《桩基础与深基础》PPT课件.ppt

第八章 桩基础与深基础,8.1 概述 8.2 桩及桩基础的分类 8.3 桩的承载力 8.4 桩基础设计 8.5 深基础,8.1 概述,8.1.1 桩基础与深基础应用范围,8.1 概述,（一）基本概念,1、桩基础：由桩和承台组成，通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受荷载的一种深基础。简称桩基。,2、基桩：桩是设置于土中竖直或倾斜的基础构件。一般把桩基础中的每根桩成为基桩。,3、单桩基础：采用一根桩来承受和传递上部荷载的桩基础。,4、群桩基础：采用两根以上的桩来承受和传递上部荷载的桩基础。,5、复合桩基：由桩和承台共同承受上部荷载的桩基础。（考虑桩和承台的共同作用）,6、复合基桩：考虑承台下土的承载能力的基桩。,8.1.1 桩基础与深基础应用范围,8.1 概述,（一）基本概念,（二）应用范围,1）天然地基土质软弱 设计天然地基浅基础不满足地基承载力或变形的要求；采用地基加固措施不合适,3）重型设备 重型或超重型设备会引起地基的强度破坏和极大的地基变形。,8.1.1 桩基础与深基础应用范围,8.1 概述,2）高层建筑 高层、超高层必须满足地基稳定性要求；地震区，基础埋深不应小于建筑物高度的1/15，采用浅基础不能满足要求,8.1.2 深基础的类型,8.1 概述,桩基础 大直径桩墩基础 沉井基础 地下连续墙 箱桩基础 高层建筑深基坑护坡工程,8.1.3 深基础的特点,8.1 概述,深基础施工方法复杂 深基础的地基承载力高 深基础施工需专门设备 深基础技术较复杂 深基础的造价往往较高 深基础的施工工期较长,持力层；深度修正； 基础四周侧壁摩阻力,打桩；成孔等,特殊结构设计；专业技术人员,埋深大，结构形式复杂,第八章 桩基础与深基础,8.1 概述 8.2 桩及桩基础的分类 8.3 桩的承载力 8.4 桩基础设计 8.5 深基础,8.2 桩及桩基础的分类,8.2.1 按承载性状分类,8.2 桩及桩基础的分类,2.端承型桩：,1.摩擦型桩：,端承摩擦桩,摩擦桩,摩擦端承桩,端承桩,摩擦型桩：当软弱土层较厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩的荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖端处土层反力很小，可忽略不计。端承摩擦桩、摩擦桩,8.2.1 按承载性状分类,8.2 桩及桩基础的分类,端承型桩：当桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则上部荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承。摩擦端承桩、端承桩,8.2.1 按承载性状分类,8.2 桩及桩基础的分类,竖向抗拔桩,竖向抗压桩,水平受荷桩,复合受荷桩,8.2.2 按桩的使用功能分类,8.2 桩及桩基础的分类,素混凝土桩,木桩,钢桩,组合材料桩,8.2.3 按桩身材料分类,8.2 桩及桩基础的分类,钢筋混凝土桩,预制桩：可用混凝土，钢材或木料在现场或工厂制作，然后以静压或锤击、振动打入等方式设置就位。,8.2.4 按施工方法分类,8.2 桩及桩基础的分类,灌注桩：直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。,扩底桩,嵌岩桩,沉管灌注桩：又称打入式灌注桩，利用锤击桩机或振动桩机将装有钢筋混凝土的桩头或带有活瓣桩尖的钢管打入土层中；如需要可在钢管内放入钢筋笼，然后边灌混凝土边振动拔管而成桩。,钻（冲）孔灌注桩：用钻机钻土成孔，然后清孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土，扩大孔底直径不宜大于3倍桩身直径。,挖孔桩：采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达到需要深度后再进行扩孔，安装钢筋笼及浇灌混凝土。,8.2.4 按施工方法分类,8.2 桩及桩基础的分类,灌注桩分类：,主要是考虑不同成桩方法对桩周围土层的影响。,成桩方式不同，桩周土体受到的挤土作用也不相同。挤土作用会引起桩周围土体的天然结构、应力状态和性质产生变化，从而影响桩的承载力。这些影响统称为桩的挤土效应。,8.2.5 按成桩方法分类,8.2 桩及桩基础的分类,非挤土桩：钻孔灌注桩或先钻孔后打入的预制桩，因设置过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力减小。 部分（少量）挤土桩：在桩的设置过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度和变形性质变化不大，一般可用原状土测得的强度指标来估算桩的承载力及沉降量。 挤土桩：大量排挤桩位处的土体，使土的结构严重扰动破坏，对土的强度及变形性质影响较大，必须采用原状土扰动后再恢复的强度指标估算桩的承载力及沉降量。,8.2.5 按成桩方法分类,8.2 桩及桩基础的分类,中等直径桩,小桩,大直径桩,8.2.6 按桩径大小分类,8.2 桩及桩基础的分类,d250mm,d=250800mm,d800mm,第八章 桩基础与深基础,8.1 概述 8.2 桩及桩基础的分类 8.3 桩的承载力 8.4 桩基础设计 8.5 深基础,8.3 桩的承载力,单桩竖向极限承载力：单桩在竖向荷载作用下达到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。