【精品课件】天然地基上的浅基础

1、天然地基上的浅基础需要掌握的重点天然地基上的浅基础需要掌握的重点 1承载力承载力 确定方法确定方法 (原位试验原位试验 理论公式理论公式 规范法规范法) 持力层，软弱下卧层的承载力计算持力层，软弱下卧层的承载力计算 宽度深度修正宽度深度修正 宽度、深度对承载力的影响宽度、深度对承载力的影响 2确定基础埋深的原则确定基础埋深的原则 3掌握基础尺寸确定的原则掌握基础尺寸确定的原则 4掌握地基变形计算、掌握地基变形计算、 5了解基础结构计算了解基础结构计算 浅基础小结浅基础小结 第九章第九章 桩基础桩基础 本章主要内容本章主要内容 概述概述-桩的功能及类型桩的功能及类型 桩的承载机理桩的承载机理 单

2、桩承载力的确定单桩承载力的确定 桩基础设计桩基础设计 桩基础的施工桩基础的施工 软 土 层 桩：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相桩：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相 对其长度较小的杆状构件。对其长度较小的杆状构件。 桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上 部结构的荷载传递到深处的地基上。部结构的荷载传递到深处的地基上。 桩的功能及类型桩的功能及类型 若干根桩与承台共同构成桩基础。若干根桩与承台共同构成桩基础。 上部荷载通过承台传递到各桩顶，上部荷载通过承台传递到各桩顶， 再由桩传到较深的地层中去。再由桩传到较深的地层中去。 沉井沉井ca

3、isson 工作间工作间 梯子梯子 支护支护 通气通气 桶桶 深基础深基础 第一节第一节 概概 述述 1桩的应用桩的应用 1 历史十九世纪以前，木桩历史十九世纪以前，木桩 隋唐建塔隋唐建塔,西安灞桥西安灞桥,北京御河桥北京御河桥 2 十九世纪初，材料和动力进步十九世纪初，材料和动力进步 铸铁管桩铸铁管桩 3 十九世纪末，现场钻孔桩十九世纪末，现场钻孔桩 桩的功能桩的功能 新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩, 每墩直径每墩直径7.3m 将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好 土层土层,承载力高承载力高 大直径钻孔大直径钻孔 桩桩 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

4、岩不风化泥岩 桩的功能桩的功能 新加坡发展银行新加坡发展银行, 四墩四墩7.3m 现场灌注现场灌注 护坡桩护坡桩 造价低造价低 桩的功能桩的功能 桩的功能桩的功能 2 2 特点特点 优点优点 1.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 1.沉降量小沉降量小 2.抗震性能好，可穿过液化层抗震性能好，可穿过液化层 3.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及水平力及水平力(如风载荷如风载荷) 4.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低 桩的功能及类型桩的功能及类型 缺点缺点 比浅基础造价高比浅基础造价高 施工环境影响大施工环境影响大 预制桩施工噪音大预制桩施工噪

5、音大 钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆 桩的功能及类型桩的功能及类型 3 适用条件适用条件 (1)水上建筑物水上建筑物 (2)深持力层深持力层 高地下水位高地下水位 (3)抗震地基抗震地基 (4)对沉降非常敏感的对沉降非常敏感的 建筑，如精密仪器建筑，如精密仪器 桩的功能及类型桩的功能及类型 日本阪神地震中日本阪神地震中 发生的桩基础的发生的桩基础的 破坏导致墩倾倒破坏导致墩倾倒 桩的功能及类型桩的功能及类型 二二 桩的分类桩的分类 不同的分类标准不同的分类标准 (一一) 按承台按承台 (二二)桩身材料桩身材料 (三三)桩身形状桩身形状 (四四)承载机理承载机理 (五五)按尺寸按尺寸 (六六)

6、施工方法施工方法 软土层 桩的功能及类型桩的功能及类型 二二 桩的分类桩的分类 ( (一一) ) 按承台按承台 承台承台: :将几个桩结合起来将几个桩结合起来 传递荷载传递荷载 1 1 高承台桩高承台桩 承台在地面以上承台在地面以上, ,桥桩桥桩, , 码头码头, ,栈桥栈桥 2 2 低承台桩低承台桩 承台在地面以下承台在地面以下, , 承台承台 本身承担部分荷载本身承担部分荷载 软土层 桩的功能及类型桩的功能及类型 低承台低承台 桩桩 桩的功能及类型桩的功能及类型 高承台桩高承台桩 (二二) 按材料按材料 木桩、混凝土、钢筋混木桩、混凝土、钢筋混 凝土、钢管凝土、钢管(型钢型钢)桩、桩、 复

