第十一章--桩基础4-7节

1、第四节第四节 桩的内力与位移计算桩的内力与位移计算 桩在横向力（包括弯矩）作用下的工作情况较轴向桩在横向力（包括弯矩）作用下的工作情况较轴向 受力时要复杂些，但仍然是从保证受力时要复杂些，但仍然是从保证桩身材料桩身材料和和地基地基 强度强度与与稳定性稳定性以及以及桩顶水平位移桩顶水平位移满足使用要求来分满足使用要求来分 析和确定桩的横轴向承载力。析和确定桩的横轴向承载力。 桩的破坏模式桩的破坏模式:桩身发生挠曲破坏，形成一端嵌固的桩身发生挠曲破坏，形成一端嵌固的 地基梁。如果不断增大横向荷载，可使地基梁。如果不断增大横向荷载，可使桩身在较大桩身在较大 弯距处发生断裂或使桩发生超过桩或结构物的容

2、许弯距处发生断裂或使桩发生超过桩或结构物的容许 变形值的侧向位移。变形值的侧向位移。 基桩的横向容许承载力基桩的横向容许承载力将由桩身材料的抗剪强度或将由桩身材料的抗剪强度或 侧向变形条件决定。侧向变形条件决定。 横向荷载作用下桩身内力与位移的计算方法国横向荷载作用下桩身内力与位移的计算方法国 内外已有不少，我国普遍采用的是将桩作为内外已有不少，我国普遍采用的是将桩作为弹性地弹性地 基上的梁基上的梁，按文克尔假定按文克尔假定（梁身任一点的土抗力和（梁身任一点的土抗力和 该点的位移成正比）进行求解，简称该点的位移成正比）进行求解，简称弹性地基梁法弹性地基梁法。 所得结果一般较安全。我国铁路、水利

3、、公路及房所得结果一般较安全。我国铁路、水利、公路及房 屋建筑等领域在桩的设计中常用的屋建筑等领域在桩的设计中常用的“m”法以及法以及“K” 法、法、“常数常数”法（或称张有龄法）、法（或称张有龄法）、“C”法等均属法等均属 于此种方法。于此种方法。 一、一、 单排桩基桩内力和位移计算单排桩基桩内力和位移计算 （1）土的弹性抗力）土的弹性抗力 桩基础在荷载（桩基础在荷载（横轴向荷载和力矩横轴向荷载和力矩）作用下产生水平位）作用下产生水平位 移和转角移和转角, , 桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土 抗力抗力 zx zx，它起 ，它起抵抗外力和稳

4、定桩基础抵抗外力和稳定桩基础的作用，土的这种作的作用，土的这种作 用力称为用力称为土的弹性抗力土的弹性抗力。 zx zx即指深度为 即指深度为Z Z处的横向（处的横向（X X轴向）轴向） 土抗力，其大小取决于土抗力，其大小取决于土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、 桩的截面形状、桩距及荷载桩的截面形状、桩距及荷载等因素。等因素。 1.基本概念基本概念 假定桩的横向土抗力假定桩的横向土抗力符合文克尔符合文克尔 假定假定，即，即梁身任一点的土抗力和梁身任一点的土抗力和 该点的位移成正比该点的位移成正比 zzx Cx 式中：中： zx横向土抗力（横向土抗力（kN/m2

5、）；）； C地基系数（地基系数（kN/m3） xz深度深度Z处桩的横向位移（处桩的横向位移（m）。）。 （2）文克尔假定）文克尔假定 （3）地基系数）地基系数 基本概念：地基系数基本概念：地基系数C表示单位面积土在弹性限度内表示单位面积土在弹性限度内 产生单位变形时所需要的力。产生单位变形时所需要的力。它的大小与地基土的类别、它的大小与地基土的类别、 物理力学性质有关。物理力学性质有关。 地基系数地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同深值是通过对试桩在不同类别土质及不同深 度进行实测度进行实测xz及及 zx后反算得到。后反算得到。 C值随深度的分布规律：值随深度的分布规律：地基系数地基系

6、数C值不仅与土的类值不仅与土的类 别及其性质有关，而且也随深度而变化。由于实测的客观别及其性质有关，而且也随深度而变化。由于实测的客观 条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C值随深度的值随深度的 分布规律也各有不同。常用的几种地基系数分布规律如下分布规律也各有不同。常用的几种地基系数分布规律如下 所示所示 。 地基系数变化规律地基系数变化规律 “m”法：法： 假定地基系数假定地基系数C随深度呈随深度呈 线性增长，即线性增长，即C=mZ。m 称为地基系数随深度变化称为地基系数随深度变化 的比例系数（的比例系数（kN/m4）。）。 “K”法：法： 假定地基系