,建筑桩基技术规范(JGJ94-94)方法 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)方法,单桩竖向承载力取决于两方面：桩身的材料强度、地基土的支承能力。,8.3.1 单桩竖向极限承载力标准值,8.3 桩的承载力,桩的承载力的确定方法：,（一）按建筑桩基技术规范（JGJ94-94） 方法确定,单桩竖向极限承载力标准值确定方法：,按静载荷试验确定 按经验公式确定,8.3.1 单桩竖向极限承载力标准值,8.3 桩的承载力,静载荷试验,试桩数不小于总桩数的1%，且不小于3根； 按P-s曲线特征或按沉降确定极限承载力实测值Qui； 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk。,8.3.1 单桩竖向极限承载力标准值,8.3 桩的承载力,P359,经验公式（物理指标法）,大直径桩应考虑尺寸的影响（P363）,单桩极限承载力Quk由总极限侧阻力Qsk和总极限端阻力Qpk组成，若忽略二者间的相互影响，可表示为：,8.3.1 单桩竖向极限承载力标准值,8.3 桩的承载力,P360,单桩竖向承载力设计值的确定：,按经验公式确定,按静载荷试验确定,8.3.2 单桩竖向承载力设计值,8.3 桩的承载力,P364,1. 单桩抗拔承载力标准值：,按经验公式确定,按静载荷试验确定,8.3.3 单桩抗拔承载力,8.3 桩的承载力,2. 单桩抗拔承载力设计值：,按经验公式确定,建筑桩基技术规范公式,P364,P365,单桩的水平承载力取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、桩侧土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素。,8.3.4 单桩水平承载力,8.3 桩的承载力,对于受水平荷载较大的一级建筑桩基，单桩水平承载力设计值，应通过单桩静力水平荷载试验确定。,实际工程中，通过设置斜桩来承受水平荷载。,混凝土结构设计规范（GB50010-2002）规定： 将桩身混凝土的抗压强度与钢筋的抗压强度分别计算进行叠加，同时考虑桩的长细比与压杆稳定问题。桩身材料强度的验算按下列公式进行。,8.3.5 桩身材料验算,8.3 桩的承载力,对于预制桩，尚应进行运输、起吊和锤击等过程中的强度验算。,(二)按建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)方法确定,8.3.6 单桩竖向承载力特征值的确定,8.3 桩的承载力,按静载荷试验确定 按经验公式确定,单桩竖向承载力特征值确定方法：,特征值用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的值，其涵义即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值，以避免过去一律提标准值时所带来的混淆。,8.3 桩的承载力,2002规范采用正常使用极限状态原则，其意义在于避免设计值、标准值相混淆的可能性，便于应用。并取消了统一表格的使用，改为由当地试验结果统计分析求得，规定了除设计等级为丙级的建筑物外，单桩竖向承载力特征值应采用竖向静载荷试验确定。,8.3.6 单桩竖向承载力特征值的确定,试桩数不小于总桩数的1%，且不小于3根。 按P-s曲线特征或按沉降确定Pui；（P367） 确定单桩竖向极限承载力Ru。,单桩竖向承载力特征值,K=2.0,8.3.6 单桩竖向承载力特征值的确定,8.3 桩的承载力,静载荷试验,经验公式,嵌岩桩（不考虑侧壁摩阻力）,单桩竖向承载力特征值,8.3.6 单桩竖向承载力特征值的确定,8.3 桩的承载力, 桩端阻力和桩侧阻力特征值,规范取消了经验公式中桩侧摩阻力和桩端摩阻力的表格，特别指出，必须由当地静载荷试验结果的统计值求得。,群桩效应 桩承台效应（复合桩基）,群桩效应：群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化，承载力往往不等于各单桩承载力之和。,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,1.群桩的工作特点,各基桩的工作性状与单桩基本一致； 桩的变形很小，桩间土基本不承受荷载; 群桩的承载力就等于各单桩的承载力之和； 群桩的沉降量也与单桩基本相同。,(1) 端承型群桩基础,群桩效应,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,当桩数少，Sa6d ，桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，Q=Qi ； 当桩数较多，Sa=34d ，桩端处地基中各桩传来的压力将相互重叠，此时群桩的工作状态与单桩时不同，即群桩效应。,(2) 摩擦型群桩基础,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,群桩效应,桩承台效应,复合桩基,1-承台底土反力; 2-上层土位移; 3-桩端贯入，桩基整体下沉,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,在下列情况下，不考虑承台分担效应:,(1)承受经常出现的动力作用，如铁路桥梁； (2)承台下存在可能产生负摩阻力的土层； (3)在饱和软土中沉入密集群桩，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱离等。