第五章、桩基础

1、第五章 桩基础设计5.1 概述一、桩的应用一、桩的应用1 历史十九世纪以前历史十九世纪以前 (1)7000-8000年前湖上居民年前湖上居民,浙江河姆渡。浙江河姆渡。 (2)3000-4000年前在罗马年前在罗马 (3)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2十九世纪开始，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，1824年波特兰水泥注册专利年波特兰水泥注册专利3 十九世纪末，现场钻孔桩十九世纪末，现场钻孔桩 (1897, Raymond)二、桩基技术发展的特点二、桩基技术发展的特点 桩基技术的发展受工业化的影响巨大桩基技术的发展受工业化的影响巨大

2、； 水泥工业、钢铁工业、化学工业等水泥工业、钢铁工业、化学工业等 桩型及施工工艺的推陈出新，在桩基的设计理论和概念、桩的桩型及施工工艺的推陈出新，在桩基的设计理论和概念、桩的效用都产生了许多实质性的变化效用都产生了许多实质性的变化 ； 桩基技术的改良和发展，桩已不只是单独地被应用，在许多情桩基技术的改良和发展，桩已不只是单独地被应用，在许多情况下，它与其它的基础形式或工艺联合应用；桩的发展趋势表况下，它与其它的基础形式或工艺联合应用；桩的发展趋势表明，桩身的超高强度、大直径、超长度、无公害沉桩工艺，以明，桩身的超高强度、大直径、超长度、无公害沉桩工艺，以及完美的施工控制技术等已经成为未来桩基改

3、良和发展的重要及完美的施工控制技术等已经成为未来桩基改良和发展的重要内容。内容。 桩基的施工监测和检测形成相当丰富有效的技术。桩基的施工监测和检测形成相当丰富有效的技术。 5.1 5.1 概述概述三、桩基础特点三、桩基础特点优点将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承承载力高载力高沉降量小沉降量小抗震性能好抗震性能好,穿过液化层穿过液化层承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及横向力及横向力(如风载荷如风载荷)1. 与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价施工造价低低缺点缺点施工对环境影响施工对环境影响预制桩施工噪音预制桩施工噪音, , 钻孔灌注桩钻孔灌注桩的泥浆，的泥浆，有地下室时有地下

4、室时, ,有一定干扰有一定干扰, ,深基深基坑中做桩。坑中做桩。5.1 5.1 概述概述软 土 层5.1 5.1 概述概述石桩和木桩基础石桩和木桩基础 西安灞桥（1834年清道光14年）5.1 5.1 概述概述木桩基础木桩基础上海河南路桥木桩基础（1923年）5.1 5.1 概述概述Did you even wonder what a city would look like without soil?5.1 5.1 概述概述5.1 5.1 概述概述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

5、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5.1 5.1 概述概述新加坡发展银行新加坡发展银行,四四墩墩7.3m5.1 5.1 概述概述现现场场灌灌注注护护坡坡桩桩造造价价低低5.1 5.1 概述概述现现场场灌灌注注护护坡坡桩桩造造价价低低5.1 5.1 概述概述四、桩基的适用工程情况四、桩基的适用工程情况 地基上层土的土质太差而下层土的土质较好；或地基土软硬不地基上层土的土质太差而下层土的土质较好；或地基土软硬不均；或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形限制的要求。均；或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形限制的要求。 地基软弱或地基土性特殊，存在较深

6、厚的软土、可液化土层、地基软弱或地基土性特殊，存在较深厚的软土、可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等，采用地基改良和加自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等，采用地基改良和加固措施不合适。固措施不合适。 除承受较大竖向荷载外，尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动除承受较大竖向荷载外，尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用。力或周期性荷载作用。 上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积地面超载的影响。地面超载的影响。 地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；或位于水中的构地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；

7、或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、采油平台等。筑物基础，如桥梁、码头、采油平台等。 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。5.1 5.1 概述概述5.2 桩基的基本要求与概率极限状态设计一、桩基设计的基本要求桩基形式的合理选择 地质条件、建筑的体型和结构特点、建筑物功能持力层与桩长的合理选择 单桩承载力、沉降变形、单方混凝土的承载力、施工技术桩的布置是否合理 均匀布桩、内疏外密、外疏内密桩基水平承载力是否满足 风荷载、地震荷载、波浪荷载等施工和使用是否可行 环境条件、造价、交通、地下生命线工程等5.2 5.2 设计设计二二 桩基极限状态桩基极限状态