7、数假定地基系数C随深度呈随深度呈 折线变化即在桩身第一挠折线变化即在桩身第一挠 曲变形零点以上地基系数曲变形零点以上地基系数 C随深度呈凹形抛物线增随深度呈凹形抛物线增 加；该点以下，地基系数加；该点以下，地基系数 C=K（kN/m3）为常数。）为常数。 相应的基桩内力和位移计算方法为：相应的基桩内力和位移计算方法为： “c”法：法： 假定地基系数假定地基系数C随深度呈抛物线增加，即随深度呈抛物线增加，即=cZ0.5，当无量纲入，当无量纲入 土深度达土深度达4后为常数。后为常数。c为地基系数的比例系数（为地基系数的比例系数（kN/m3.5）。）。 “常数常数”法，又称法，又称“张有龄法张有龄法

8、”： 假定地基系数假定地基系数C沿深度为均匀分布，不随深度而变化，即沿深度为均匀分布，不随深度而变化，即C=K0 （kN/m3）为常数。）为常数。 本节介绍目前应用较广并列入本节介绍目前应用较广并列入公桥基规公桥基规中的中的“m”法。法。 按按“m”法计算时，地基系数的比例系数法计算时，地基系数的比例系数m值可根据试验实值可根据试验实 测决定，无实测数据时可参考下表中的数值选用；测决定，无实测数据时可参考下表中的数值选用； 非岩石类土的比例系数m值 序 号 土 的 分 类m或m0（MN/m4） 1流塑粘性土IL1、淤泥35 2软塑粘性土1IL0.5、粉砂510 3硬塑粘性土0.5IL0、细砂、

9、中砂1020 4坚硬、半坚硬粘性土IL2.5的嵌岩桩的嵌岩桩 0 2 00 3 0 xxz B EI M A EI Q x 000 2 0 B EI M A EI Q z 0 0 00 mmz BMA Q M 0 0 0 0QQz BMAQQ （11-30a） （11-30b） （11-30c） （11-30d） 当当 时时 ，无论桩底支承情况如何，都，无论桩底支承情况如何，都 可按可按11-29公式计算。公式计算。 求得桩身各截面的水平位移、转角、弯矩、剪力，求得桩身各截面的水平位移、转角、弯矩、剪力， 以及桩侧土抗力。从而就可验算以及桩侧土抗力。从而就可验算桩身强度、决定桩身强度、决定 配

10、筋量，验算桩侧土抗力及桩上墩台位移等配筋量，验算桩侧土抗力及桩上墩台位移等。 4ah （三）桩身最大弯矩位置（三）桩身最大弯矩位置ZMmax和最大弯矩和最大弯矩Mmax的确定的确定 目的：目的：用于检验桩的截面强度和配筋计算。用于检验桩的截面强度和配筋计算。 一般方法：一般方法：要找出弯矩最大的截面所在的位置及相应要找出弯矩最大的截面所在的位置及相应 的最大弯矩的最大弯矩Mmax值。一般可将各深度值。一般可将各深度Z处的处的Mz值求出后绘值求出后绘 制制ZMz图，即可从图中求得图，即可从图中求得 。 数解法数解法 ： 在最大弯矩截面处，其剪力在最大弯矩截面处，其剪力Q等于零，因此等于零，因此Q

11、z=0处处 的截面即为最大弯矩所在的位置的截面即为最大弯矩所在的位置 。 max M Z max M Z Q Q Q C B A Q aM 0 0 MMM Q KMBMA C M M 00 0 max 查得查得z,即可求得最大弯矩所在的位置即可求得最大弯矩所在的位置 查得查得KM QQz BMAQQ 00 （四）桩顶位移的计算公式（四）桩顶位移的计算公式 2.高桩承台桩顶按自由端的计算高桩承台桩顶按自由端的计算 桩顶位移计算桩顶位移计算 mQ xxlxx 0001 1.低桩承台桩顶的位移计算低桩承台桩顶的位移计算 mQ 01 （1）置于非岩石地基中，桩顶按自由）置于非岩石地基中，桩顶按自由 E

12、I Ml EI Ql EI Ml x EI Ql x MQ MQ 0 2 0 2 0 3 0 ; 2 2 ; 3 11 11 1 32 1 2 xx QM xAB EIEI QM AB EIEI 系数列于附表系数列于附表1416。 （2）置于岩石地基中的高桩承台桩顶按自由端的计算）置于岩石地基中的高桩承台桩顶按自由端的计算 mQ xxlxx 0001 当桩露出地面部分为变截面当桩露出地面部分为变截面 11 11 1 1 1 2 1 BMA a Q aEI BMA a Q EIa x xx )1 ( 3 3 2 11 n n h AA xx )1 ( 2 2 2 111 n n h AABx E