,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,2.群桩竖向承载力计算,按建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）,(1) 不考虑群桩效应和承台效应,对于端承型桩和桩数为13的摩擦型桩可以不考虑上述影响。,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,按静载荷试验确定Quk,桩数3的摩擦型桩基,(2)考虑群桩效应和承台效应,群桩效应系数查P376，表8.16、8.17。,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,群桩承载力设计值计算时的几点说明:,桩基的承载力设计值=基桩承载力设计值桩数 3根以上的非端承群桩考虑群桩效应；承台底土的抗力当桩数n3时，予以忽略。 基承台底面以下有可能与承台底脱开时，不考虑承台效应。 嵌岩桩不考虑群桩效应。,8.3.7 群桩竖向承载力,8.3 桩的承载力,8.3.8 桩的负摩阻力,8.3 桩的承载力,负摩阻力：指桩周土层由于某种原因而产生超过桩身沉降量的下沉时，作用于桩身的向下的摩阻力。,桩穿越较厚的松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层，进入相对较硬土层时； 桩周存在软弱土层，邻近桩的地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载、推土时，使桩周土层发生沉降； 由于降低地下水位，使桩周土中的有效应力增大，并产生显著的大面积土层压缩沉降。,负摩阻力发生的条件,8.3.8 桩的负摩阻力,8.3 桩的承载力,所在断面处桩土位移相等、摩阻力为零、轴力最大； 中性点的深度与桩周土的压缩性和持力层的刚度等因素有关； 它始终处在变动中。,8.3.8 桩的负摩阻力,8.3 桩的承载力,中性点有三个特征：,当持力层坚硬时，它将使桩身轴力增大，甚至导致桩身压曲、断裂，这时应计算负摩阻力引起的下拉荷载，并验算桩的承载力； 当桩持力层为可压缩性土时，它将使沉降增大，这时应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载，验算桩基沉降。,8.3.8 桩的负摩阻力,8.3 桩的承载力,桩的负摩阻力的影响：,第八章 桩基础与深基础,8.1 概述 8.2 桩及桩基础的分类 8.3 桩的承载力 8.4 桩基础设计 8.5 深基础,8.4 桩基础设计,1、选择桩的类型和几何尺寸； 2、确定单桩坚向（和水平向）承载力设计值； 3、确定桩的数量、间距和布桩方式； 4、验算桩基的承载力和沉降； 5、桩身结构设计； 6、承台设计； 7、绘制桩基施工图。,设计内容与步骤,8.4 桩基础设计,8.4 桩基础设计,8.4.1 选择桩的类型,1. 确定桩的承载性状,2. 选择桩的材料与施工方法,根据建筑桩基的等级、规模、荷载大小，结合工程地质剖面图、各土层的性质与厚度，确定桩的受力工作类型。,根据当地材料供应、施工机具与技术水平、造价、工期及场地环境等具体情况，选择桩的材料与施工方法。,8.4 桩基础设计,8.4.2 确定桩的规格与单桩承载力,1. 确定桩的规格,(1) 桩的长度 一般应选择较坚实土层作为桩端持力层。桩端全断面进持力层的深度：粘性土、粉土2d；砂土1.5d；碎石类土d。桩顶嵌入承台，以此确定桩长。,(2) 桩的横截面面积根据桩顶荷载大小与当地施工机具及建筑经验确定,2. 确定单桩竖向承载力,1. 桩的数量估算,8.4 桩基础设计,8.4.3 计算桩的数量进行平面布置,按建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）,轴心竖向力作用,偏心竖向力作用,偏心受压系数,1. 桩的数量估算,8.4 桩基础设计,8.4.3 计算桩的数量进行平面布置,按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,轴心竖向力作用,偏心竖向力作用,2. 桩的平面布置: 桩的中心距为(34)d,8.4 桩基础设计,8.4.3 计算桩的数量进行平面布置,表8.20，表8.21,尽量使桩群承载力合力点与长期荷载重心重合； 并使桩基受水平力和力矩较大方向即承台的长边，有较大的截面模量； 桩离桩承台边缘的净距应不小于d/2； 同一结构单元，宜避免采用不同类型的桩； 同一基础相邻桩的桩底标高差：对于非嵌岩端承型桩，不宜超过相邻桩的中心距；对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长的1/10。,1. 单桩承载力验算,8.4 桩基础设计,8.4.4 桩基础验算,按建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）,(1)中心荷载作用,(2)偏心荷载作用,1.单桩承载力验算,8.4 桩基础设计,8.4.4 桩基础验算,按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,(1)中心荷载作用,(2)偏心荷载作用,2. 桩基沉降计算,8.4 桩基础设计,8.4.4 桩基础验算,当持力层为软弱土的一、二级建筑桩基以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基，应验算沉降，并宜考虑上部结构与基础的共同作用。,8.4 桩基础设计,8.4.5