[指南]第04章 础

1、1基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系2基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n4.1 4.1 概述概述n4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分类及选用n4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递n4.4 4.4 竖向承压桩单桩承载力的确定竖向承压桩单桩承载力的确定n4.5 4.5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力n4.6 4.6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定桩在水平荷载下的性状及承载力确定n4.7 4.7 桩基的沉降计算桩基的沉降计算n4.8 4.8 桩基础的设计桩基础的设计n4.9 4.9 桩基技术和理论的新发展桩基技术和理论的新发

2、展n4.10 4.10 墩基础墩基础n4.11 4.11 沉井基础沉井基础第四章第四章 桩基础与深基础桩基础与深基础3基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n4.1 4.1 概述概述n4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分类及选用n4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递n4.4 4.4 竖向承压桩单桩承载力的确定竖向承压桩单桩承载力的确定n4.5 4.5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力n4.6 4.6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定桩在水平荷载下的性状及承载力确定n4.7 4.7 桩基的沉降计算桩基的沉降计算n4.8 4.8 桩基础的设计桩基

3、础的设计n4.9 4.9 桩基技术和理论的新发展桩基技术和理论的新发展n4.10 4.10 墩基础墩基础n4.11 4.11 沉井基础沉井基础第四章第四章 桩基础与深基础桩基础与深基础4基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、桩基础与深基础的适用范围一、桩基础与深基础的适用范围n二、深基础的类型二、深基础的类型n三、深基础的特点三、深基础的特点n四、桩基础的类型四、桩基础的类型n五、桩基设计原则五、桩基设计原则n六、桩基设计内容六、桩基设计内容4.1 4.1 概述概述5基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n1 1 天然地基土质软弱。天然地基土质软弱。n设计天然地基浅基础不

4、能满足地基承载力或变形要求、设计天然地基浅基础不能满足地基承载力或变形要求、或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许时，或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许时，可采用桩基础。可采用桩基础。n2 2 高层建筑。高层建筑。n在地震区，基础埋深在地震区，基础埋深d d不应小于建筑物高度不应小于建筑物高度1/151/15，采用，采用浅基础难满足此要求，只能用桩基础或深基础。浅基础难满足此要求，只能用桩基础或深基础。n3 3 重型设备。重型设备。一、桩基础与深基础的适用范围一、桩基础与深基础的适用范围如：上海宝钢一号高炉，总质量达50000t，地基未软弱淤泥质土，地基承载力仅80kpa，用大直径

5、钢管桩，直径914mm，桩长60m，共144根钢管桩才满足高炉正常运用。6基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n常用深基础类型包括：桩基础、大直径桩墩基础、沉常用深基础类型包括：桩基础、大直径桩墩基础、沉井基础、地下连续墙、箱桩基础和高层建筑深基坑护井基础、地下连续墙、箱桩基础和高层建筑深基坑护坡工程等，其中桩基础应用最广。坡工程等，其中桩基础应用最广。二、深基础的类型二、深基础的类型7基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系三、深基础的特点三、深基础的特点n1 1 施工方法较复杂：施工方法较复杂：n2 2 地基承载力高：地基承载力高：深基础一般选择较坚实的土层作为建筑物深基础

6、一般选择较坚实的土层作为建筑物的持力层；另外经过深度修正后承载力大幅度提高；不仅基底土的持力层；另外经过深度修正后承载力大幅度提高；不仅基底土层有较高承载力，且四周侧壁的摩阻力也具有一定的承载力。层有较高承载力，且四周侧壁的摩阻力也具有一定的承载力。n3 3 施工需要专门设备：施工需要专门设备：如预制桩施工需打桩设备；灌注桩施如预制桩施工需打桩设备；灌注桩施工需成孔设备；沉井基础施工需现场浇筑砼、井点降水、沉降观工需成孔设备；沉井基础施工需现场浇筑砼、井点降水、沉降观测及纠偏等一整套设备测及纠偏等一整套设备。n4 4 深基础技术较复杂：需进行特殊结构设计。深基础技术较复杂：需进行特殊结构设计。