13、I IE n 11 )1 ( 2 11 n n h BB 22 hh 3.高桩承台桩顶位移按弹性嵌固的计算高桩承台桩顶位移按弹性嵌固的计算 在桩顶受水平力在桩顶受水平力H作用时，它就作用时，它就只产生水平位移，而不产生转动只产生水平位移，而不产生转动 0, 0 A xA 1 1 Ba AH M A A xA A EIa H x 3 1 11 1 B BA AA x xxA 可由附表可由附表20查取查取。 中小跨径的中小跨径的简支梁简支梁或或板式桥梁板式桥梁若若支座采用切线、平板、橡胶支座或油毛毡垫支座采用切线、平板、橡胶支座或油毛毡垫 层层时，由于梁或板的弹性约束作用，桩顶就应作为时，由于梁或

14、板的弹性约束作用，桩顶就应作为弹性嵌固端考虑弹性嵌固端考虑。 （五）单桩、单排桩计算步聚及验算要求五）单桩、单排桩计算步聚及验算要求 综上所述，对单桩及单排桩基础的设计计算，首先应根综上所述，对单桩及单排桩基础的设计计算，首先应根 据上部结构的类型，荷载性质与大小，地质与水文资料，施据上部结构的类型，荷载性质与大小，地质与水文资料，施 工条件等情况，初步拟定出桩的直径、承台位置、桩的根数工条件等情况，初步拟定出桩的直径、承台位置、桩的根数 及排列等，然后进行如下计算：及排列等，然后进行如下计算： 1计算各桩桩顶所承受的荷载计算各桩桩顶所承受的荷载Pi、Qi、Mi； 2确定桩在最大冲刷线下的入土

15、深度（桩长的确定）；确定桩在最大冲刷线下的入土深度（桩长的确定）； 3验算单桩轴向承载力；验算单桩轴向承载力； 4确定桩的计算宽度确定桩的计算宽度b1； 5计算桩的变形系数计算桩的变形系数 值；值； 6计算地面处桩截面的作用力计算地面处桩截面的作用力Q0、M0，并验算桩在地面，并验算桩在地面 或最大冲刷线处的横向位移或最大冲刷线处的横向位移x0不大于不大于6mm。然后求算桩身。然后求算桩身 各截面的内力，进行桩身配筋及桩身截面强度和稳定性验算；各截面的内力，进行桩身配筋及桩身截面强度和稳定性验算； 7计算桩顶位移和墩台顶位移，并进行验算；计算桩顶位移和墩台顶位移，并进行验算； 8弹性桩桩侧最大

16、土抗力是否验算，目前无一致意见，现弹性桩桩侧最大土抗力是否验算，目前无一致意见，现 行行公桥基规公桥基规对此也未作要求。对此也未作要求。 多排桩基桩内力与位移计算多排桩基桩内力与位移计算 多排桩基础，假定承台与桩头多排桩基础，假定承台与桩头 的联结为刚性的。的联结为刚性的。Pi、Qi、Mi 的值就不能用简单的单排桩计的值就不能用简单的单排桩计 算方法进行计算。可将外力作算方法进行计算。可将外力作 用平面内的桩作为用平面内的桩作为一平面框架一平面框架， 用位移法解出各桩顶上的作用用位移法解出各桩顶上的作用 力力Pi、Qi、Mi后，再应用单桩后，再应用单桩 的计算方法来进行桩的承载力的计算方法来进

17、行桩的承载力 与位移验算与位移验算。计算过程从略。计算过程从略。 第五节第五节 群桩基础的竖向分析及其验算群桩基础的竖向分析及其验算 1端承型群桩基础端承型群桩基础 端承型桩桩底平面的应力分布 群桩基础中的各基桩的工群桩基础中的各基桩的工 作状态近同于独立单桩，作状态近同于独立单桩， 可以认为端承型群桩基础可以认为端承型群桩基础 的承载力等于各单桩承载的承载力等于各单桩承载 力之和，其沉降量等于单力之和，其沉降量等于单 桩沉降量。桩沉降量。 2摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础 摩擦型桩桩底平面的应力分布 在竖向荷载作用下，桩顶荷载主在竖向荷载作用下，桩顶荷载主 要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周要通过

