第四章桩基础(三)课件

1、1 桩在水平荷载作用下的工作情况较轴向受桩在水平荷载作用下的工作情况较轴向受力时要复杂些，但仍然是从保证桩身材料和地力时要复杂些，但仍然是从保证桩身材料和地基强度与稳定性以及桩顶水平位移满足使用要基强度与稳定性以及桩顶水平位移满足使用要求来分析和确定桩的水平承载力。求来分析和确定桩的水平承载力。 桩在水平荷载作用下，桩身产生横向位移桩在水平荷载作用下，桩身产生横向位移或挠曲，并与桩侧土协调变形。桩身对土产生或挠曲，并与桩侧土协调变形。桩身对土产生侧向压应力，同时桩侧土反作用于桩，产生侧侧向压应力，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向土抗力。桩土共同作用，互相影响。向土抗力。桩土共同作用，互相影响。一、单桩在水平荷载作用下的一、单桩在水平荷载作用下的破坏机理和特点破坏机理和特点4.4 4.4 单桩水平承载力单桩水平承载力2第第1 1种情况种情况(a):(a):基桩的水平承载力可能由桩侧土的强度及稳定性决定；第第2 2种情况种情况(b):(b):基桩的水平承载力将由桩身材料的抗弯强度（低配筋率灌注桩）或侧向变形条件决定。3 1 1、对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙对于受水平荷载较大的设计等

2、级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定；试验方法可按现行行业标桩水平静载试验确定；试验方法可按现行行业标准准建筑基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003JGJ106-2003执行。执行。 2 2、对于钢筋砼预制桩、钢桩、桩身全截面配筋对于钢筋砼预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率不小于率不小于0.65%0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为地面处水平位移为10mm10mm（对于水平位移敏感的建（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移筑物取水平位移6 6mmmm）所）所对应荷载的对应荷载的75%75%为单桩水为单桩水平承载力特征值。平承载力特征值。二、单桩水平承载力的确定二、单桩水平承载力的确定单桩水平承载力特征值应按下列规定确定：单桩水平承载力特征值应按下列规定确定：4 3 3、对于桩身配筋率小于对于桩身配筋率小于0.65%0.65%的灌注桩，可的灌注桩，可取单桩水平静载试验的取单桩水平静载试验的临界荷载临界荷载 的的75%75%为为单桩水平承载力特征值。

3、单桩水平承载力特征值。 4 4、当缺少单桩水平静载试验资料时，可按经当缺少单桩水平静载试验资料时，可按经验公式估算单桩水平承载力特征值。验公式估算单桩水平承载力特征值。5 桩的水平静载试验是确定桩的横向承载力的较可桩的水平静载试验是确定桩的横向承载力的较可靠的方法，也是常用的研究分析试验方法。试验是靠的方法，也是常用的研究分析试验方法。试验是在现场条件下进行，所确定的单桩水平承载力和地在现场条件下进行，所确定的单桩水平承载力和地基土的水平抗力系数最符合实际情况。如果预先已基土的水平抗力系数最符合实际情况。如果预先已在桩身埋有量测元件，则可测定出桩身应力变化，在桩身埋有量测元件，则可测定出桩身应力变化，并由此求得桩身弯矩分布。并由此求得桩身弯矩分布。1 1、试验装置试验装置见图见图6-116-11。试验是采用千斤顶施加水平荷载，其施试验是采用千斤顶施加水平荷载，其施力点位置宜放在实际受力点位置。在千斤顶与试桩力点位置宜放在实际受力点位置。在千斤顶与试桩接触处宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能接触处宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。桩的水平位移宜采用大量程百水平通