8、 桩基承载能力极限状态：桩基承载能力极限状态： 桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续承载的变形；承载的变形； 正常使用极限状态：正常使用极限状态： 对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值达到耐久性要求的某项限值 5.2 5.2 设计设计5.2 5.2 设计设计建筑桩基设计等级建筑桩基设计等级 （2008版） 设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑（3）体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑（4）20层

9、以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑（5）场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑（6）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级除甲级、丙级以外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑三三 、极限状态设计桩基内容与荷载组合、极限状态设计桩基内容与荷载组合1、桩基均应进行承载力计算和稳定性验算应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平竖向承载力计算和水平承载力计算承载力计算；应对桩身和承台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于应对桩身和承台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排

10、水抗剪强度小于10kPa、且长径比大于、且长径比大于50的桩应进行的桩应进行桩身压屈验算桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应；对于混凝土预制桩应按吊装、运输和锤击作用进行按吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算桩身承载力验算；对于钢管桩应进行；对于钢管桩应进行局部压局部压屈验算屈验算；当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算；对位于坡地、岸边的桩基应进行对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算整体稳定性验算；对于抗浮、抗拔桩基，应进行对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算基桩和群桩的抗拔承载力计算；对于抗震

11、设防区的桩基应进行对于抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算抗震承载力验算。5.2 5.2 设计设计2 2、 桩基的变形验算：桩基的变形验算： 桩端持力层为软弱土的甲、乙级建筑，桩基桩端持力层为软弱土的甲、乙级建筑，桩基以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的甲级建筑桩基，并宜下卧层的甲级建筑桩基，并宜考虑上部结构考虑上部结构与桩基的相互作用与桩基的相互作用； 承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的乙级建筑桩基应验算乙级建筑桩基应验算水平变位水平变位；按正常使用极限状态验算桩基沉降时采用荷按正常使用极限状态验算桩基

12、沉降时采用荷载的载的长期效应组合长期效应组合。主要是地基土的主固结。主要是地基土的主固结变形和次固结变形存在显著的时间效应，沉变形和次固结变形存在显著的时间效应，沉降的产生是同荷载的长期效应相联系的。降的产生是同荷载的长期效应相联系的。5.2 5.2 设计设计3 3、桩身和承台抗裂和裂缝宽度验算：、桩身和承台抗裂和裂缝宽度验算： 根据使用条件要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行根据使用条件要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行抗裂抗裂验算；验算； 对使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行对使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算裂缝宽度验算；验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求验算桩基的

13、水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短期效应组合短期效应组合或或短短期效应组合考虑长期荷载期效应组合考虑长期荷载的影响。主要是考虑到桩基的水的影响。主要是考虑到桩基的水平变位、桩身和承台裂缝在短时间内出现。桩基的水平变平变位、桩身和承台裂缝在短时间内出现。桩基的水平变位受桩侧土固结变形时效的一定影响，但并不明显。位受桩侧土固结变形时效的一定影响，但并不明显。 5.2 5.2 设计设计5.3 桩的分类 ( (一一) ) 按桩的使用功能按桩的使用功能（二）按承台（二）按承台 承台承台: :将几个桩结合将几个桩结合起来传递荷载起

14、来传递荷载（三）按材料（三）按材料（四）按形状（四）按形状（五）按尺寸（五）按尺寸（六）按成桩效应（六）按成桩效应（七）按承载性状（七）按承载性状（八）按施工方法（八）按施工方法软土层不同的分类标准不同的分类标准（一）（一） 按桩的使用功能按桩的使用功能 1 1 竖向受压桩竖向受压桩（抗压桩）（抗压桩） 2 2 竖向抗拔桩竖向抗拔桩（抗拔桩）（抗拔桩） 3 3 水平受荷桩水平受荷桩（主要承受水平荷载）（主要承受水平荷载） 4 4 复合受荷桩复合受荷桩（竖向、水平荷载均较大）（竖向、水平荷载均较大）5.3 5.3 桩的分类桩的分类（二）按承台 承台承台:将几个桩结合起将几个桩结合起来传递荷载来传