18、桩侧土的摩阻力传递到桩周 和桩端土层中。由于桩侧摩阻力引和桩端土层中。由于桩侧摩阻力引 起的土中附加应力通过桩周土体的起的土中附加应力通过桩周土体的 扩散作用，使扩散作用，使桩底处的压力分布范桩底处的压力分布范 围要比桩身截面积大得多，围要比桩身截面积大得多，以致群以致群 桩中各桩传递到桩底处的桩中各桩传递到桩底处的应力可能应力可能 叠加，群桩桩底处地基土受到的压叠加，群桩桩底处地基土受到的压 力比单桩大。力比单桩大。同时由于群桩基础的同时由于群桩基础的 尺寸大，尺寸大，荷载传递的影响范围也比荷载传递的影响范围也比 单桩深，因此桩底下地基土层产生单桩深，因此桩底下地基土层产生 的压缩变形和群桩

19、基础的沉降都比的压缩变形和群桩基础的沉降都比 单桩大。单桩大。 在桩的承载力方面，群在桩的承载力方面，群 桩基础的承载力也决不是桩基础的承载力也决不是 等于各单桩承载力总和的等于各单桩承载力总和的 简单关系。简单关系。 群桩效应群桩效应 摩擦型群桩基础受竖向荷载后，由于承台、摩擦型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、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而与单桩明显不同，这种沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，这种 群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，称群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，称 其为群桩效应，它主要表现在对桩基承载力

20、和其为群桩效应，它主要表现在对桩基承载力和 沉降的影响上。沉降的影响上。 影响群桩基础承载力和沉降的因素：影响群桩基础承载力和沉降的因素： 与与土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面土的性质、桩长、桩距、桩数、群桩的平面 排列和承台尺寸大小等因素有关排列和承台尺寸大小等因素有关。模型试验研究和。模型试验研究和 现场测定结果表明，上述诸因素中，现场测定结果表明，上述诸因素中，桩距大小的影桩距大小的影 响是主要的响是主要的，其次是桩数。，其次是桩数。现通常认为当桩间中心现通常认为当桩间中心 距离距离6b6b1 1（b b1 1为单桩的计算宽度）时，可不考虑为单桩的计算宽度）时，可不考虑 群桩效应。

21、群桩效应。 3群桩基础承载力验算群桩基础承载力验算 由由柱桩组成的群桩基础柱桩组成的群桩基础，群桩承载力等于单桩承载，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，略不计，不需要进行群桩承载力验算不需要进行群桩承载力验算。 但当不满足规范但当不满足规范建筑桩基础规定根数少于建筑桩基础规定根数少于3根的群桩根的群桩 基础，桥梁工程规定桩距基础，桥梁工程规定桩距6倍桩径时，只要验算单桩的倍桩径时，只要验算单桩的 承载力就可以了。承载力就可以了。 但对于但对于其它摩擦群桩，除了验算单桩承载力外，还需其它摩擦群桩，除了

22、验算单桩承载力外，还需 要验算桩底持力层的承载力，持力层下有软弱土层时，要验算桩底持力层的承载力，持力层下有软弱土层时， 还应验算软弱下卧层的承载力。还应验算软弱下卧层的承载力。 (1)桩底持力层承载力验算桩底持力层承载力验算 摩擦群桩应力分布摩擦群桩应力分布 摩擦型群桩基础当桩间摩擦型群桩基础当桩间 中心距小于中心距小于6倍桩径时，将桩倍桩径时，将桩 基础视为相当于基础视为相当于cdef范围内范围内 的实体基础，认为桩侧外力的实体基础，认为桩侧外力 以以/4角向下扩散，验算桩底角向下扩散，验算桩底 平面处土层的承载力：平面处土层的承载力： )1 ( maxaR fr W eA A N A h

23、BL hlp （2）软弱下卧层强度验算）软弱下卧层强度验算 软弱下卧层验算方法是按土力学中的土应软弱下卧层验算方法是按土力学中的土应 力分布规律计算出软弱土层顶面处的总应力力分布规律计算出软弱土层顶面处的总应力,其其 值不得大于该处地基土的容许承载力。值不得大于该处地基土的容许承载力。 4群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算 验算目标验算目标：超静定结构桥梁或建于软土、湿陷性黄土地超静定结构桥梁或建于软土、湿陷性黄土地 基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩台的群桩基础应基或沉降较大的其它土层的静定结构桥梁墩台的群桩基础应 计算沉降量并进行验算。计算沉降量并进行验算。 当柱桩或桩的中心距大于当柱桩