7、n5 5 深基础造价较高：基础各方案需进行经济分析。深基础造价较高：基础各方案需进行经济分析。n6 6 深基础工期较长深基础工期较长8基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n根据承台与地面相对位置的高低，桩基础可分为低承根据承台与地面相对位置的高低，桩基础可分为低承台桩基和高承台桩基两种。低承台桩基的承台底面位台桩基和高承台桩基两种。低承台桩基的承台底面位于地面以下，而高承台桩基的承台底面高出地面以上。于地面以下，而高承台桩基的承台底面高出地面以上。在工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩基，而且大量采用竖直桩，斜桩少用。但在桥梁、港湾和海洋构筑物等工程中，常使用高承台桩基，且多用斜桩，

8、以承受较大的水平荷载。四、桩基础类型四、桩基础类型9基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n桩基的首要问题是控制其沉降量，故桩基设计应按变桩基的首要问题是控制其沉降量，故桩基设计应按变形控制设计。形控制设计。n桩基设计时，上部结构传至承台上的荷载效应组合同桩基设计时，上部结构传至承台上的荷载效应组合同浅基础。浅基础。n桩基设计应满足下列基本条件：桩基设计应满足下列基本条件：n1 1 单桩承受竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值单桩承受竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值n2 2 桩基础沉降不得超过建筑物的沉降允许值桩基础沉降不得超过建筑物的沉降允许值n3 3 对位于坡地岸边的桩基应进行

9、桩基稳定性验算对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算五、桩基设计原则五、桩基设计原则10基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系六、桩基设计内容六、桩基设计内容n1 1 桩的类型和几何尺寸选择桩的类型和几何尺寸选择n2 2 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定n3 3 确定桩的数量、间距和平面布置确定桩的数量、间距和平面布置n4 4 桩基承载力和沉降验算桩基承载力和沉降验算n5 5 桩身结构设计桩身结构设计n6 6 承台设计承台设计n7 7 绘制桩基施工图绘制桩基施工图11基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n4.1 4.1 概述概述n4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分

10、类及选用n4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递n4.4 4.4 竖向承压桩单桩承载力的确定竖向承压桩单桩承载力的确定n4.5 4.5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力n4.6 4.6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定桩在水平荷载下的性状及承载力确定n4.7 4.7 桩基的沉降计算桩基的沉降计算n4.8 4.8 桩基础的设计桩基础的设计n4.9 4.9 桩基技术和理论的新发展桩基技术和理论的新发展n4.10 4.10 墩基础墩基础n4.11 4.11 沉井基础沉井基础第四章第四章 桩基础与深基础桩基础与深基础12基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系

11、土木系n一、桩的承载性状分类一、桩的承载性状分类n二、按桩的使用功能分类二、按桩的使用功能分类n三、按桩的材料分类三、按桩的材料分类n四、按桩施工方法分类四、按桩施工方法分类n五、按桩的成桩方法分类五、按桩的成桩方法分类n六、按桩径的大小分类六、按桩径的大小分类n七、桩型选用七、桩型选用4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分类及选用13基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n1 1 摩擦型桩摩擦型桩n1 1）摩擦桩）摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受，即纯摩擦桩，桩端阻力可忽略不计。阻力承受，即纯摩擦桩，桩端阻力可忽略不计。n2 2）端承摩

12、擦桩）端承摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，桩端阻力占少量比例。要由桩侧阻力承受，桩端阻力占少量比例。如长径比很大，桩顶荷载通过桩侧阻力传递给桩周土，桩端阻力很小；桩端下无较坚实的持力层；例如：置于软塑状态粘性土中的长桩，桩端土为可塑状态的粘性，就属于端承摩擦桩。一、按承载性状分类一、按承载性状分类14基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n2 2 端承桩端承桩n1) 1) 端承桩端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。较短的桩，桩端进入微风化或中等风化岩阻力承受。较短的桩，桩端进入微风化或中

13、等风化岩石时，为典型的端承桩，此时桩侧阻力忽略不计。即石时，为典型的端承桩，此时桩侧阻力忽略不计。即桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承担，而桩侧阻力桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承担，而桩侧阻力可以忽略不计的桩。这种桩其长径比较小（可以忽略不计的桩。这种桩其长径比较小（l l/d10/d800mmd800mm的桩，称为大直径桩。的桩，称为大直径桩。六、按桩径大小分类六、按桩径大小分类42基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系六、按桩径大小分类六、按桩径大小分类n特点和用途：桩径大，桩端还可扩大，因此单桩承载特点和用途：桩径大，桩端还可扩大，因此单桩承载力高。常用于高层建筑、重型设备基础。