7、合桩复合桩 钢筋混凝土：普通混凝钢筋混凝土：普通混凝 土、预应力混凝土土、预应力混凝土(离心离心 预制预制)、高强混凝土、高强混凝土 桩的功能及类型桩的功能及类型 (三三) 按形状按形状 按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节 ( (分叉分叉) )桩、扩底桩、支盘桩、微型桩桩、扩底桩、支盘桩、微型桩 按横断面：圆形，八边形，十字桩、按横断面：圆形，八边形，十字桩、x x形桩形桩 桩的功能及类型桩的功能及类型 桩身桩身 桩的功能及类型桩的功能及类型 桩端桩端 d d 桩的功能及类型桩的功能及类型 横断面横断面 桩的功能及类型桩的功能及类型 (四四) 按尺寸按

8、尺寸 按断面按断面(直径）的大小：直径）的大小： 大直径：大直径：d800mm; 小直径小直径：d250mm ； 中等直径：中等直径：250mmd 60m（ 3) 长桩长桩 l 10m 短短桩桩 水平变形系数水平变形系数 5 0 ei mb l 2.5 为刚性短桩为刚性短桩 2.5 0.8 m 刚性板直径刚性板直径800mm 单桩承载力确定单桩承载力确定 左左: :土工离心机土工离心机 右上右上: :离心机中的入桩设备离心机中的入桩设备 右下右下: :模型桩模型桩 单桩承载力确定单桩承载力确定 三、三、 确定单桩竖向承载力的方法确定单桩竖向承载力的方法 1静载荷试验静载荷试验 2 其他原位测试

9、方法其他原位测试方法 3经验参数法经验参数法 4桩身强度验算桩身强度验算 单桩承载力确定单桩承载力确定 2 静力触探静力触探static cone penetration 地基基础设计为丙级的建筑物地基基础设计为丙级的建筑物 通过单桥探头得到比贯入阻力通过单桥探头得到比贯入阻力ps 单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值为为传感器传感器 电缆电缆 单桥探头单桥探头 qsik 用静力触探比用静力触探比贯入阻力贯入阻力ps估估 算的第算的第i层土的极限侧阻力标准值层土的极限侧阻力标准值 psk 桩端附近比桩端附近比贯入阻力平均贯入阻力平均值值 ap 桩底横截面面积桩底横截面面积 up 桩

10、身周长桩身周长 li 第第i层土的厚度层土的厚度 单桩承载力确定单桩承载力确定 p k sisikuk aplquq 3 经验参数法经验参数法 p k pisikpkskuk aqlquqqq 根据根据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（94） 单桩承载力确定单桩承载力确定 桩端截面积桩端截面积 层土的厚度层土的厚度桩身穿越第桩身穿越第 桩身周长桩身周长 桩的极限端阻力标准值桩的极限端阻力标准值 值值层土的极限侧阻力标准层土的极限侧阻力标准桩侧第桩侧第 单桩极限承载力单桩极限承载力 p i k p sik uk a il u q iq q 大直径灌注桩竖向极限承载力标准值大直径灌注桩竖向极限承载

11、力标准值 可按下式计算：可按下式计算：(d800mm) quk= qsk+ qpk= usiqsikli+pqpkap si，p大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数 三、三、 确定单桩竖向承载力的方法确定单桩竖向承载力的方法 1静载荷试验静载荷试验:直接确定直接确定qu-ra 2 其他原位测试方法其他原位测试方法quk= qsk+ qpk 3经验参数法经验参数法quk= qsk+ qpk 4桩身强度验算桩身强度验算 单桩承载力确定单桩承载力确定 4、桩身强度验算、桩身强度验算 轴心受压条件下桩身承载力的计算轴心受压条件下桩身承载力的计算 rc af c 对不同的施工工艺