24、或桩的中心距大于6倍桩径的摩擦型群桩基础，可倍桩径的摩擦型群桩基础，可 以认为其沉降量等于在同样土层中静载试验的单桩沉降量。以认为其沉降量等于在同样土层中静载试验的单桩沉降量。 桩的中心距小于桩的中心距小于6倍桩径的摩擦型群桩基础的沉降计算，倍桩径的摩擦型群桩基础的沉降计算， 则作为实体基础考虑，可采用分层总和法计算沉降量。则作为实体基础考虑，可采用分层总和法计算沉降量。 公桥基规公桥基规规定墩台基础的沉降应满足下式要求：规定墩台基础的沉降应满足下式要求： LS LS 0 . 1 0 . 2 式中：式中：S 墩台基础的均匀总沉降值（不包括施工中的沉降）（墩台基础的均匀总沉降值（不包括施工中的沉

25、降）（cm）；）； 相邻墩台基础均匀总沉降差值（不包括施工的沉降）（相邻墩台基础均匀总沉降差值（不包括施工的沉降）（cm）；）； L 相邻墩台间最小跨径长度，以相邻墩台间最小跨径长度，以m计；跨径小于计；跨径小于25m时仍以时仍以25m 计算。计算。 S 第六节第六节 承台的计算承台的计算 承台的作用承台的作用：承台是桩基础的一个重要组成部分。承台承台是桩基础的一个重要组成部分。承台 应有足够的强度和刚度，以便把上部结构的荷载传递给各应有足够的强度和刚度，以便把上部结构的荷载传递给各 桩，并将各单桩联结成整体。桩，并将各单桩联结成整体。 承台设计内容：承台设计内容：包括包括承台材料、形状、高度

26、、底面标高承台材料、形状、高度、底面标高 和平面尺寸的确定和平面尺寸的确定以及以及强度验算强度验算，并要符合构造要求并要符合构造要求。除。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。满足为止。 承台验算内容：承台验算内容：一般应进行一般应进行局部受压局部受压、抗冲剪抗冲剪、抗弯抗弯和和 抗剪抗剪验算。验算。 一、承台底面单桩竖向力设计值：一、承台底面单桩竖向力设计值： 22 i iyd i ixdd id x xM y y

27、M n F N 二、承台截面抗弯验算二、承台截面抗弯验算 承台最大弯矩将发生在墩底边缘截面承台最大弯矩将发生在墩底边缘截面A-A及及B-B。按单向。按单向 受弯计算，该截面弯矩计算公式为受弯计算，该截面弯矩计算公式为 2 1 1 1 m i iiBB m i iiAA PSM PSM 在确定承台的验算截面弯矩后，可根据钢筋混凝土矩在确定承台的验算截面弯矩后，可根据钢筋混凝土矩 形截面受弯构件按极限状态设计法进行承台纵桥向及横桥形截面受弯构件按极限状态设计法进行承台纵桥向及横桥 向配筋计算或验算截面抗弯强度向配筋计算或验算截面抗弯强度。 三、承台斜截面的抗剪承载力验算三、承台斜截面的抗剪承载力验

28、算 承台应有足够的厚度，防止沿墩身底面边缘承台应有足够的厚度，防止沿墩身底面边缘A-A、B- B截面处产生剪切破坏。各截面剪切力分别为截面处产生剪切破坏。各截面剪切力分别为 及及 ， 按此验算承台厚度，必要时按此验算承台厚度，必要时在承台纵桥向及横桥向配置抗在承台纵桥向及横桥向配置抗 剪钢筋网或加大承台厚度。剪钢筋网或加大承台厚度。 1 1 m i i P 2 1 m i i P 0 , 4 0 )6 . 02(109 . 0 hb m fp V s kcu d 四、承台的冲切承载力验算四、承台的冲切承载力验算 1.柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力 墩台向下冲切

29、的墩台向下冲切的 破坏锥体应采用破坏锥体应采用 自柱或墩台边缘自柱或墩台边缘 至相应桩顶边缘至相应桩顶边缘 连线构成的锥体；连线构成的锥体； )(2)(26 . 0 00 xxpyyypxtdld abaabahfF 2 . 0 2 . 1 x px a 2 . 0 2 . 1 y py a 2.角桩和边桩，其向上冲切承台的冲切承载力角桩和边桩，其向上冲切承台的冲切承载力 角桩顶部对于承台边缘形成角桩顶部对于承台边缘形成45的向上冲切半锥体破坏。的向上冲切半锥体破坏。 ) 2 () 2 (6 . 0 00 x xpy y ypxtdld a ba a bahfF 2 .0 8 .0 x px

