfkfkFK+GKFK+GKa0atSa-dσzσzσczσczq qsiasia 式中:式中:σσz z--------相应于荷载效应标准组相应于荷载效应标准组合时,软弱下卧层顶面处的附加应力合时,软弱下卧层顶面处的附加应力值值((KPaKPa)) σσczcz ------软弱下卧层顶面处土的自软弱下卧层顶面处土的自重应力值重应力值((KPaKPa)) f fazaz ------软弱下卧层顶面处经深度修软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值正后的地基承载力特征值((KPaKPa)) 的计算:的计算:①①对对桩桩距距Sa≤6d≤6d及及桩桩距距Sa>6d、、且且硬硬持持力力层层厚厚度度t≥1/2((sa-d))cotθ的的群群桩桩基基础础一一般般可可作作整整体体冲冲剪剪破破坏坏考考虑,计算公式:虑,计算公式: ②②对对桩桩距距S Sa a>6d>6d、、且且硬硬持持力力层层厚厚度度 的的群群桩桩基础,以及单桩基础,应作基桩冲剪破坏考虑,有下列公式:基础,以及单桩基础,应作基桩冲剪破坏考虑,有下列公式:式式中中::de— 桩桩端端等等代代直直径径,,圆圆形形桩桩de=d;;方方形形桩桩为为: de=1.13b((b为为桩桩的的边边长长));;按按表表2-7确确定定地地基基压压力力扩扩散散角角θ时时,,取取b=de。

      q qsiasia 地基基础设计等级为甲级建筑物的地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基 体型复杂或桩端以下存在软弱土层体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基的设计等级为乙级建筑物桩基 对沉降有严格要求的建筑物桩基对沉降有严格要求的建筑物桩基 摩擦型桩基摩擦型桩基4 4)桩基础沉降验算)桩基础沉降验算需要进行沉降计算需要进行沉降计算 ::桩基础沉降的计算范围桩基础沉降的计算范围 嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基,对沉降无特殊要求的基,对沉降无特殊要求的条形基础下条形基础下不超过两排桩的桩基吊车工作制级不超过两排桩的桩基吊车工作制级别别A5级级A5以下的单层工业厂房桩基以下的单层工业厂房桩基(桩端下为密实土层)桩端下为密实土层)不需要沉降计算的情况:不需要沉降计算的情况: 计算方法:单向压缩分层总和法:计算方法:单向压缩分层总和法: 地基内的应力分布宜采用各向地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论.按实体同性均质线性变形体理论.按实体深基础(深基础(s≤6ds≤6d)或其他方法)或其他方法( (包括包括明德林应力公式方法明德林应力公式方法) )计算:计算: ((5)桩基负摩阻力验算)桩基负摩阻力验算群桩中任一基桩的下拉荷载:群桩中任一基桩的下拉荷载: 桩基负摩阻力验算:桩基负摩阻力验算:对于摩擦型基桩:对于摩擦型基桩:①①中性点以上侧阻为零,按下式验算:中性点以上侧阻为零,按下式验算: ②②当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时,尚应将当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时,尚应将负摩阻力引起的下拉荷载负摩阻力引起的下拉荷载 计人附加荷载验算桩基沉降。

      计人附加荷载验算桩基沉降 对于端承型基桩:对于端承型基桩:计算计算Ra时,中性点以上侧阻为零时,中性点以上侧阻为零 ((6)桩基竖向抗拔承载力验算(桩基规))桩基竖向抗拔承载力验算(桩基规) 还应验算桩身抗拉承载力、裂缝宽度或抗裂度还应验算桩身抗拉承载力、裂缝宽度或抗裂度T---基桩上拔力设计值;基桩上拔力设计值;Ggp、、G----桩土自重、桩自重;桩土自重、桩自重; 4.9.4 4.9.4 桩身结构设桩身结构设计计1. 1. 桩身混凝土强度应满足桩的承载力要求:桩身混凝土强度应满足桩的承载力要求:f fc c——混混凝土轴心抗压强度设计值凝土轴心抗压强度设计值; ;Q Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值设计值; ;A Ap p——桩身的横截面面积桩身的横截面面积; ;ψψc c——桩工作条件系数,预制桩取桩工作条件系数,预制桩取0.75,0.75,灌注桩取灌注桩取0.60.6~~0.7(0.7(水下灌注桩或长桩时用低值水下灌注桩或长桩时用低值) ) 2.2.桩混凝土等级、配筋要求桩混凝土等级、配筋要求((1 1)桩混凝土等级)桩混凝土等级预制桩的混凝土强度等级不应低于预制桩的混凝土强度等级不应低于C30;;灌注桩灌注桩不应低于不应低于C20;;预应力混凝土桩不应低于预应力混凝土桩不应低于C40。

      ((2 2)桩配筋要求)桩配筋要求————桩的主筋应经计算确定桩的主筋应经计算确定 预制桩钢筋:主筋(纵向)应按计算确定并根据断面的大预制桩钢筋:主筋(纵向)应按计算确定并根据断面的大小及形状选用小及形状选用4~~8根直径为根直径为14~~25㎜㎜的钢筋最小配筋率的钢筋最小配筋率 ::打入式预制桩:打入式预制桩:ρmin≥0.8%,一般可为,一般可为1%左右静压法沉桩的预制桩:静压法沉桩的预制桩: ρmin≥0.6% ;;主筋混凝土保护层应主筋混凝土保护层应≥30㎜㎜ 箍筋直径:箍筋直径:6~~8㎜㎜,间距,间距≤200㎜㎜,在桩尖和桩顶处应适当加密,在桩尖和桩顶处应适当加密(如图所示);用打入法沉桩时,(如图所示);用打入法沉桩时,桩顶桩顶2~3d范围箍筋应加密范围箍筋应加密直接直接受到锤击的桩顶应设置三层受到锤击的桩顶应设置三层 φ6@40~~70㎜㎜的钢筋网,间距的钢筋网,间距50㎜㎜桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上,或在桩尖处用钢板加强尖所有主筋应焊接在一根圆钢上,或在桩尖处用钢板加强 预制桩施工阶段验算:预制桩施工阶段验算: 预制桩的弯矩一般与桩的起吊、预制桩的弯矩一般与桩的起吊、运输、锤击过程中的各种强度验算运输、锤击过程中的各种强度验算有关。

