桩基计算理论

1、1、 在竖向荷载作用下，单桩受力破坏全过程中，破坏过程与桩土界面特性有何关系？答：单桩的破坏形态：挠曲，刺入、剪切和失稳。与承载力、桩长、桩型和桩距、施工方法有关。桩土界面特征就是埋没于土中的桩与桩周土接触面的特征。桩土界面特性包括桩底和桩侧的性质。首先，描述桩土界面特征有一个参量，为粗糙程度系数，他的含义为桩土之间抗剪强度与庄周土抗剪强度之比。公式fr=csp/cs，这一数值分别介于01之间，经试验表明：桩身与周围土体接触面越光滑，即粗糙程度系数越小，桩的竖向承载力越小。反之，桩身与土接触越粗糙，桩的承载力就越大。其次，桩与土接触面粗糙度越大，则桩身能够承受的侧面剪切应力峰值越大，在破坏时桩

2、身剪应力残余强度越大。反之，桩与土接触面越光滑，桩身能够承受的剪应力峰值与残余强度越小。 第三，随着接触面粗糙程度的提高，强度峰值所产生的跨越位移区间增大，因此，粗糙程度越大时，接触面之间不会发生突然破坏。反之，强度峰值与参与值的跨越位移区间较小，接触面有可能在剪切强度较小的时候突然破坏。2、 竖向荷载作用下在桩尖附近有一层软弱下卧层时，如何确定单桩承载力？需要考虑哪些因素？答：地基由多层土组成时，持力层以下存在容许承载力小于持力层容许承载力的土层时，这样的土层叫做软弱下卧层。软弱下卧层承载力由桩侧的摩擦力和桩端的承载力所确定。考虑桩尖距软弱下卧层的距离和桩的承载力大小确定是否穿过软弱下卧层。

3、下卧层的厚薄对桩承载力的影响很大，如果下卧层距离桩尖很远则可以当做没有软弱下卧层考虑。桩基规范(2008)关于软弱下卧层验算的条文说明中有这样一条:(1)验算范围。规定在桩端平面以下受力层范围内存在低于持力层承载力1/3的软弱下卧层。实际工程持力层以下存在相对软弱土层是常见现象，只有当强度相差过大时才有必要验算。当软弱下卧层距桩端较近时对单桩承载力的影响较大，一般说，桩进入持力层越深，承载力越高，但有一个临界深度的问题，超过临界深度以后承载力不再增大；如果下面有软弱层，那么进入持力层太深了，桩端与软弱层的距离近了，会使承载力降低；因此在桩基设计时要考虑这个影响，设置桩端标高要合适，将这种影响降

4、到比较小的程度。进入持力层不能太深，不是越深越好。这种影响一般来说与软弱层的厚度的定量关系不是非常明显； 二是对桩基沉降的影响，这种影响与软弱层厚度的关系比较明显，很薄的软弱层，影响沉降的量不会太大，通过沉降计算可以得到其定量的影响程度，判断是否有危害性。此外，还与软弱下卧层本身的承载力、桩身材料、桩承载力和桩周摩擦力、桩端承载力等有关。在一定条件下可参照桩基规范2008考虑是否穿过下卧层。3、如何考虑桥梁桩基设计的安全储备问题？主要从哪些方面考虑？答：桩侧阻力是桩基竖向承载力的重要组成部分。合理确定桩侧阻力是准确计算桩基承载力的前提。可以从桩型、桩的承载力、桩长、桩径和截面形式，桩的强度指标

5、（eqil）以及结合工程试验和工程经验来确定桥梁桩的安全储备。也要通过详细的地质勘查等手段来计算出地基的极限承载力。4、什么是混合桩概念？混合桩刚度与荷载有何关系？答：混合桩：就是假定当桩受力时，桩周围一定范围内的土将牢固的黏附在桩身随桩身一起移动，这层土与桩身一起组成的混合体即为混合桩（书）。混合桩的模式反应了不同粗糙程度系数，桩受力和变形的特征。混合桩的刚度并非一个固定的常数，而是一个随桩顶荷载，桩顶沉降，桩长桩径桩身弹性模量及传递函数类型等诸多因素不同而改变的量。1、桩长不同时，刚度与荷载的关系：随着桩顶荷载或桩顶沉降的增大，单桩轴向刚度逐渐减小。但轴向刚度随桩顶荷载的变化趋势又随桩长的