15、递荷载高承台桩高承台桩 承台在地承台在地面以上面以上,桥桩桥桩,码头码头,栈桥栈桥低承台桩低承台桩 承台在地承台在地面以下面以下, 承台本身承担承台本身承担部分荷载部分荷载软土层5.3 5.3 桩的分类桩的分类低承台桩低承台桩5.3 5.3 桩的分类桩的分类高承台桩高承台桩5.3 5.3 桩的分类桩的分类（三）（三） 按材料：按材料： 木桩、混凝土、钢筋木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管（型钢）混凝土、钢管（型钢）桩、复合桩桩、复合桩 钢筋混凝土：普通混钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土凝土、预应力混凝土（离心预制）、高强（离心预制）、高强混凝土混凝土5.3 5.3 桩的分类桩的分类钢钢 桩桩5

16、.3 5.3 桩的分类桩的分类钢管桩和预应力桩5.3 5.3 桩的分类桩的分类（四） 按形状按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩5.3 5.3 桩的分类桩的分类桩身桩身5.3 5.3 桩的分类桩的分类横断面横断面5.3 5.3 桩的分类桩的分类5.3 5.3 桩的分类桩的分类（五）按尺寸 按断面按断面(直径）的大小直径）的大小： 大直径大直径:d=800mm; 中等直径桩中等直径桩:250mm d 800mm 小直径小直径:d60m:长桩长桩 L 6d 时验算单桩原理相同时验算单桩原理相同 2tan2)(4 tDlquN

17、eisikozazzfz F LA0t zG NqsDetDe+2ttan5.85.8群桩的承载力计算群桩的承载力计算3.3.桩基础中的单桩荷载验算桩基础中的单桩荷载验算中心竖直荷载中心竖直荷载实实际际分分布布假设的分布假设的分布FG GRN 假设每个桩的荷载假设每个桩的荷载nGFN桩定荷载桩定荷载N与单桩承载力设计值与单桩承载力设计值R应满足应满足G 承台以上总自重承台以上总自重5.85.8群桩的承载力计算群桩的承载力计算偏心竖向荷载偏心竖向荷载荷载线性分布假设荷载线性分布假设 22jiyjixixxMyyMnGFNRN2 . 1max MyMx987216345XYx7y75.85.8群桩

18、的承载力计算群桩的承载力计算偏心竖向力作用偏心竖向力作用RN RN2 . 1max考虑地震作用效应组合下，应满足考虑地震作用效应组合下，应满足RNEK25. 1对于偏心竖向力作用，除满足上式外，尚应满足对于偏心竖向力作用，除满足上式外，尚应满足 RNEK5 . 1max建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002规定，单桩承载力应规定，单桩承载力应按下列要求进行校核按下列要求进行校核 轴心竖向力作用下，满足轴心竖向力作用下，满足akRQ 偏心竖向力作用，除满足上式外，尚应满足偏心竖向力作用，除满足上式外，尚应满足 aikRQ2 . 1max 轴心竖向力作用下，桩身强度应符合

19、轴心竖向力作用下，桩身强度应符合 ccpfAQ 5.85.8群桩的承载力计算群桩的承载力计算kuaQKR1例题：例题：桩基尺寸和地质桩基尺寸和地质条件如下，作用于地表条件如下，作用于地表出的荷载设计值出的荷载设计值F5828 kN，My 1150 kN.m,二级安全二级安全等级桩等级桩基。试验算基桩竖向承基。试验算基桩竖向承载力载力是否满足是否满足？5.85.8群桩的承载力计算群桩的承载力计算水平承载力计算水平承载力计算hikRH水平承载力计算水平承载力计算ntmNgMtmhaAfNWfR1)2225. 1 (75. 00 5.6竖向荷载作用下单桩沉降计算单桩受到荷载作用后，其沉降量由下述三个

20、部分组成：单桩受到荷载作用后，其沉降量由下述三个部分组成：桩本身的弹性压缩量；桩本身的弹性压缩量；由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产生的由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降；桩端沉降；由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算单桩沉降的影响因素单桩沉降的影响因素 单桩沉降组成不仅同桩的长度、桩与土的相对压缩单桩沉降组成不仅同桩的长度、桩与土的相对压缩性、土层剖面及性质有关，还与荷载水平、荷载持续时性、土层剖面及性质有关，还与荷载水平、荷载持续时