4、过桩身轴线。桩的水平位移宜采用大量程百分表测量。分表测量。( (一一) ) 单桩水平静载试验单桩水平静载试验62.2. 试验加载方法试验加载方法单向多循环加卸载法单向多循环加卸载法荷载分级：荷载分级： 取小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的取小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/101/10作为每级荷载的加载增量。作为每级荷载的加载增量。加载程序与位移观测：加载程序与位移观测： 每级加荷后，恒载每级加荷后，恒载4min4min测读水平位移，然后卸载测读水平位移，然后卸载至零，停至零，停2min2min测读残余水平位移，至此完成一个加测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环卸载循环，如此循环5 5次次便完成一级荷载的试验观便完成一级荷载的试验观测。试验不得中途停歇。测。试验不得中途停歇。终止试验的条件：终止试验的条件： 当桩身折断或水平位移超过当桩身折断或水平位移超过303040mm(40mm(软土取软土取40mm)40mm)或水平位移达到设计要求的水平位移允许值或水平位移达到设计要求的水平位移允许值时，可终止试验。时，可终止试验。73.3.单桩水平临界荷载和极限荷载的确

5、定单桩水平临界荷载和极限荷载的确定根据试验数据可绘制荷载一时间一位移根据试验数据可绘制荷载一时间一位移 曲线曲线( (图图6-12)6-12)和荷载一位移梯度和荷载一位移梯度 曲线曲线( (图图6-13)6-13)，据此可综合确定单桩水平临界荷载，据此可综合确定单桩水平临界荷载 与极限荷与极限荷载载 。 单桩水平临界荷载：单桩水平临界荷载：系指桩身受拉区混凝土开裂退出工作前的荷载，会使系指桩身受拉区混凝土开裂退出工作前的荷载，会使桩的横向位移增大。相应地可取桩的横向位移增大。相应地可取 曲线出现突曲线出现突变点的前一级荷载为水平临界荷载变点的前一级荷载为水平临界荷载( (图图6 6-12)-12)，或取，或取 曲线曲线 第一拐点对应的水平荷载值为水平临第一拐点对应的水平荷载值为水平临界荷载，当有钢筋应力测试数据时，取界荷载，当有钢筋应力测试数据时，取 曲线曲线第一拐点对应的水平荷载值值。综合考虑。第一拐点对应的水平荷载值值。综合考虑。8 可取可取 曲线明显陡降的前一级荷载作为极限荷载曲线明显陡降的前一级荷载作为极限荷载 ( (图图6-12)6-12)；或取；或取 曲线第二直线段终点相对

6、应的荷曲线第二直线段终点相对应的荷载为水平极限荷载载为水平极限荷载( (图图6-13)6-13)；取桩身折断或钢筋应力达到流；取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载为极限荷载。综合考虑。限的前一级荷载为极限荷载。综合考虑。 单桩水平临界荷载统计值与水平极限荷载统计值单桩水平临界荷载统计值与水平极限荷载统计值的确定方法同单桩竖向抗压极限承载力统计值。的确定方法同单桩竖向抗压极限承载力统计值。 单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定：确定应符合下列规定：1 1、当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值；值；2 2、当桩受长期水平荷载作用且不允许开裂时，取水平当桩受长期水平荷载作用且不允许开裂时，取水平临界荷载统计值的临界荷载统计值的0.80.8倍作为单桩水平承载力特征值。倍作为单桩水平承载力特征值。单桩水平极限荷载：单桩水平极限荷载：91.1.桩身配筋率小于桩身配筋率小于0.65%0.65%的灌注桩的单桩水平的灌注桩的单桩水平承载力特征值计算公式承载力特征值计算公式:

7、式中式中号根据桩顶竖向力性质确定号根据桩顶竖向力性质确定, ,压力取压力取“+ +”, ,拉力取拉力取“- -”; ; - -单桩水平承载力特征值单桩水平承载力特征值; ; - -桩的水平变形系数桩的水平变形系数; ;（计算方法见后）计算方法见后）( (二二) )规范推荐经验公式规范推荐经验公式(4.4.2-1)(4.4.2-1)10 - -桩截面模量塑性系数桩截面模量塑性系数, ,圆形截面取圆形截面取2.0,2.0,矩形矩形截面取截面取1.75;1.75; - -桩身砼抗拉强度设计值桩身砼抗拉强度设计值; ; - -桩身换算截面受拉边缘的截面模量桩身换算截面受拉边缘的截面模量, ,圆形截圆形截面为面为: : ；方形截面为；方形截面为: : 其中其中 为桩直径，为桩直径， 为扣除保护层的桩直径为扣除保护层的桩直径; ;为方桩边长，为方桩边长， 为扣除保护层的方桩边长为扣除保护层的方桩边长; ; 为为钢筋弹性模量与砼弹性模量的比值钢筋弹性模量与砼弹性模量的比值; ;11 - -桩身最大弯矩系数桩身最大弯矩系数, ,按表按表4.4-14.4-1取值取值, ,单桩基础和单桩基础和单排桩基纵向

