第九章 桩基础和深基础.doc

第九章 桩基础和深基础课堂教学实践教学课时6内容提要1概述；2单桩承载力确定；3桩基础设计；4深基础。能力培养要求1理解桩基础的类型及其适用条件；2掌握确定单桩竖向承载力的方法；3掌握掌握桩基础的设计步骤和方法；4了解其它几种深基础形式和基坑护坡原理。教学形式教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、工程案例分析等复习旧课第八章的内容时间5min第一次课第一节 概述第二节 单桩竖向承载力确定教学目标1理解桩基础的类型及其适用条件；2掌握确定单桩竖向承载力的方法；教学内容设计及安排第一节 概述一、桩基础与深基础适用范围（一）桩基础的适用性1. 桩基础的优点承载力高。沉降量小且沉降均匀。能承受一定的水平荷载。 可以减小机械基础的振幅、减弱机械振动对结构的不利项影响。可以提高建筑物的抗震能力。便于实现某础工程机械化和工业化。2. 采用桩基的条件高层建筑。重型工业厂房和前载很大的建筑物。软弱地基和某些特殊土上的永久建筑物。高耸构筑物。需要减弱其振动影响的动力机械基础。（二）桩基础的设计内容(l) 选桩某础的数量和几何尺寸。(2) 确定单桩竖向承载力特征值。(3) 确定桩基础的数量、间距和布置方式。(4) 验算桩基础的承载力和沉降值。(5) 桩身结构设计。(6) 承台设计。(7) 绘制桩基础施工图。（三）桩基础的设计原则桩其础的极限状态分为两类 :(1) 承载能力极限状态一所有桩基础均计算。(2) 正常使用极限状态桩端为软弱土的一、二级建筑物桩基、桩端为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑物。二、桩基础的类型1、按制桩的材料分类木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩和钢桩。2、按施工方法分类1、预制桩(工厂预制运到施工现场 )2、灌注桩 (在预定的桩位上成孔，在孔内灌注混凝土成桩。3、按承台与地面的相对位置不同分类：1、低承台桩 ( 承台一般在地面以下 , 建筑工程中所用 )2、高承台桩 ( 承台在地面以上，桥梁中用 ) 。4、按桩的性状和竖向受力情况分类1、端承型桩：桩上荷载主要通过桩端阻力传，略去桩表面与土的摩擦力作用。2、摩擦型桩：桩上的荷载主要由桩周与软土之间的摩擦力承受，同时也考虑桩端阻力作用。5、 按桩的设置效应分类挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩三、常用桩的类型及其适用条件1. 预制桩包括木桩、钢筋混凝土桩 ( 常用 ) 、钢桩。（l）钢筋混凝士预制桩的形式有两种：一种是实心力桩，边长300500mm。 分节预制长度不超过 l2m( 工厂预制 ) 、 25m( 现场预制 )。另一种是预应力混凝土管桩 ，工厂预制 ( 离心法 ),直径 400mm 、 500mm 、 550mm, 管壁厚为 80100mm, 每节长 8lOm。（2）预制桩的适用条件不需考虑噪声污染和震动影响的环境。持力层以上的覆盖层中无坚硬夹层。持力层顶面起伏变化不大。水下桩基工程。大面积桩基工程，采用预制桩可提高工效。2. 灌注桩一适合各种地层第二节 单桩竖向承载力确定一、 单桩竖向承载力指单桩在竖向荷载作用下不失去稳定，也不产生过大的沉降时，所承受的最大荷载。二、 确定方法：一级建筑物一现场静载荷试验。二级建筑物一参照地质条件相同的试验资料依具体情况定。初步设计时一按杭侧摩擦力及桩端阻力估算承载力，此外应进行桩身强度验算。(l) 单桩将向承载力特征值通过单桩竖向静载荷试验确定。同一条件下的试桩数量 , 不宜少于总桩数的 1%, 且不少于 3 根。(2) 地基基础设计等级为三级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定 Ru 值。(3) 初步设计时单桩承载力特征值可按下式估算摩擦桩 :Ra=qp+ pqsaLi端承桩 :Ra=qpa三、桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求桩轴心受压时 Q c(fcAp+fyAs)式中 ,Q 一单桩承载力设计值 ;c一纵向弯曲系数 , 考虑士的侧压力作用取1；fc 一砼的轴心抗压设计强度；AP 一桩身的横截面面积；fy一纵筋抗压设计强度；As一纵向制筋的截面积。教学辅助资料多媒体课件【提问答疑】【本节课小结】1桩基础类型；2桩基础适用范围；3单桩竖向承载力确定方法；4必须进行变形设计的桩基础。【课后作业】课后反馈意见复习旧课第二节 单桩竖向承载力确定时间5min第二次课第三节 桩基计算教学目标1 掌握确定单桩竖向承载力的方法；2 掌握桩基计算内容教学内容设计及安排第三节 桩基计算试验表明，低桩承台的承台底面摩阻力和侧向土抗力对抵抗水平外力的作用是明显的，此时可考虑承台、基桩和土协同工作，使设计更加合理。但是，当承台底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土、或可能出现震陷、降水、沉桩过程产生高孔隙水压和土体隆起时，则不考虑承台底的摩阻力。