21、间有关。间有关。单桩沉降计算方法单桩沉降计算方法 1 荷载传递分析法；荷载传递分析法； 2 弹性理论法；弹性理论法； 3 剪切变形传递法；剪切变形传递法； 4 有限单元分析法；有限单元分析法； 5 简化分析法。简化分析法。5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算单桩沉降的经验统计关系单桩沉降的经验统计关系 Frank(1985)总结了单桩的工程实践经验，统计出在特定地质条件和设计荷载下单桩沉降S的典型数值与桩径d的经验关系： 对于打入桩： 平均： S0.9%d 变化范围： S(0.8%1.2%)d 对于钻孔桩： 平均： S0.6%d 变化范围： S(0.3%1.0%)d

22、 5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算einisiziszEs1)1 (,12ijsjijpjmjjjziIIlQpscjjeAElQse地基土不分担荷载地基土不分担荷载( (明德林解明德林解) )地基土分担荷载地基土分担荷载(布辛奈斯克解布辛奈斯克解) einisizciziszEs1ukckkizcip15.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算5.9 5.9 群桩沉

23、降计算群桩沉降计算 桩基一般只按承载能力进行计算，桩基一般只按承载能力进行计算，但当桩端持力层为软弱土，或建筑物但当桩端持力层为软弱土，或建筑物重要性大，对桩基沉降的要求高时，重要性大，对桩基沉降的要求高时，尚应对桩基进行沉降验算。尚应对桩基进行沉降验算。 目前在工程中应用较广泛的桩基目前在工程中应用较广泛的桩基沉降计算方法，仍是把群桩作为假想沉降计算方法，仍是把群桩作为假想的实体深基础。计算出作用在桩端平的实体深基础。计算出作用在桩端平面处的压力面处的压力p后即可按土力学课中所后即可按土力学课中所述的分层总和法计算桩端下土的压缩述的分层总和法计算桩端下土的压缩层厚度内的变形值，即作为桩基的沉

24、层厚度内的变形值，即作为桩基的沉降量，其计算步骤与浅基础的沉降计降量，其计算步骤与浅基础的沉降计算相同算相同。常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算桩中心距不大于桩中心距不大于6倍桩径的桩基倍桩径的桩基nisijijiijijmjeeEzzpssj11110规范附录D选用常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算 常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算桩基沉降计算深度应按应力比法

25、确定cz2 . 0jmjjzpa01桩基等效沉降系数 可按下列公式简化计算：e21011CnCnCbb ccbLBnn/矩形布桩时的短边布桩数附加应力系数规范附录D选用规范附录E确定常规桩沉降计算的经验方法常规桩沉降计算的经验方法5.65.6竖向荷载作用下单桩沉降计算竖向荷载作用下单桩沉降计算桩基沉降计算深度应按应力比法确定cz2 . 0jmjjzpa01桩基等效沉降系数 可按下列公式简化计算：e21011CnCnCbb ccbLBnn/矩形布桩时的短边布桩数附加应力系数规范附录D选用规范附录E确定桩基础设计步骤：桩基础设计步骤： 1.选择桩的持力层、桩的类型和几何尺寸，初拟承选择桩的持力层、

26、桩的类型和几何尺寸，初拟承台底面标高；台底面标高； 2.确定单桩或基桩承载力设计值确定单桩或基桩承载力设计值R； 3.确定桩的数量及其平面布置；确定桩的数量及其平面布置； 4.验算桩基承载力和沉降量；验算桩基承载力和沉降量； 5. 必要时，验算桩基水平承载力和变形；必要时，验算桩基水平承载力和变形； 6.桩身结构设计；桩身结构设计； 7.承台设计与计算；承台设计与计算； 8.绘制桩基施工图。绘制桩基施工图。5.11 5.11 桩基础结构设计桩基础结构设计桩桩基基础础设设计计步步骤骤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=F/R 桩基中单桩承载力验算

