基础工程桩基础设计PPT课件.ppt

桩基础 2 PileFoundation 2 1 桩基设计内容 1 地质勘察 掌握地质资料2 选择桩的类型和几何尺寸3 确定单桩竖向 和水平向 承载力设计值4 确定桩的数量 间距和布桩方式5 验算桩基的承载力和沉降6 桩身结构设计7 承台设计8 绘制桩基施工图 一 二 三 四 五 六 2 竖向荷载下单桩的工作性能 桩的荷载传递 3 单桩竖向承载力 Axialloadcapacity 单桩竖向承载力 单桩在竖向荷载作用下到达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 影响因素地基土对桩的支承能力桩身的材料强度 端承桩 超长桩 桩身质量有缺陷等 4 建筑桩基规范 单桩竖向极限承载力标准值 5 单桩竖向承载力的确定 按单桩竖向抗压静载试验确定按静力触探法确定按标准贯入法确定按经验公式方法确定按土的抗剪强度指标确定按材料强度确定 6 按单桩竖向抗压静载试验确定Axialloadtests 单桩竖向抗压静载试验 测得荷载 沉降曲线 加荷稳压提供反力沉降观测 7 加载方式 慢速维持荷载法逐级加载每级荷载为承载力设计值的1 5 1 8每级桩顶沉降量小于0 1mm h时可加下级荷载终止加载条件某级荷载下 桩顶沉降量为前一级荷载下的5倍 某级荷载下 桩顶沉降量大于前一级荷载下的2倍 且24hr内不稳定 已达到锚桩最大抗拔力 或压重平台的最大质量 8 结果分析 陡降型根据沉降随荷载变化特征确定发生明显陡降的起始点切线交会法缓变型根据沉降量确定 s 40 60mm大直径桩 s 0 03 0 06d细长桩 s 60 80mm 9 统计确定单桩竖向极限承载力标准值 10 按静力触探法确定 CPT Conepenetrationtest 静力触探 将圆锥形金属探头以静力方式按一定速率均匀压入土中 通过探头传感器测出探头阻力 单用 桥 探头 测量比贯入阻力ps 精度较低 双用 桥 探头 将锥头与摩擦筒分开 可以同时测量锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs两个参数的探头 分辨率较高 多用 孔压 探头 将双用探头再安装一种可测触探时所产生的超孔隙水压力装置 透水滤器和孔隙水压力传感器 分辨率最高 在地下水位较浅地区应优先采用 11 与打入桩情况接近 桩基 混凝土预制桩 双桥探头 qc 桩端平面上 下探头阻力 kPa 取桩端平面上4d范围内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 桩端阻力修正系数 对粘性土 粉土取2 3 饱和砂土取1 2 fsi 第i层土的探头平均侧阻力 kPa i 第i层土桩侧阻力综合修正系数 12 按标准贯入法确定 标准贯入试验SPT Standardpenetrationtest现场用63 5kg的穿心锤 以76cm的落距自由落下 将标准贯入器先打入土中15cm 再打入30cm 后30cm的锤击数为试验结果N 原位试验 1 穿心锤 2 锤垫 3 触探杆 4 贯入器 5 出水孔 6 取土器 7 贯入器靴 13 按标准贯入法确定 北京市勘查设计院经验公式 pb 桩尖以上和以下4D范围内N平均值换算的桩极限端承力 kPa 见下表 pfc pfs 桩身范围内粘性土 砂土N值换算的极限桩侧阻力 kPa 见下表 lc ls 粘性土 砂土层的桩段长度 m U 桩截面周长 m Ap 桩的截面积 m2 C1 经验参数 KN 见表15 17C2 孔底虚土折减系数 KN m 取18 1X 孔底虚土厚度 预制桩取x 0 当虚土厚度大于0 5m时 取x 0 5 而端承力取0 14 15 按经验公式方法确定Empiricalmethod 一般预制桩及中小直径 d 800mm 灌注桩 标准值 特征值 16 按经验公式方法确定 大直径桩 d 800mm 考虑尺寸效应 嵌岩桩 17 按土的抗剪强度指标确定 粘性土中桩 18 按材料强度确定 桩视为轴心受压杆件 根据 混凝土结构设计规范 钢筋混凝土桩 R 单桩竖向承载力设计值 KN 混凝土构件稳定系数 对低承台桩基 考虑土的侧向约束可取1 0 但穿过很厚软土层和可液化土层的端承桩或高承台桩基 其值应小于1 0fc 混凝土的轴心抗压强度设计值 kPa fy 纵向钢筋的抗压抗压强度设计值 kPa Ap 桩身的横截面面积 m2 Ag 纵向钢筋的横截面面积 m2 19 单桩的抗拔承载力 承受上拔力的桩基需要验算桩的抗拔承载力 如 高耸结构物桩基 承受上浮托力作用的基础等 影响因素 桩身材料强度 桩土抗拔侧阻力和桩身自重抗拔极限承载力标准值 一级建筑桩基 现场单桩上拔静载荷试验确定 二 三级建筑桩基 Ta 基桩抗拔极限承载力特征值 i 抗拔系数 表4 5 20 单桩的抗拔验算 21 例题 某工程桩基采用预制混凝土桩 桩截面尺寸为的350mm 350mm 桩长10m 各土层分布情况如图所示 试确定该基桩的竖向承载力标准值Quk及特征值Ra 22 采用经验公式法确定基桩的竖向承载力标准值Quk查表4 2得极限侧阻力标准值 第一层土 粉质粘土 第二层土 粉土 e 0 9 第三层土 中密中砂 桩的入土深度为10m 查得预制桩修正系数为1 0查表4 3得桩端阻力标准值中密中砂 故单桩的竖向承载力标准值为 23 桩的水平承载力Lateralloadcapacity 水平荷载形式 风荷载地震荷载机械制动荷载土压力水压力 Axialload Lateralload Loadtransfertoground 24 水平承载力的影响因素 桩的尺寸 刚度 材料强度 入土深度 间距 桩顶嵌固程度以及土质条件和上部结构的水平位移容许值 桩的水平承载力远低于竖向承载力 刚性桩 柔性桩 25 水平受荷桩的分析方法 极限地基反力法弹性地基反力法p y曲线法 26 极限地基反力法 假定土体进入极限状态 而且地基反力的分布形状已知 假定地基反力只是桩入土深度的函数 与桩的挠度无关 根据平衡条件 通过作用在桩上的外力求桩的水平抗力 在不同的情况下所假设的土压力分布规律不同 常用的有直线分布和二次抛物线分布 一般认为粘性土中地基反力和不排水抗剪强度有关 而砂性土中的地基反力和朗肯土压力有密切联系 27 弹性地基反力法 假定土为弹性体 用梁的弯曲理论来求桩的水平抗力 弹性地基反力法又可分为两类 线弹性地基反力法和非线弹性地基反力法线弹性地基反力法 28 29 m法简介 桩的截面计算宽度 地基水平抗力系数的比例系数m 表4 10 式中Kf 桩的形状系数 方形截面桩kf 1 0 圆形截面桩kf 0 9d 桩的直径 方形截面时为桩的边长b 30 单桩挠曲微分方程 31 水平荷载 H0 弯矩 M0 A B系数查表4 9 注此表结果接近于柔性桩的结果 32 33 桩顶水平位移受桩的刚性 ah 和桩端约束影响表8 14桩身最大弯矩及其位置弯矩最大面剪力为零 34 p y曲线法 thep ymethod 用非线性弹簧模拟桩土相互作用 usingnonlinearspringstomodelthesoil structureinteraction 35 p 地基反力 sideresistanceperunitlength