12、有：对不同的施工工艺有： 混凝土预制桩混凝土预制桩 c=1.0； 干作业非挤土灌注桩干作业非挤土灌注桩 c=0.9； 泥浆护壁和套管护壁的非挤土灌注桩、泥浆护壁和套管护壁的非挤土灌注桩、 部分挤土灌注桩、挤土灌注桩部分挤土灌注桩、挤土灌注桩 c =0.8。 三、三、 确定单桩竖向承载力的方法确定单桩竖向承载力的方法 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范(jgj9494)对单桩竖向对单桩竖向 极限承载力的确定有下列规定：极限承载力的确定有下列规定： (1)一级建筑桩基应采用现场静载荷试验一级建筑桩基应采用现场静载荷试验,并结合静并结合静 力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；力触探、标准贯入等原位

13、测试方法综合确定； (2)二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经 验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资 料综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质料综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质 条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；条件复杂时，应由现场静载荷试验确定； (3)对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利对三级建筑桩基，如无原位测试资料时，可利 用承载力经验参数估算。用承载力经验参数估算。 群桩效应及基桩、复合基桩概念群桩效应及基桩、复合基桩概念 1群桩效应群桩效应 群桩基础，由于承台、桩与地基土相互作用，使

14、桩侧群桩基础，由于承台、桩与地基土相互作用，使桩侧 阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而明显不同于阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而明显不同于 单桩，群桩承载力、群桩沉降不等于单桩所对应的简单桩，群桩承载力、群桩沉降不等于单桩所对应的简 单叠加，称其为群桩效应。单叠加，称其为群桩效应。 2基桩基桩 群桩基础中的单桩称作基桩。群桩基础中的单桩称作基桩。 3复合基桩复合基桩 低承台群桩基础中包含承台底土阻力的基桩称作复合低承台群桩基础中包含承台底土阻力的基桩称作复合 基桩。基桩。 4复合桩基复合桩基 考虑由承台底地基土与桩共同承受荷载的桩基称作复考虑由承台底地基土与桩共同承受荷载的桩基称作复 合

15、桩基。合桩基。 四、基桩或复合基桩竖向承载力设计值四、基桩或复合基桩竖向承载力设计值r (1)桩数不超过桩数不超过3根的桩基，基桩的竖向承载力设根的桩基，基桩的竖向承载力设 计值为：计值为： 当根据静载荷试验确定单桩极限承载力时，基当根据静载荷试验确定单桩极限承载力时，基 桩的竖向承载力设计值为：桩的竖向承载力设计值为： p pk s sk q q r sp uk q r 四、基桩或复合基桩竖向承载力设计值四、基桩或复合基桩竖向承载力设计值r (2)对于桩数超过对于桩数超过3根的非端承桩桩基，宜考虑桩群、土根的非端承桩桩基，宜考虑桩群、土 承台的相互作用效应，其复合基桩的竖向承载力设计承台的相

16、互作用效应，其复合基桩的竖向承载力设计 值为：值为： c ck c p pk p s sk s q q q r n aq q cck ck ie cc cc aaie cccaa 五、桩身承载力五、桩身承载力(桩身强度桩身强度)验算验算 桩身承载力验算是桩基设计的一个重要环节，桩身承载力验算是桩基设计的一个重要环节， 特别是端承型桩及长细比大的桩，必须特别是端承型桩及长细比大的桩，必须 进进 行桩身承载力验算。行桩身承载力验算。 稳定系数，考虑土的侧向压力作用取稳定系数，考虑土的侧向压力作用取 =l，但对于桩周为可液化土或地基极，但对于桩周为可液化土或地基极 限承载限承载 力标准化值小于力标准

17、化值小于50kpa的地基土的地基土(或不排水抗或不排水抗 剪强度小于剪强度小于10kpa)时，应考虑压曲影响；时，应考虑压曲影响； c 工作条件系数，混凝土预制桩取工作条件系数，混凝土预制桩取0.75； 灌注桩取灌注桩取0.60.7(水下灌注桩或长桩时用低水下灌注桩或长桩时用低 值值)； afr cc 桩的设计原则桩的设计原则 极限状态设计法，以分项系数表达的极限状态设计表达极限状态设计法，以分项系数表达的极限状态设计表达 式进行计算。桩基需进行下列计算和验算。式进行计算。桩基需进行下列计算和验算。 1桩基承载力极限状态的计算桩基承载力极限状态的计算 桩基竖向承载力和水平承载力计算、桩身及承台