27、桩基中单桩承载力验算 软弱下卧层验算软弱下卧层验算 承台设计承台设计 沉降计算沉降计算5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计一一 选择桩的持力层、桩的类型选择桩的持力层、桩的类型根据结构类型、荷载、地层条件、施工能力及环境条件、经济比较等因素，根据结构类型、荷载、地层条件、施工能力及环境条件、经济比较等因素，选择桩的类型、截面尺寸和长度，并确定桩基持力层选择桩的类型、截面尺寸和长度，并确定桩基持力层1 1 桩长主要取决于桩端持力层的选择：桩长主要取决于桩端持力层的选择： 桩端宜进入坚硬土层或岩层，采用端承型桩或嵌岩桩；桩端宜进入坚硬土层或岩层，采用端承型桩或嵌岩桩； 当坚硬土层的埋深很深时，

28、则宜采用摩擦型桩，桩端应尽量达到低压当坚硬土层的埋深很深时，则宜采用摩擦型桩，桩端应尽量达到低压缩性、中等强度的土层上。缩性、中等强度的土层上。 2 2 桩型选择桩型选择一般建筑物层数一般建筑物层数 10层，可采用层，可采用d=500mm灌注桩，灌注桩，b=400mm预制桩；预制桩；层数层数1020层，可采用层，可采用d=8001000mm灌注桩，灌注桩，b=450500mm预制桩；预制桩；2030层，可采用层，可采用d=10001200mm钻、挖孔灌注桩，钻、挖孔灌注桩，b 500mm预制桩；预制桩；3040层，可采用层，可采用d 1200mm钻、挖孔灌注桩，钻、挖孔灌注桩，b=500550

29、mm预应力管桩；预应力管桩； 40层，可采用层，可采用d 5000mm挖孔灌注桩，挖孔灌注桩，5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计一一 、 选择桩的持力层、桩的类型选择桩的持力层、桩的类型2 2 桩型选择桩型选择5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计 桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按安全适用、经济环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按安全适用、经济合理的原则选择。选择时可按本规

30、范附录合理的原则选择。选择时可按本规范附录A进行。进行。1、对于框架核心筒等荷载分布很不均匀的桩筏基础，宜选择、对于框架核心筒等荷载分布很不均匀的桩筏基础，宜选择基桩尺寸和承载力可调性较大的桩型和工艺。基桩尺寸和承载力可调性较大的桩型和工艺。2、挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时，应局限于多层住、挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时，应局限于多层住宅桩基。宅桩基。3、设防烈度为、设防烈度为8度及以上地区，不宜采用预应力混凝土管桩和度及以上地区，不宜采用预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩。预应力混凝土空心方桩。3 3 桩端持力层桩端持力层桩端进入持力层的深度桩端进入持力层的深度:对粘性土、

31、粉土，不宜小于对粘性土、粉土，不宜小于2 2d d; ;对砂土，不宜小于对砂土，不宜小于1.51.5d d; ;对碎石类土，不宜小于对碎石类土，不宜小于1.01.0d d; ;当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3 3d d; ;嵌岩灌注桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不嵌岩灌注桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于宜小于0.4d0.4d且不小于且不小于0.5m 0.5m ，倾斜度大于倾斜度大于30%30%的中风化岩，宜根的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、据倾斜度及岩石完整性适当

32、加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d0.2d，且不应小于，且不应小于0.2m0.2m。 4 4 承台埋深承台埋深 承台埋深的选择主要从结构要求和方便施工的角度承台埋深的选择主要从结构要求和方便施工的角度来考虑，且不小于来考虑，且不小于600mm。 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计确定单桩或基桩承载力设计值（略）确定单桩或基桩承载力设计值（略） 1 确定桩数确定桩数桩基为轴心受压时，桩数桩基为轴心受压时，桩数 n F/R;偏心受压时偏心受压时 ,将上式确定的桩数增加将上式确定的桩数增加10%20%。所选的桩数是否合适，待

33、验算各桩受力决定。所选的桩数是否合适，待验算各桩受力决定。 2 桩间距桩间距桩的最小中心距桩的最小中心距( 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94-2008),一般一般34d二二 、 确定桩的数量及其平面布置确定桩的数量及其平面布置5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计3 桩平面布置桩平面布置 平面内布置成方形或矩形、三角形和梅花形平面内布置成方形或矩形、三角形和梅花形 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计验算桩基承载力和沉降量（略）验算桩基承载力和沉降量（略）钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩 4.1.4 混凝土预制桩的截面边长不应小于混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm；预应力