8、轴线与水平力相垂直的情况单排桩基纵向轴线与水平力相垂直的情况, ,按桩按桩顶铰接考虑顶铰接考虑; ; -桩身配筋率桩身配筋率; ; -桩身换算截面积桩身换算截面积, ,圆形截面为圆形截面为: : 方形截面为：方形截面为： - -桩顶竖向力影响系数桩顶竖向力影响系数, ,竖向压力取竖向压力取0.5,0.5,竖向拉力取竖向拉力取1.0;1.0; N N在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力。 12表表4.4-1 4.4-1 桩顶（身）最大弯矩系数桩顶（身）最大弯矩系数 和桩顶水平位移系数和桩顶水平位移系数注：注：1 1 铰接（自由）的铰接（自由）的 系桩身的最大弯矩系数，系桩身的最大弯矩系数，固接的固接的 系桩顶的最大弯矩系数；系桩顶的最大弯矩系数； 2 2 当当 时取时取 。 13 对于砼护壁的挖孔桩对于砼护壁的挖孔桩, ,计算单桩水平承载力时计算单桩水平承载力时, ,其其设计桩径取护壁内直径设计桩径取护壁内直径。 桩的水平变形系数桩的水平变形系数 (1/m): (1/m): m-桩侧土水平抗力系数的比例系数桩侧土水平抗力系数的比例系数 (MN/ ), (MN/

9、 ),该系数为地面以下该系数为地面以下2(d+1) m2(d+1) m深度内各土深度内各土层的综合值层的综合值; ;宜通过单桩水平静载试验确定宜通过单桩水平静载试验确定, ,当当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处桩顶自由且水平力作用位置位于地面处, ,计算公计算公式为式为: : (4.4.2-2)(4.4.2-2)14 -单桩水平临界荷载单桩水平临界荷载; ; -单桩水平临界荷载对应的位移单桩水平临界荷载对应的位移; ; - -桩身计算宽度桩身计算宽度； 圆形桩圆形桩: :当直径不大于当直径不大于1m1m时时, , 当直径大于当直径大于1m1m时时, , 方形桩方形桩: :当边宽不大于当边宽不大于1m1m时时, , 当边宽大于当边宽大于1m1m时时, , - -桩顶水平位移系数桩顶水平位移系数, ,按表按表4.4-14.4-1取值取值。(4.4.2-3)(4.4.2-3)15 当无水平静载试验资料时，按表当无水平静载试验资料时，按表4.4-24.4-2取值。取值。表表4.4-24.4-2 桩侧土水平抗力系数的比例系数桩侧土水平抗力系数的比例系数16 注：注：1 1 当桩顶水平位移大于表

10、列数值或灌注桩配筋当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（率较高（0.65%0.65%）时，）时， 值应适当降低；当预制值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于桩的水平向位移小于10mm10mm时，时， 值可适当提高；值可适当提高； 2 2 当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以将表列数值乘以0.40.4降低采用；降低采用； 3 3 当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以 表表4 4.3.3-5.3.3-5中相应的土层液化折减系数中相应的土层液化折减系数 。2.2. 对于混凝土护壁的挖孔桩，计算单桩水平承对于混凝土护壁的挖孔桩，计算单桩水平承载力时，其设计桩径取护壁内直径。载力时，其设计桩径取护壁内直径。173.3.当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩水平静载试验资料时，预制桩、钢桩、桩身配筋水平静载试验资料时，预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于率不小于0.65%0.65%的灌注桩的单桩水平承载力设计的灌注桩的单桩水平承载力设计值计算公式值计算公式:

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