18、承载力桩基竖向承载力和水平承载力计算、桩身及承台承载力 计算、桩端平面以下存在软弱下卧层时应验算软弱下卧计算、桩端平面以下存在软弱下卧层时应验算软弱下卧 层的承载力、坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性、抗层的承载力、坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性、抗 震设防区应验算抗震承载力。震设防区应验算抗震承载力。 2桩基正常使用极限状态的验算桩基正常使用极限状态的验算 (1)变形验算变形验算 采用荷载的长期效应组合。采用荷载的长期效应组合。 (2)桩身和承台抗裂与裂缝宽度验算桩身和承台抗裂与裂缝宽度验算 应采用作用效应的短期效应组合或短期效应组合考虑长应采用作用效应的短期效应组合或短期效应组合考虑长 期

19、荷载的影响。期荷载的影响。 1 负摩擦的产生负摩擦的产生 (1)桩周附近地面大面积桩周附近地面大面积 堆载堆载 (2)大面积降低地下水位大面积降低地下水位 (3)欠固结土欠固结土,新填土新填土 (4)湿陷性黄土遇水湿陷湿陷性黄土遇水湿陷 (5)砂土液化、冻土融陷砂土液化、冻土融陷 正摩阻正摩阻 负摩阻负摩阻 桩的负摩阻力桩的负摩阻力 桩相对桩相对 土向下土向下 土相对土相对 桩向下桩向下 2 负摩擦力的确定负摩擦力的确定,成为荷载成为荷载 下部为岩石的端承桩下部为岩石的端承桩,可能全可能全 桩为负阻力。桩为负阻力。 抗拔桩承载力抗拔桩承载力 ln negative - + 摩阻力摩阻力 0 n

20、znz qktg 轴向力轴向力n 桩桩 顶顶 位位 移移 s sp p 对于一般桩对于一般桩, ,因为桩土都有变形因为桩土都有变形, ,视二者的相对视二者的相对 位移量和方向位移量和方向 桩桩 身身 压压 缩缩 s sc c 土土 的的 位位 移移 s se e 负摩擦区负摩擦区 正摩擦区正摩擦区 l 抗拔桩承载力抗拔桩承载力 桩的承载力小结桩的承载力小结 单桩竖向承载力依据单桩竖向承载力依据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范规规 定，应按下列原则确定：一级建筑桩基应采定，应按下列原则确定：一级建筑桩基应采 用现场静载荷试验并结合静力触探、标准贯用现场静载荷试验并结合静力触探、标准贯 入等原位测

21、试方法综合确定；二级建筑桩基入等原位测试方法综合确定；二级建筑桩基 应根据静力触探、标准贯入应根据静力触探、标准贯入 、经验参数等估、经验参数等估 算并参照地质条件相同的试桩资料综合确定，算并参照地质条件相同的试桩资料综合确定， 当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时， 应由现场静载荷试验确定；对三级建筑桩基应由现场静载荷试验确定；对三级建筑桩基 如无原位测试资料时，可利用承载力经验参如无原位测试资料时，可利用承载力经验参 数估算。数估算。 水平承载桩水平承载桩 第四节第四节 桩基础设计桩基础设计 一一 群桩与群桩效应群桩与群桩效应 二二 群桩设计群桩设

22、计 问题问题 单桩承载力加单桩承载力加 起来等于群桩起来等于群桩 承载力？承载力？ 实际工程中桩基础是由多根实际工程中桩基础是由多根 桩组成，上部由承台连接。桩组成，上部由承台连接。 由三根和三根以上的桩组成由三根和三根以上的桩组成 的桩基础称为的桩基础称为群桩基础群桩基础 一一 群桩与群桩效应群桩与群桩效应 pile group and group efficiency 岩石 土 压力扩散深度压力扩散深度 6d 一一 群桩与群桩效应群桩与群桩效应 1 预制桩沉桩预制桩沉桩 砂土砂土,非饱和土和一般粘性土非饱和土和一般粘性土,填土填土 有挤密作用有挤密作用,使承载力增加使承载力增加 饱和粘土饱

23、和粘土,超静孔压积累超静孔压积累,地面上浮地面上浮,先入桩上浮先入桩上浮, 土层扰动土层扰动,使承载力降低使承载力降低 2 应力叠加应力叠加 桩底应力增加桩底应力增加,使承载力不足使承载力不足;总的总的 沉降增加沉降增加 3 桩之间互相调节桩之间互相调节 个别桩承载力低总体上可互个别桩承载力低总体上可互 补补;个别桩受荷个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载其他桩帮助传递荷载 4 承台可部分承受荷载承台可部分承受荷载 应力叠加应力叠加 桩底应力增加桩底应力增加, ,侧阻发挥程度降低，侧阻发挥程度降低， 端阻发挥程度提高端阻发挥程度提高; ;总的沉降增加总的沉降增加 关于承台承载力问题关于承台承载力问题