一、群桩基础承载力验算由柱桩组成的群桩基础，群桩承载力等于单桩承载力之和，群桩基础沉降等于单桩沉降，群桩效应可以忽略不计，不需要进行群桩承载力验算。即使由摩擦桩组成的群桩基础，在一定条件下也不需要验算群桩基础的承载力，例如建筑桩基础规定根数少于3根的群桩基础。1、群桩的共作原理(l) 群桩基础定义 :桩数不只一根的桩基称为群桩基础，群桩中的每根桩称为基桩。(2) 对下列情况的桩基竖向抗压承载力为各单桩竖向抗压承载力之总和。 端承桩：持力层坚硬上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层, 而桩端处承压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故在群桩中各桩的工作和单桩工作一样；同时，由于桩的变形很小 , 桩间土基本不承载，单桩竖向承载力为各单桩之和。群桩的软弱下层沉降量也与单桩基本相同。桩数少于 9 根 (s6 d ) 的摩擦桩基：桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多，这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩工作一样。条形基础下桩不超过两排者。2、桩的平面布置 (1) 布置的原则： 宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载的合力作用点相重合，使各桩受力均匀，在纵横交接处布桩 , 避免布置在墙体洞口下。(2) 要求独立桩基的桩：对称布置，如三桩承台、四桩承台、六桩承台等。 柱下条基及墙下条基：桩可采用一排或多排布置。整片基础下的桩：采用行列式或交叉式布置。预制桩 :s 3d(d 为桩径 )灌注桩 :s 4d扩底灌注桩 :sl.5d(d为扩底直径 ),d3d 。(3) 桩底进入持力层的深度宜为桩身直径的13倍。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的风化硬质岩体的最小深度，不宜小于 0.5m 。(4) 混凝土强度等级：预制桩C30，灌注桩C20，预应力桩C40 。(5) 桩的主筋应经计算确定。最小配筋率：打入式预制桩0.8%，静压式预制桩0.6%，灌注桩0.2%0.65%。(6) 配筋长度 :受水平荷载和弯矩较大的桩，计算确定。桩径大于 600mm 的灌注桩，构造钢筋的长度不小于桩长的2/3。(7) 桩顶嵌入承台的长度不小于 50mm 。主筋伸入承台内的锚固长度不小于钢筋直径的 30倍（HPB235) 和35倍 (HRB335、400)。3、群桩中单桩桩顶竖向力(l) 轴心受压Qk=n 一桩数GK 一桩基承台自重和承台上的土自重标准值 (KN) (2) 偏心受压：单桩承受的外力为：二、桩基软弱下卧层验算1、对于桩数9根，桩距6d的群桩基础，按假想实体基础验算软弱下卧层承载力。2、单桩及桩距大于6d的群桩基础，按单桩验算软弱下卧层承载力。三、桩基础的沉降计算一分层总和法 对以下建筑物的桩基应进行沉降验算：地基基础的设计等级为甲级；体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱下卧层的乙级；摩擦桩基；按浅基础的沉降公式计算在桩尖平面以下压缩层范围内的地基沉降量。教学辅助资料多媒体课件【提问答疑】【本节课小结】1.什么叫桩的负摩阻力？哪些情况会产生负摩阻力？2.在哪些情况下，可认为群桩的竖向承载力等于各单桩轴向承载力之和？3.何为群桩效应？与哪些因素有关？4.何为单桩承载力特征值？与标准值、设计值有何异同？5.什么情况下要进行群桩基础的沉降计算?6.如何确定桩身结构的承载力？【课后作业】课后反馈意见复习旧课第三节 桩基计算时间5min第三次课第四节 桩基础设计教学目标1掌握确定单桩竖向承载力的方法；2掌握掌握桩基础的设计步骤和方法。教学内容设计及安排第四节 桩基础设计一、收集设计资料1、勘探点间距：端承桩1224m，摩擦桩2030m2、勘探深度：一般，嵌岩桩二、桩型、桩长和截面尺寸选择1、桩型：预制桩、灌注桩2、桩长：嵌入持力层：粉土、粘土，砂土1.5，碎石土13、截面尺寸：查书上表三、桩数和桩位1、桩的根数，偏心受压时，增大。、桩的中心距一般取，具体见书上表。、桩位布置方形、矩形、三角形、梅花形。条形基础下：单排、双排布置四、桩身截面强度计算（）轴心抗压强度计算： Q c(fcAp+fyAs)（）运输、起吊过程强度验算两点起吊：=0.0214Kql2一点起吊：M=0.0429Kql2五、承台设计承台设计包括承台材料、形状、高度、底面标高和平面尺寸的确定以及强度验算，并要符合构造要求。除强度验算外，上述各项均可根据本章前叙有关内容初步拟定，经验算后若不能满足有关要求，仍须修改设计，直至满足为止。承台按极限状态设计，一般应进行局部受压、抗冲剪、抗弯和抗剪验算。 如验算结果不符合要求，应在承台内桩的顶面以上设置12层钢筋网，钢筋网的边长应大于桩径的2.5倍，钢筋直径不宜小于12mm，网孔为100100mm。（1）柱对承台的冲切验算 式中： m承台冲切破裂锥体的平均周长 ； 混凝土抗拉极限强度（kN/m2）。结构重要性