34、混凝土预制实心桩的截；预应力混凝土预制实心桩的截面边长不宜小于面边长不宜小于350mm。4.1.5 预制桩的混凝土强度等级不宜低于预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30；预应力混凝土实心桩的混凝土强；预应力混凝土实心桩的混凝土强度等级不应低于度等级不应低于C40；预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于；预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。4.1.6 预制桩的桩身配筋应按吊运、打桩及桩在使用中的受力等条件计算确定。预制桩的桩身配筋应按吊运、打桩及桩在使用中的受力等条件计算确定。采用锤击法沉桩时，预制桩的最小配筋率不宜小于采用锤击法沉桩时，预制桩的最小配筋率不宜小于0.8。静压法沉桩

35、时，最小。静压法沉桩时，最小配筋率不宜小于配筋率不宜小于0.6，主筋直径不宜小于，主筋直径不宜小于14，打入桩桩顶以下，打入桩桩顶以下45倍桩身直倍桩身直径长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。径长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。4.1.7 预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定；每根桩的接头数量不预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定；每根桩的接头数量不宜超过宜超过3个。个。4.1.8 预制桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和预制桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和碎石类土时，宜在桩尖处包以钢钣桩靴，加强桩尖。碎石类土时，宜在桩

36、尖处包以钢钣桩靴，加强桩尖。其它桩型参考规范其它桩型参考规范三三 、桩身结构设计、桩身结构设计5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计 预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩的吊点位置和弯矩图 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计四、承台的设计与计算四、承台的设计与计算 除单桩基础可不设承台外，一般桩除单桩基础可不设承台外，一般桩基础均要设置承台。基础均要设置承台。承台的作用是把桩承台的作用是把桩联结成一个整体联结成一个整体，并把建筑物的荷载传，并把建筑物的荷载传到桩上。因而承台应有足够的强度和刚到桩上。因而承台应有足够的强度和刚度。常用的度。常用的低桩承台埋深应不小于低桩承台埋深应不小于600m

37、m600mm，承台的设计主要是确定承台，承台的设计主要是确定承台的平面尺寸和形状；承台的厚度及与桩的平面尺寸和形状；承台的厚度及与桩的联结；承台的配筋等。的联结；承台的配筋等。 ( (一一) ) 承台的外形尺寸和构造要求承台的外形尺寸和构造要求 承台的平面尺寸一般是由上部结构承台的平面尺寸一般是由上部结构和桩的数量及布置形式决定，和桩的数量及布置形式决定，若是墙下若是墙下桩基，承台作成条形梁式承台桩基，承台作成条形梁式承台；如果是；如果是柱下桩基，则宜采用板式承台柱下桩基，则宜采用板式承台( (矩形或矩形或三角形三角形) )。承台的剖面形状可作成锥形、。承台的剖面形状可作成锥形、台阶形或平板形

38、。台阶形或平板形。5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计 承台构造要求承台构造要求 承台厚度承台厚度不应小于不应小于300mm; 承台宽度承台宽度不宜小于不宜小于500mm，承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径，承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径或桩的边长，且边缘挑出部分或桩的边长，且边缘挑出部分不应小于不应小于150mm。 对条形承台梁边缘挑出部分对条形承台梁边缘挑出部分不应小于不应小于75mm。 为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩不宜小于不宜小于100mm；对普通桩；对普通桩不宜小于不

39、宜小于50mm。 混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于30倍主筋直径。倍主筋直径。 承台的混凝土标号承台的混凝土标号不宜低于不宜低于C15。承台的配筋按计算确定，对于矩形承台。承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，配筋宜按双向均匀布置，钢筋直径板，配筋宜按双向均匀布置，钢筋直径不宜小于不宜小于 10，间距，间距不应大于不应大于200mm或或小于小于100mm。 对于三桩承台，应按三向板带均匀配置最里面对于三桩承台，应按三向板带均匀配置最里面3根钢筋相交围成的三角形，根钢筋相交围成的三角形，应位于柱截面范围以内。承台底钢筋的保护层厚