30、a 2 . 0 8 . 0 y py a 1）角桩）角桩 2）边桩，当）边桩，当 bhbp 0 2 时时 )2(667. 0)(6 . 0 00 xxyppxtdld ababahfF 圆形截面桩可换算为边长等于圆形截面桩可换算为边长等于 0.8倍圆桩直径的方形截面桩。倍圆桩直径的方形截面桩。 第七节第七节 桩基础的设计桩基础的设计 设计桩基础的一般程序：设计桩基础的一般程序： 1)拟定出设计方案（包括选择桩基类型、桩长、拟定出设计方案（包括选择桩基类型、桩长、 桩径、桩数、桩的布置、承台位置与尺寸等）桩径、桩数、桩的布置、承台位置与尺寸等）; 2) 进行基桩和承台以及桩基础整体的强度、稳定、

31、进行基桩和承台以及桩基础整体的强度、稳定、 变形验算变形验算; 3)经过计算、比较、修改，以保证承台、基桩和经过计算、比较、修改，以保证承台、基桩和 地基在强度、变形及稳定性方面满足安全和使用上地基在强度、变形及稳定性方面满足安全和使用上 的要求，并同时考虑技术和经济上的可能性与合理的要求，并同时考虑技术和经济上的可能性与合理 性，最后确定较理想的设计方案。性，最后确定较理想的设计方案。 一、桩基础类型的选择一、桩基础类型的选择 （一）承台底面标高的考虑（一）承台底面标高的考虑 低桩承台：低桩承台：稳定性较好，但在水中施工难度较大，因此可稳定性较好，但在水中施工难度较大，因此可 用于季节性河流

32、、冲刷小的河流或旱地上其它结构物的基础。用于季节性河流、冲刷小的河流或旱地上其它结构物的基础。 当作用在桩基础上的水平力和弯矩较大，或桩侧土质较差时，当作用在桩基础上的水平力和弯矩较大，或桩侧土质较差时， 为减少桩身所受的内力，可适当降低承台底面标高。为减少桩身所受的内力，可适当降低承台底面标高。 高桩承台：高桩承台：对于常年有流水，冲刷较深，或水位较高，施对于常年有流水，冲刷较深，或水位较高，施 工排水困难，在受力条件允许时，应尽可能采用高桩承台。有工排水困难，在受力条件允许时，应尽可能采用高桩承台。有 时为节省墩台身圬工数量，则可适当提高承台底面标高。时为节省墩台身圬工数量，则可适当提高承

33、台底面标高。 当承台埋设于当承台埋设于冻胀土层冻胀土层中时，为了避免由于土的冻胀引起中时，为了避免由于土的冻胀引起 桩基础损坏，承台底面应位于冻结线以下不少于桩基础损坏，承台底面应位于冻结线以下不少于0.25m， 承台如在承台如在水中或有流冰的河道水中或有流冰的河道，承台底面也应适当放低，承台底面也应适当放低， 以保证基桩不会直接受到撞击，否则应设置防撞装置。以保证基桩不会直接受到撞击，否则应设置防撞装置。 （二）柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑（二）柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑 柱桩和摩擦桩的选择主要根据柱桩和摩擦桩的选择主要根据地质和受力情况地质和受力情况确定。确定。 柱桩：柱桩：柱桩桩基础承载力

34、大，沉降量小，较为安全柱桩桩基础承载力大，沉降量小，较为安全 可靠，因此当基岩埋深较浅时，应考虑采用柱桩桩基。可靠，因此当基岩埋深较浅时，应考虑采用柱桩桩基。 摩擦桩：摩擦桩：若岩层埋置较深或受施工条件的限制不若岩层埋置较深或受施工条件的限制不 宜采用柱桩，则可采用摩擦桩，宜采用柱桩，则可采用摩擦桩， 在同一桩基础中不宜同时采用柱桩和摩擦桩，同时也在同一桩基础中不宜同时采用柱桩和摩擦桩，同时也 不宜采用不同材料、不同直径和长度相差过大的桩，以避不宜采用不同材料、不同直径和长度相差过大的桩，以避 免桩基产生不均匀沉降或丧失稳定性。免桩基产生不均匀沉降或丧失稳定性。 注意注意： （三）桩型与施工方