14、施工中，大力高。常用于高层建筑、重型设备基础。施工中，大直径桩每一根桩的施工质量必须切实保证。要求对每直径桩每一根桩的施工质量必须切实保证。要求对每一根桩做施工记录，进行质量检验将虚土清除干净，一根桩做施工记录，进行质量检验将虚土清除干净，再下钢筋笼，并用商品砼一次浇成，不得留施工冷缝。再下钢筋笼，并用商品砼一次浇成，不得留施工冷缝。43基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、桩的承载性状分类一、桩的承载性状分类n二、按桩的使用功能分类二、按桩的使用功能分类n三、按桩的材料分类三、按桩的材料分类n四、按桩施工方法分类四、按桩施工方法分类n五、按桩的成桩方法分类五、按桩的成桩方法分类

15、n六、按桩径的大小分类六、按桩径的大小分类n七、桩型选用七、桩型选用4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分类及选用44基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系七、桩型的选用七、桩型的选用n桩型与成桩工艺的选择应根据结构类型、荷载性质、桩型与成桩工艺的选择应根据结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水条件、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供条件、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应等条件因地制宜地进行。应等条件因地制宜地进行。n原则是原则是经济合理和安全适用经济合理和安全适用。 45基础工程基础工程厦门大学厦

16、门大学 土木系土木系46基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n4.1 4.1 概述概述n4.2 4.2 桩的分类及选用桩的分类及选用n4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递n4.4 4.4 竖向承压桩单桩承载力的确定竖向承压桩单桩承载力的确定n4.5 4.5 桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力桩的抗拔承载力与桩的负摩擦力n4.6 4.6 桩在水平荷载下的性状及承载力确定桩在水平荷载下的性状及承载力确定n4.7 4.7 桩基的沉降计算桩基的沉降计算n4.8 4.8 桩基础的设计桩基础的设计n4.9 4.9 桩基技术和理论的新发展桩基技术和理论的新发展n4.10 4.10 墩

17、基础墩基础n4.11 4.11 沉井基础沉井基础第四章第四章 桩基础与深基础桩基础与深基础47基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、承压的单桩竖向承载力的组成一、承压的单桩竖向承载力的组成n二、影响单轴荷载传递的影响因素二、影响单轴荷载传递的影响因素n三、桩的侧阻力三、桩的侧阻力n四、桩的端阻力四、桩的端阻力4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递48基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n作用于桩顶的竖向压力由作用于桩侧的总摩阻力和作作用于桩顶的竖向压力由作用于桩侧的总摩阻力和作用于桩端的端阻力共同承担。桩侧阻力和桩端阻力的用于桩端的端阻力共同承担。桩侧

18、阻力和桩端阻力的发挥过程是桩土体系荷载的传递过程。发挥过程是桩土体系荷载的传递过程。n桩顶受竖向压力后，桩身压缩并向下位移，桩侧表面桩顶受竖向压力后，桩身压缩并向下位移，桩侧表面与土间发生相当运动，桩侧表面开始受土的向上摩擦与土间发生相当运动，桩侧表面开始受土的向上摩擦阻力，荷载通过侧阻力向桩周土中传递，就使桩身的阻力，荷载通过侧阻力向桩周土中传递，就使桩身的轴力与桩身压缩变形量随深度递减。随着荷载增加，轴力与桩身压缩变形量随深度递减。随着荷载增加，桩身下部侧阻力也发挥作用。当荷载增加到一定值时，桩身下部侧阻力也发挥作用。当荷载增加到一定值时，桩端才开始发生竖向位移，桩端的反力也开始发挥作桩端

19、才开始发生竖向位移，桩端的反力也开始发挥作用。用。一、承压单桩竖向承载力的组成一、承压单桩竖向承载力的组成49基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n桩侧阻力桩侧阻力qsqs和桩端阻力和桩端阻力qpqp发挥作用所需的位移量不同。发挥作用所需的位移量不同。大量常规直径桩一般侧阻力发挥所需相对位移不超过大量常规直径桩一般侧阻力发挥所需相对位移不超过20mm20mm。对于大直径桩一般在位移量。对于大直径桩一般在位移量s=(3%6%)ds=(3%6%)d，侧阻，侧阻已发挥绝大部分的作用。但端阻力发挥作用的情况比已发挥绝大部分的作用。但端阻力发挥作用的情况比较复杂，与桩端土的类型与性质及桩长度、