40、度应位于柱截面范围以内。承台底钢筋的保护层厚度不宜小于不宜小于70mm。5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计 (二二) 承台板厚度及强度计算承台板厚度及强度计算1、受冲切计算、受冲切计算冲切破坏锥体应采用自柱墙边和承台变冲切破坏锥体应采用自柱墙边和承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成的截锥阶处至相应桩顶边缘连线所构成的截锥体，锥体斜面与承台底面之夹角不小于体，锥体斜面与承台底面之夹角不小于45。承台的冲切破坏主要有两种形式：承台的冲切破坏主要有两种形式： 柱边或变台阶处沿柱边或变台阶处沿45斜面拉裂形成斜面拉裂形成冲切锥体破坏冲切锥体破坏；1.承台板沿柱边的冲切强度验算承台板沿柱边的冲切强度

41、验算5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计00hfuFtmhplilQFF2 .084.00lF不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； tf 承台混凝土抗拉强度设计值； hp承台受冲切承载力截面高度影响系数，当 h800mm 时，hp 取 1.0, h2000mm 时，hp 取 0.9, 其间按线性内插法取值； mu 承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长； 0h承台冲切破坏锥体的有效高度； 0柱（墙）冲切系数； 冲跨比，00/ha，0a为柱 （墙） 边或承台变阶处到桩边水平距离； 当1.0 时,取=1.0； F不计

42、承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下柱（墙）底的竖向荷载设计值； iQ不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下冲切破坏锥体内各基桩或复合基桩的反力设计值之和。 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计0)()(2hfahabFthpoxcoyoycoxlx0、y0 由公式（5.9.7-3）求得，000/haxx，000/hayy；x0、y0 均应满足 0.251.0 的要求； ch、cb 分别为x、y方向的柱截面的边长； oxa、oya分别为x、y方向柱边离最近桩边的水平距离。 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计10111111)()(2hfahabFthpxyyxlx1、y1 由公

43、式 5.9.7-3 求得，1011/haxx，1011/hayy；x1、y1 均应满足 0.251.0 的要求； 1h、1b 分别为x、y方向承台上阶的边长； xa1、ya1分别为x、y方向承台上阶边离最近桩边的水平距离。 在角桩顶部对承台边缘形成在角桩顶部对承台边缘形成45的冲切破坏锥体。的冲切破坏锥体。5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计01111212/)2/(hfacacNthpxyyxl2 . 056. 011xx2 . 056. 011yylN不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下角桩（含复合基桩）反力设计值； yx11,角桩冲切系数； xa1、ya1 从承台底角桩顶内边

44、缘引 45冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该 45线以内时，则取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线（图5.9.8-1） ； 0h承台外边缘的有效高度； x1、y1角桩冲跨比，011haxx，011hayy，其值均应满足 0.251.0 三桩三角形承台受角桩冲切的承载力计算三桩三角形承台受角桩冲切的承载力计算 底部角桩底部角桩 顶部角桩顶部角桩 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计othplhftgacN221111112.056.01111othplhftgacN222122122.056.0121211、12 角桩冲跨比，01

45、111/ha,01212/ha，其值均应满足 0.251.0 的要求； 11a、12a从承台底角桩顶内边缘引 45冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离； 当柱 （墙） 边或承台变阶处位于该 45线以内时， 则取由柱 （墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 箱形、筏形承台冲切的承载力计算箱形、筏形承台冲切的承载力计算 基桩的冲切基桩的冲切 群桩的冲切群桩的冲切 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计008 . 2hfhbNthppl00002hfababNthpxxoyyyxlix0、y0由公式 5.9.7-3 求得， 其中000/haxx，000/hayy，x0、y0均

46、应满足 0.251.0 的要求； lN、liN不计承台和其上土重，在荷载效应基本组合下，基桩或复合基桩的净反力设计值、冲切锥体内各基桩或复合基桩反力设计值之和。 （二）承台斜截面的抗剪验算（二）承台斜截面的抗剪验算 对于柱下矩形独立承台，在验算承台斜截面的抗剪承载力时，应分别对于柱下矩形独立承台，在验算承台斜截面的抗剪承载力时，应分别对柱的纵、横两个方向进行计算。对柱的纵、横两个方向进行计算。桩基规范桩基规范规定，剪切破坏面为通过规定，剪切破坏面为通过柱边和桩边连线形成的斜截面。柱边和桩边连线形成的斜截面。5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计00hbfVths175. 14/1)800(h