35、法的考虑（三）桩型与施工方法的考虑 桩型与施工方法的选择应按照基础工程的方桩型与施工方法的选择应按照基础工程的方 案选择原则根据案选择原则根据地质情况地质情况、上部结构要求上部结构要求、桩的桩的 使用功能和施工技术设备使用功能和施工技术设备等条件来确定。等条件来确定。 一般程序：一般程序：设计时，设计时，首先拟定尺寸首先拟定尺寸，然后通，然后通 过基桩计算，验算所拟定的尺寸是否经济合理，过基桩计算，验算所拟定的尺寸是否经济合理， 再作最后确定。再作最后确定。 二、桩径、桩长的拟定二、桩径、桩长的拟定 桩径与桩长的设计，应综合考虑荷载的大小、土层桩径与桩长的设计，应综合考虑荷载的大小、土层 性质

36、与桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长性质与桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长 径比以及施工设备与技术条件等因素后确定，力争做到径比以及施工设备与技术条件等因素后确定，力争做到 既满足使用要求，又造价经济，最有效地利用和发挥地既满足使用要求，又造价经济，最有效地利用和发挥地 基土和桩身材料的承载性能。基土和桩身材料的承载性能。 设计时，首先拟定尺寸，然后通过基桩计算，验算设计时，首先拟定尺寸，然后通过基桩计算，验算 所拟定的尺寸是否经济合理，再作最后确定。所拟定的尺寸是否经济合理，再作最后确定。 （一）桩径拟定（一）桩径拟定 桩的类型选定后，桩的横截面（桩径）可根据各类桩的桩的类

37、型选定后，桩的横截面（桩径）可根据各类桩的 特点与常用尺寸选择确定。特点与常用尺寸选择确定。 （二）桩长拟定（二）桩长拟定 设计时，可先根据地质条件选择适宜的设计时，可先根据地质条件选择适宜的桩端持力层桩端持力层初步确定桩初步确定桩 长，并应考虑施工的可行性（如钻孔灌注桩钻机钻进的最大深度长，并应考虑施工的可行性（如钻孔灌注桩钻机钻进的最大深度 等）。等）。 一般情况下：一般情况下：应将桩底置于岩层、坚硬的土层上、压缩性较低、应将桩底置于岩层、坚硬的土层上、压缩性较低、 强度较高的土层，以得到较大的承载力和较小的沉降量。避免使桩强度较高的土层，以得到较大的承载力和较小的沉降量。避免使桩 底坐落

38、在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过 大的沉降。大的沉降。 对于摩擦桩，有时桩底持力层可能有多种选择，此时确定桩长对于摩擦桩，有时桩底持力层可能有多种选择，此时确定桩长 与桩数两者相互牵连，遇此情况，可通过试算比较，选择较合理的与桩数两者相互牵连，遇此情况，可通过试算比较，选择较合理的 桩长。摩擦桩的桩长不应拟定太短，一般不应小于桩长。摩擦桩的桩长不应拟定太短，一般不应小于4m。此外，为。此外，为 保证发挥摩擦桩桩底土层支承力，桩底端部应尽可能达到该土层的保证发挥摩擦桩桩底土层支承力，桩底端部应尽可能达到该土层的 桩端阻

39、力的临界深度，一般不宜小于桩端阻力的临界深度，一般不宜小于1m。 三、确定基桩根数及其平面布置三、确定基桩根数及其平面布置 （一）桩的根数估算（一）桩的根数估算 一个基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷一个基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷 载和单桩容许承载力按下式估算：载和单桩容许承载力按下式估算： P N n 式中：式中： 桩的根数；桩的根数； 作用在承台底面上的竖向荷载，作用在承台底面上的竖向荷载，kN； 单桩容许承载力，单桩容许承载力，kN； 考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加 桩数的经验系数，可取桩数的经验系数，可取=1.11.2。 n

40、 N P （二）桩间距的确定（二）桩间距的确定 钻（挖）孔灌注桩钻（挖）孔灌注桩的摩擦桩中心距不得小于的摩擦桩中心距不得小于2.5倍成倍成 孔直径，支承或嵌固在岩层的孔直径，支承或嵌固在岩层的柱桩柱桩中心距不得小于中心距不得小于2.0倍倍 的成孔直径（矩形桩为边长），的成孔直径（矩形桩为边长），桩的最大中心距一般也不桩的最大中心距一般也不 超过超过5-6倍桩径。倍桩径。 打入桩打入桩的中心距不应小于桩径（或边长）的的中心距不应小于桩径（或边长）的3.0倍，倍， 在软土地区宜适当增加。如设有在软土地区宜适当增加。如设有斜桩斜桩，桩的中心距在桩底，桩的中心距在桩底 处不应小于桩径的处不应小于桩径的