      有关 桩长在桩长在20m20m以下者,起吊时采以下者,起吊时采用双点起吊;在打桩架龙门吊立时,用双点起吊;在打桩架龙门吊立时,采用单点吊采用单点吊 预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩的吊点位置和弯矩图((a)双点起吊;)双点起吊; ((b)单点起吊)单点起吊0.207L0.207L0.207L0.207LL LM M1 1M M2 2M M1 1= = M M2 2= =0.02140.0214 kqLkqL2 2((a a))0.293L0.293LL LM M1 1M M2 2M M1 1= = M M2 2= =0.04290.0429 kqLkqL2 2((b b)) 预制桩施工阶段验算:预制桩施工阶段验算: 吊点位置应按吊点间的正弯矩吊点位置应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定和吊点处的负弯矩相等的条件确定如图所示,式中的如图所示,式中的q q为桩单位长度为桩单位长度的重力K=1.3K=1.3 预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩的吊点位置和弯矩图((a)双点起吊;)双点起吊; ((b)单点起吊)单点起吊0.207L0.207L0.207L0.207LL LM M1 1M M2 2M M1 1= = M M2 2= =0.02140.0214 kqLkqL2 2((a a))0.293L0.293LL LM M1 1M M2 2M M1 1= = M M2 2= =0.04290.0429 kqLkqL2 2((b b))捶击振动验算:详见桩基规范。

      捶击振动验算:详见桩基规范 混凝土预制桩混凝土预制桩 主筋为主筋为6~~10根根 φ12~~14,,灌注桩钢筋:灌注桩钢筋:ρmin ≥0.2%~0.65%,小直径桩取大值小直径桩取大值箍筋直径:箍筋直径:6~8㎜㎜,间距:,间距:200~300㎜㎜,宜采用螺旋式,宜采用螺旋式箍筋,受水平荷载较大的桩基,桩顶箍筋,受水平荷载较大的桩基,桩顶3~5d范围箍筋适范围箍筋适当加密当钢筋笼长度超过当加密当钢筋笼长度超过4m,应每隔,应每隔2m左右设一道左右设一道φ12~18焊接加劲箍筋焊接加劲箍筋主筋混凝土保护层应主筋混凝土保护层应≥35㎜㎜,水下灌注混凝土水下灌注混凝土≥50㎜㎜ 配筋长度要求:配筋长度要求:1 1)受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度应通过计算确)受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度应通过计算确定.定.2 2)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时.配筋)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时.配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层 3 3)坡地岸边的桩、)坡地岸边的桩、8 8度及度及8 8度以上地震区的桩、抗拔桩、度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋;嵌岩端承桩应通长配筋; 4 4)桩径大于)桩径大于600mm600mm的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜小于桩长的小于桩长的2/32/3。

      4.9.5 4.9.5 桩的质量检验桩的质量检验桩基础属于地下隐蔽工程,尤其是灌注桩,极易出现缩颈、夹桩基础属于地下隐蔽工程,尤其是灌注桩,极易出现缩颈、夹泥、断桩或沉渣过厚泥、断桩或沉渣过厚目的:目的:检验桩身结构的完整性和单桩承载力,并进行施工监督、现场检验桩身结构的完整性和单桩承载力,并进行施工监督、现场记录和质量检验记录和质量检验 桩的质量检验方法:桩的质量检验方法:((1 1)开挖检查:桩顶标高、桩的位置(轴线)、桩顶质量)开挖检查:桩顶标高、桩的位置(轴线)、桩顶质量(完整性和混凝土强度)完整性和混凝土强度)2 2)抽芯法:在灌注桩身内钻孔(直径)抽芯法:在灌注桩身内钻孔(直径100100~~150150㎜㎜),取混),取混凝土芯样进行观测和单轴抗压强度试验,了解混凝土有无离析、凝土芯样进行观测和单轴抗压强度试验,了解混凝土有无离析、空洞、桩底沉渣和夹泥等现象空洞、桩底沉渣和夹泥等现象3 3)声波透视法:检测桩身完整性,即缺陷位置、程度利)声波透视法:检测桩身完整性,即缺陷位置、程度利用超声波在不同混凝土中传播速度检验桩身质量用超声波在不同混凝土中传播速度检验桩身质量。

      ((4 4)动测法:)动测法:PDAPDA(打桩分析仪)大应变测定法,检测单桩(打桩分析仪)大应变测定法,检测单桩承载力PITPIT(桩身完整性分析仪)包括锤击激振等小应变(桩身完整性分析仪)包括锤击激振等小应变动测 检测数量:检测数量: 小应变:灌注桩,小应变:灌注桩,100%100%,预制桩,,预制桩,50%50% 大应变:灌注桩,大应变:灌注桩,30%30%,预制桩,,预制桩,20%20% 。

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