47、ohs (三三) 承台的抗弯计算承台的抗弯计算 当承台板厚度比较小，而配筋量又不足时，承台在柱荷载作用下，常先发生当承台板厚度比较小，而配筋量又不足时，承台在柱荷载作用下，常先发生弯曲破坏。弯曲破坏。 防止弯曲破坏，在承台板底部要配有足够数量的钢筋。大量模型试防止弯曲破坏，在承台板底部要配有足够数量的钢筋。大量模型试验表明，柱下独立桩基承台呈验表明，柱下独立桩基承台呈“梁式破坏梁式破坏”，其挠曲裂缝在平行于柱边两个方向，其挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，交替出现，最大弯矩产生平行于柱边两个方向的屈服线处最大弯矩产生平行于柱边两个方向的屈服线处。 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计

48、对于对于矩形承台矩形承台，弯矩计算截面取在柱边和承台高度变化处，弯矩计算截面取在柱边和承台高度变化处,计计算公式为：算公式为： iiyiixxNMyNM5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计 对于对于三桩承台三桩承台，其受弯破坏模式也呈梁式破坏，屈服线也，其受弯破坏模式也呈梁式破坏，屈服线也位于柱边处二个正交方向上。弯矩设计值按下式计算：位于柱边处二个正交方向上。弯矩设计值按下式计算： 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计)43(3maxcsNMaM通过承台形心至各边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值； maxN不计承台及其上土重， 在荷载效应基本组合下三桩中最大基桩或复合基桩竖向反力设

49、计值； as桩中心距； c方柱边长，圆柱时 c=0.8d(d为圆柱直径)。 等边三桩承台等边三桩承台 对于对于三桩承台三桩承台，其受弯破坏模式也呈梁式破坏，屈服线也，其受弯破坏模式也呈梁式破坏，屈服线也位于柱边处二个正交方向上。弯矩设计值按下式计算：位于柱边处二个正交方向上。弯矩设计值按下式计算： 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计等腰三桩承台等腰三桩承台)475. 0(312max1csNMa)475. 0(322max2csNMa1M、2M分别为通过承台形心至两腰边缘和底边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值； as 长向桩中心距； 短向桩中心距与长向桩中心距之比， 当小于 0.5 时

50、， 应按变截面的二桩承台设计； 1c、2c分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。 局部受压计算局部受压计算 对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。土强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。 抗震验算抗震验算 当进行承台的抗震验算时，应根据现行国家标准当进行承台的抗震验算时，应根据现行国家标准建筑抗建筑抗震设计规范震设计规范GB 50011的规定对承台顶面的地震作用效应和承的规定对承台顶面的地震作用效应和承台的受弯、受冲切、受剪承载力进行抗震调整。台的受弯、受冲切、受剪

51、承载力进行抗震调整。 5.11 5.11 桩基础设计桩基础设计例题例题【例 7-1】某预制桩截面尺寸为mmmm450450，桩长 16m,依次穿越：厚度mh41、液性指数75. 0LI的粘土层；厚度mh52、孔隙比805. 0e的粉土层和厚度mh43、中密的粉细砂层，进入密实的中砂层 3m，假定承台埋深 1.5m。试确定该预制桩的极限承载力标准值。 【解 】由表 5-5a 查得桩的极限侧阻力标准值sikq为 粘土层：kPaqsik50 粉土层：kPaqsik6442，取kPaqsik54 粉细砂层：kPaqsik6342，取kPaqsik54 中砂层：kPaqsik9574，取kPaqsik85 桩的入土深度为mh5 .145 . 116,查表 5-7b 得，预制桩修正系数为 1.0。 由表 5-7 查得桩的极限端阻力标准值sikq为 kPaqpk63005100，取kPaqpk6000 故单桩竖向极限承载力标准值为 kNAqlquQQQPpkisikpkskuk8 .277312158 .1558600045. 045. 0) 3850 . 4540 . 5545 . 250(45. 04 例题例题【例