41、3.0倍，在承台底面不小于桩径的倍，在承台底面不小于桩径的1.5倍；倍； 若用振动法沉入砂土内的桩，在桩底处的中心距不应小于若用振动法沉入砂土内的桩，在桩底处的中心距不应小于 桩径的桩径的4.0倍。倍。 管柱管柱的中心距一般为管柱外径的的中心距一般为管柱外径的2.03.0倍（摩擦桩）倍（摩擦桩） 或或2.0倍（柱桩）。倍（柱桩）。 （三）桩的平面布置（三）桩的平面布置 多排桩多排桩:稳定性好，抗弯刚度较大，能承受较大的稳定性好，抗弯刚度较大，能承受较大的 水平荷载，水平位移小，但多排桩的设置将会增大承水平荷载，水平位移小，但多排桩的设置将会增大承 台的尺寸，增加施工困难，有时还影响航道；台的尺

42、寸，增加施工困难，有时还影响航道； 单排桩单排桩:能较好地与柱式墩台结构形式配用，可能较好地与柱式墩台结构形式配用，可 节省圬工，减小作用在桩基的竖向荷载。节省圬工，减小作用在桩基的竖向荷载。 因此，当桥跨不大、桥高较矮时，或单桩承载力因此，当桥跨不大、桥高较矮时，或单桩承载力 较大，需用桩数不多时常采用单排排架式基础。公路较大，需用桩数不多时常采用单排排架式基础。公路 桥梁自采用了具有较大刚度的钻孔灌注桩后，选用盖桥梁自采用了具有较大刚度的钻孔灌注桩后，选用盖 梁式承台双柱或多柱式单排墩台桩柱基础也较广泛，梁式承台双柱或多柱式单排墩台桩柱基础也较广泛， 对较高的桥台、拱桥桥台、制动墩和单向水

43、平推力墩对较高的桥台、拱桥桥台、制动墩和单向水平推力墩 基础则常需用多排桩。基础则常需用多排桩。 多排桩的排列形式：多排桩的排列形式：常采用行列式（下图常采用行列式（下图 a）和梅花）和梅花 式（下图式（下图 b），在相同的承台底面积下，后者可排列较多），在相同的承台底面积下，后者可排列较多 的基桩，而前者有利于施工。的基桩，而前者有利于施工。 考虑荷载合力作用点的桩的布置考虑荷载合力作用点的桩的布置：为使各桩受力均匀，充分为使各桩受力均匀，充分 发挥每根桩的承载能力，设计布置时，应尽可能使发挥每根桩的承载能力，设计布置时，应尽可能使桩群横截面桩群横截面 的重心与荷载合力作用点重合或接近的重心

44、与荷载合力作用点重合或接近，通常，通常桥墩桩基础中的基桥墩桩基础中的基 桩采取对称布置桩采取对称布置，而桥台多排桩桩基础视受力情况在纵桥向采，而桥台多排桩桩基础视受力情况在纵桥向采 用非对称布置。用非对称布置。 考虑弯矩的桩的布置：考虑弯矩的桩的布置：当作用于桩基的弯矩较大时，宜尽当作用于桩基的弯矩较大时，宜尽 量将桩布置在离承台形心较远处，采用量将桩布置在离承台形心较远处，采用外密内疏外密内疏的布置方式，的布置方式， 以增大基桩对承台形心或合力作用点的惯性距，提高桩基的以增大基桩对承台形心或合力作用点的惯性距，提高桩基的 抗弯能力。抗弯能力。 考虑使承台受力的桩的布置：考虑使承台受力的桩的布

45、置： 例如例如桩柱式墩台应尽量使桩柱式墩台应尽量使 墩柱轴线与基桩轴线重合，盖梁式承台的桩柱布置应使承台墩柱轴线与基桩轴线重合，盖梁式承台的桩柱布置应使承台 发生的正负弯矩接近或相等发生的正负弯矩接近或相等，以减小承台所承受的弯曲应力。，以减小承台所承受的弯曲应力。 四、桩基础设计计算与验算内容四、桩基础设计计算与验算内容 （一）单根基桩的验算（一）单根基桩的验算 1单桩轴向承载力验算单桩轴向承载力验算 1）按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力）按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力 检算单桩容许承载力，检算单桩容许承载力，应以最不利作用效应组合（短期应以最不利作用效应组合（短期 效应组合）效应组合）计算出受轴向力最大的一根基桩进行验算。计算出受轴向力最大的一根基桩进行验算。 要求：要求： 中心荷载作用：中心荷载作用： 偏心荷载作用：偏心荷载作用： G:桩重与置换土重的差值。桩重与置换土重的差值。 aRGN 2.1 max aRGN 2）按桩身材料强度确定和验算单桩承载力）按桩身材料强度确定和验