20、桩径、成较复杂，与桩端土的类型与性质及桩长度、桩径、成桩工艺和施工质量等因素有关。对于岩层和硬的土层，桩工艺和施工质量等因素有关。对于岩层和硬的土层，只需很小的桩端位移就可充分发挥桩端阻力。一般土只需很小的桩端位移就可充分发挥桩端阻力。一般土层完全发挥端阻需位移量则可能很大。层完全发挥端阻需位移量则可能很大。n工作荷载作用下，侧阻力可能已发挥出大部分，而端工作荷载作用下，侧阻力可能已发挥出大部分，而端阻力只发挥了很小一部分。只有支承于坚硬岩基上的阻力只发挥了很小一部分。只有支承于坚硬岩基上的刚性短桩，由于桩端无法下沉，而桩身压缩量很小，刚性短桩，由于桩端无法下沉，而桩身压缩量很小，摩阻力无法发

21、挥作用，端阻力才先于侧阻发挥作用。摩阻力无法发挥作用，端阻力才先于侧阻发挥作用。一、承压单桩竖向承载力的组成一、承压单桩竖向承载力的组成50基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n综上所述，可归纳为以下几点：综上所述，可归纳为以下几点：n1 1 荷载增加时，桩身上部侧阻先于下部侧阻发挥作用。荷载增加时，桩身上部侧阻先于下部侧阻发挥作用。n2 2 一般情况下，侧阻先于端阻发挥作用。一般情况下，侧阻先于端阻发挥作用。n3 3 工作荷载作用下，对于一般摩擦型桩，侧阻发挥作工作荷载作用下，对于一般摩擦型桩，侧阻发挥作用的比例明显高于端阻发挥作用的比例。用的比例明显高于端阻发挥作用的比例。 n4

22、 4 对于对于l l/d/d较大的桩，即使桩端持力层为岩层或坚硬土较大的桩，即使桩端持力层为岩层或坚硬土层，桩端阻很小，也可忽略成摩擦桩。层，桩端阻很小，也可忽略成摩擦桩。一、承压单桩竖向承载力的组成一、承压单桩竖向承载力的组成51基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、承压的单桩竖向承载力的组成一、承压的单桩竖向承载力的组成n二、影响单轴荷载传递的影响因素二、影响单轴荷载传递的影响因素n三、桩的侧阻力三、桩的侧阻力n四、桩的端阻力四、桩的端阻力4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递52基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系二、影响单轴荷载传递主要因素二、

23、影响单轴荷载传递主要因素n1 1 桩端土与桩周土的刚度比桩端土与桩周土的刚度比eb/eseb/es：eb/eseb/es越小，桩身越小，桩身轴力沿深度衰减越快，即传递到桩端的荷载越小。轴力沿深度衰减越快，即传递到桩端的荷载越小。n2 2 桩土刚度比桩土刚度比ep/esep/es：ep/esep/es越大，传递到桩端荷载越越大，传递到桩端荷载越大。但当大。但当ep/esep/es超过超过10001000后对桩端阻力分担荷载比影响后对桩端阻力分担荷载比影响不大不大3 3 桩端扩底直径与桩身直径之比桩端扩底直径与桩身直径之比d/dd/d：d/dd/d越大，越大，桩端阻力分担的荷载比越大。桩端阻力分担

24、的荷载比越大。n4 4 桩的长径比桩的长径比l l/d/d：随着：随着l l/d/d的增大，传递到桩端的荷的增大，传递到桩端的荷载减小，桩身下部侧阻力发挥值相应降低。在均匀土载减小，桩身下部侧阻力发挥值相应降低。在均匀土层中的长桩的桩端阻力分担荷载比趋于零。层中的长桩的桩端阻力分担荷载比趋于零。53基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、承压的单桩竖向承载力的组成一、承压的单桩竖向承载力的组成n二、影响单轴荷载传递的影响因素二、影响单轴荷载传递的影响因素n三、桩的侧阻力三、桩的侧阻力n四、桩的端阻力四、桩的端阻力4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递54基础工程基