6、不同而不同。当桩长较大时可分为三个阶段：1、直线阶段：桩的轴向刚度随桩顶荷载的增加呈线性减小。2、曲线阶段：桩的轴向刚度随桩顶荷载的增加迅速变小。3、桩的轴向刚度随桩顶荷载的增加逐渐趋于常数。相对于长桩而言，短桩的轴向刚度随桩顶荷载的增加而减小的更快更多。刚度k荷载2、桩径的影响：随着桩直径的增加，桩的轴向刚度随桩顶沉降的增加而减小的趋势逐渐加快。但桩的轴向刚度随桩顶荷载的增大而减小的速度似乎改变不大。不同桩径的轴向刚度随桩顶荷载的增大而减小的趋势基本相同。3、桩身弹性模量ep响：随着桩身模量ep的增大，桩的轴向刚度k随桩顶荷载q的增加而减小的趋势逐渐加大。但最后不同桩身弹性量的k-q曲线最终

7、趋于同一曲线。变化趋势趋于一致。4、桩身传递函数的影响：用不同的传递函数，桩侧阻力发挥的速度就不同，侧阻力的发挥越快，最初的轴向刚度k也就越大。轴向刚度随桩顶荷载q的增加而减小的速度也就越快。5、推力桩受力破坏的全过程分为哪些阶段？桩和土性状在全过程中如何变化？答：插入土中的推力桩，在地面处受垂直于桩轴的横向力q0和力矩m0的作用。通常可实测得q与桩在地面处的挠度y0的关系如下图：一、oa阶段（弹性阶段） 通过原点，接近直线，可以接近于正比例关系的幂函数表示qo=t1yob. t1是系数，b是指数，接近于1.此时桩的变形很小，桩yo和桩周土壤都在弹性或近似于弹性的阶段工作。卸载后，桩土体系的变

8、形基本上可全部恢复。二、ab阶段 q0与y0的关系已进入非线性阶段。此阶段虽处在弹性状态工作。但桩周土壤已向上而下产生了小范围的塑性变形，对于钢桩预应力混凝土桩，以及有较强配筋的钢筋混凝土桩，在此阶段会出现程度不严重的非线性现象，主要是由于地面附近小范围内土体抗力的非线性行为所引起的，对于钻孔灌注少筋混凝土桩，此阶段在最大弯矩截面出现了裂缝。三、末端bc阶段表面（塑性变形阶段） 此阶段q0与 y0的非线性程度大大增加。此时可用qo=t2yoa幂函数拟合。此阶段土壤的塑性变形区从地面起沿桩身已经越来越大，致使地面处的位移值随横向应力q0的增加发展的很快，已不能满足上不结构的荷载要求，对于钻孔灌注

9、桩桩身截面已经有了很大的不容许的裂纹。推力桩的破坏形式一般分为：剪断、推歪、折断和推到。桩顶位移限制一般的为10mm，重要的为6mm。oqoaqobyodyobyoacdbaqodqoyoqo-yo曲线6、如何计算摩擦桩的沉降问题？主要从哪些方面考虑？答：摩擦桩的沉降包括桩身材料弹性压缩，地基产生的弹性变形和地基的压实变形。但主要是考虑两方面桩身混凝土自身的弹性压缩se和桩端以下土体所产生的桩端沉降sb。单桩沉降s0=se+sb。常用的计算方法有荷载传递法；剪切位移法；弹性理论法；分层总和法；简化方法和数值计算法。7、如何考虑竖向荷载下群桩桩间土及桩长度与承载力的关系研究？答：要确定群桩的承载

10、力就要找到单根桩与群桩承载力的关系。因为在竖向荷载作用下，桩间土，桩长都会影响到单根桩的承载力，进而影响群桩的承载力。承载力荷载q沉降量4.5do有效桩长lc极限承载力桩长6d3d不同桩距超长群桩的q-s曲线间距1d桩长-承载力桩顶沉降8、什么是推力桩的综合刚度？提高综合刚度的措施有哪些？答：推力桩的综合刚度原理即考虑桩土共同作用后桩的计算刚度，它不仅与桩的材料、桩的截面几盒形状与尺寸有关，而且与特定荷载的大小和比值及桩土的物理性质，几何特性有关，它反映了桩土共同作用的一个待定参量。提高综合刚度的措施有：一、提高桩的刚度和强度：采用较高标号的混凝土预制桩；采用较高配筋率和较小直径的主钢筋；适当选择桩径及合理的布置桩纵向钢筋。二、改善桩身的构造措施：采用刚度交大的承台或帽梁；将各桩顶用连系梁链接起来；适当增加桩身上部8d-12d范围内的桩径；桩身上部侧向加设翼板；增加承台底承阻力；保证桩接头刚度。三、调高桩周围土的抗力（最有效）：在桩周围挖3d-6d的圆形坑，填以级配沙石或灰土等低压缩性的材料；在桩身上部4d-8d范围内将桩侧土挖除，浇筑素混凝土；对低桩承台，承台外侧的回填土可用灰土或炉渣、沙石等材料。9、