24、 承台可以承担荷载，最高达承台可以承担荷载，最高达3030 刚性承台下各桩承担的荷载不同刚性承台下各桩承担的荷载不同 在动力荷载下在动力荷载下( (铁路桥梁铁路桥梁); );负摩擦力负摩擦力( (地面下地面下 沉沉); );端承桩情况下不考虑承台承载力端承桩情况下不考虑承台承载力 各桩承担的竖向力各桩承担的竖向力 群桩效应与很多因素相关。可以用群桩效应群桩效应与很多因素相关。可以用群桩效应 系数估计系数估计 对于砂土、长桩和大间距条件下对于砂土、长桩和大间距条件下 1.0, 工程设计中常取工程设计中常取 1.0 = 群桩承载力群桩承载力 群桩中各单桩承载力之和群桩中各单桩承载力之和 二二 桩基

25、础设计桩基础设计 1. 桩基础设计步骤桩基础设计步骤 2.群桩中的单桩承载力群桩中的单桩承载力 3.承台设计承台设计 no 结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料 桩型、桩长、断面桩型、桩长、断面 桩数和布置桩数和布置 验算单桩承载力验算单桩承载力 桩基沉降验算桩基沉降验算 承台与桩身设计计算承台与桩身设计计算 设计结束设计结束 单桩承载力特征值单桩承载力特征值ra no 荷载、持力层、相邻建筑荷载、持力层、相邻建筑 根据施工条件决定桩根据施工条件决定桩 型型 根据持力层深度确定根据持力层深度确定 桩长桩长 根据荷载大小决定桩根据荷载大小决定桩 截面截面 桩端进入持力层深度：桩端进入持力层深

26、度： 13d，进入较好岩体，进入较好岩体 0.5m。桩端下持力层。桩端下持力层 厚度厚度 4d。 根据第二节的方法确根据第二节的方法确 定单桩承载力特征值定单桩承载力特征值 1单桩的静载荷试验单桩的静载荷试验 2 其他现场试验其他现场试验 3原位测试原位测试 4 经验方法经验方法 初估桩数初估桩数n fk 竖向荷载效应的标竖向荷载效应的标 准组合准组合 gk 设计地面下承台底设计地面下承台底 面以上结构和土的自面以上结构和土的自 重，容重用重，容重用19.6kn/m3 桩距桩距 摩擦桩一般摩擦桩一般3d 扩底灌注桩扩底灌注桩扩底直径扩底直径 的的1.5倍倍 群桩承载力合力作用群桩承载力合力作用

27、 点与长期荷载的重心点与长期荷载的重心 重合重合 a kk r gf n 承载力验算采用正常承载力验算采用正常 使用极限状态下荷载使用极限状态下荷载 效应的标准组合效应的标准组合 沉降验算采用正常使沉降验算采用正常使 用极限状态下荷载效用极限状态下荷载效 应的准永久组合应的准永久组合 承台和桩身强度验算承台和桩身强度验算 时采用正常使用极限时采用正常使用极限 状态下荷载效应的基状态下荷载效应的基 本组合本组合 承台尺寸、厚度承台尺寸、厚度 承台的抗冲切、抗弯、承台的抗冲切、抗弯、 抗剪验算抗剪验算 钢筋混凝土桩的配筋钢筋混凝土桩的配筋 等设计等设计 3 承台的设计计算承台的设计计算 独立承台、条形承台梁，独立承台、条形承台梁， 筏板承台和箱形承台筏板承台和箱形承台 承台的埋置深度一般与承台的埋置深度一般与 浅基础相同，主要由建浅基础相同，主要由建 筑物结构设计和环境条筑物结构设计和环境条 件决定，一般不小于件决定，一般不小于 600mm 对于承台应进行抗弯、对于承台应进行抗弯、 抗冲切和抗剪计算抗冲切和抗剪计算 majpjmvcyzj21hlfrvy96dv02lppfygxus7iymzkyemz0kgeyzs3bplckyh1lt4ek7cxmux3ijo