25、础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布n桩侧摩阻力发挥作用的程度与桩和桩土间的相对位移桩侧摩阻力发挥作用的程度与桩和桩土间的相对位移有关，对于摩擦桩，当桩顶有竖向压力有关，对于摩擦桩，当桩顶有竖向压力q q时，桩顶位移时，桩顶位移为为s s0 0。s s0 0由两部分组成：一部分为桩端的下沉量由两部分组成：一部分为桩端的下沉量s sp p（包（包括桩端土体的压缩量和桩尖刺入桩端土层而引起的整括桩端土体的压缩量和桩尖刺入桩端土层而引起的整个桩身的位移），另一部分为桩身在轴向力作用下产个桩身的位移），另一部分为桩身在轴向力作用下产生的压缩变形生的压缩变形s ss

26、s。s s0 0=s=sp p+s+ss s55基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n(z)n(z)+dn(z) qs(z)udzxx qs(z)udzqlzdzs0sp qs(z) qpz侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布0)()(d)(d)(znznznzdzqszndzqsdd1)(取微桩段上力的平衡条件，可得到桩侧阻力qs与桩身轴力n(z)的关系： 桩荷载传递的基本微分方程56基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布n0zn0=qqp=nlqsqs0zqs(z)s0zs0spsslpppdzzneass00)(1zppdzzneas

27、zs00)(1)(测出桩顶竖向位移s0后，可利用上述已测轴力分布曲线n(z)计算出桩端位移和任意深度处桩截面的位移s(z)，即：桩身截面位移s(z)：57基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n一、承压的单桩竖向承载力的组成一、承压的单桩竖向承载力的组成n二、影响单轴荷载传递的影响因素二、影响单轴荷载传递的影响因素n三、桩的侧阻力三、桩的侧阻力n四、桩的端阻力四、桩的端阻力4.3 4.3 竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递58基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系1 1 经典理论计算法经典理论计算法n按地基极限承载力理论求出桩端的极限承载力，确定按地基极限承载力理论求出桩

28、端的极限承载力，确定极限单位端阻力极限单位端阻力q qpupu。较常用的太沙基型和梅耶霍夫型。较常用的太沙基型和梅耶霍夫型滑动面形状。滑动面形状。qcuqncnnbq2159基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系【4-1】某预制桩，截面尺寸某预制桩，截面尺寸0.3m0.3m 0.3m0.3m，桩长，桩长12m12m，桩在，桩在竖向荷载竖向荷载q q0 0=1000kn=1000kn作用下实测轴力分布如图所示，试计作用下实测轴力分布如图所示，试计算桩侧阻分布。算桩侧阻分布。 12008001000kn7.2m4.8m12m)31 (00lzqqzzquqzdd10031lqukpa1 .

29、23123100043 . 01)122 . 72 . 1 (0zqqzzquqzdd11210qukpa3 .6912100043 . 01解：桩长07.2m，轴力分布的方程为：桩长7.212m，轴力分布的方程为：60基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系12008001000kn7.2m4.8m12m23.1kpa7.2m4.8m12 m69.3kpa61基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系2 2 深度效应深度效应n侧阻深度效应侧阻深度效应侧阻随深度增大而增加，但当桩入侧阻随深度增大而增加，但当桩入土深达某一临界深度后，侧阻就不随深度增加了。这土深达某一临界深度后，侧阻就

30、不随深度增加了。这个现象称为侧阻深度效应。个现象称为侧阻深度效应。n端阻也存在深度效应现象。当桩端入土深度现象增加，端阻也存在深度效应现象。当桩端入土深度现象增加，而大于该深度后则保持恒值不变，这一深度称为端阻而大于该深度后则保持恒值不变，这一深度称为端阻的临界深度，它随持力层密度的提高，上覆荷载的减的临界深度，它随持力层密度的提高，上覆荷载的减小而增大。小而增大。62基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值我国确定桩的承载力的方法有两种：根据建筑地基基础设计规范（gb 50007-2002）方法；根据建筑桩基技术规范（jgj94

31、-2008）。桩的承载力包括单桩竖向承载力、群桩竖向承载力和桩的水平承载力。先按建筑桩基技术规范（jgj94-2008）介绍。一 单桩竖向极限承载力标准值1 对各级建筑物的规定1）对于一级建筑桩基，单桩竖向极限承载力标准值应通过现场静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量63基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值不宜少于总桩数的1，并不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。建筑桩基技术规范还要求结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定。 2）对于二级建筑桩基，也可参照地质条件相同的试验资料，根据具体情况确定。建筑桩

32、基技术规范规定：应根据静力触探，标准贯入、经验参数等估算。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。 64基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值3）对于三级建筑桩基，可利用承载力经验参数估算。2 按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值1）试验目的：在建筑工程现场实际工程地质和实际工作条件下，采用与工程规格尺寸完全相同的试桩，进行竖向抗压静载荷试验，直至加载破坏，由此确定单桩竖向极限承载力作为桩基设计的依据。这是确定单桩竖向极限承载力最可靠的方法。2）试验设备 3）试验加载装置4）荷载与沉降的量测 5）静载荷

33、试验要点6）单桩竖向极限承载力标准值的确定65基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n(1) 单桩竖向极限承载力实测值n1） ps曲线有明显的陡降段，取陡降段起点相应的荷载值。n2） 桩径或桩宽在550mm以下的预制桩，在某级荷载pi作用下，其沉降增量与相应荷载增量的比值大于0.1mm/kn时，取前一级荷载pi-1值为极限荷载pu。n3）当ps曲线为缓变型，无陡降段时，据桩顶沉降量确定极限承载力：n一般桩可取s4060mm对应的荷载；第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值66基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系n大直径桩可取大直径桩可取s(0.030.06

34、)d对应对应的荷载值；的荷载值；n对于细长桩对于细长桩(l/d80)可取可取s6080mm对应荷载；对应荷载；n根据沉降随时间变化根据沉降随时间变化特征确定极限承载力：特征确定极限承载力：取取slgt曲线尾部出曲线尾部出现明显向下弯曲的前现明显向下弯曲的前一级荷载值。一级荷载值。ivaaabbupos/mmp/knupi ii iii第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值67基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系(2) 单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值quka 计算计算n根试桩实测极限承载力平均值根试桩实测极限承载力平均值qum：b 计算每根试桩的极

35、限承载力实测值计算每根试桩的极限承载力实测值qui与平均值与平均值qum之比之比 i：下标下标i根据根据qui值按由小到大的顺序确定。值按由小到大的顺序确定。c 计算计算 i的标准差的标准差sn：umuiiqqniinsn12) 1() 1(第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值68基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系d quk的计算：当的计算：当 i的标准差的标准差sn： quk单桩竖向极限承载力标准值；单桩竖向极限承载力标准值；qum单桩单桩竖向极限承载力实测值；竖向极限承载力实测值； 单桩竖向极限承载单桩竖向极限承载力标准值折减系数，按照表和公式确定。力标准

36、值折减系数，按照表和公式确定。 15. 0nsumukqq15. 0nsumukqq第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向极限承载力标准值69基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系3 按土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩竖向极限承载力标准值（物理指标法）1）根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定单桩竖向极限承载力标准值ppkisikpkskukaqlquqqq式中qsk单桩总极限侧阻力标准值；qpk单桩总极限端阻力标准值；u桩身的周边长度；qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；可以查表；qpk极限端阻力标准值；可以查表；第四章 桩基础与深基础4.3.2 单桩竖向

37、极限承载力标准值70基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系ppkpisiksipkskukaqlquqqq二 单桩竖向承载力特征值:si，p大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，查表知。对于砼护壁的大直径挖孔桩，计算单桩竖向承载力时，设计桩径取护壁外直径。第四章 桩基础与深基础4.3.3 单桩竖向承载力特征值kqrukak为安全系数，取2；2）根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直径桩（d800mm）单桩竖向极限承载力标准值 71基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系ukspqr2 据静载试验确定单桩竖向承载力标准值时，基桩的竖向承载力设计值：s桩侧阻抗力分项系数； p

38、桩端阻抗力分项系数； sp桩侧端阻综合阻抗力分项系数；查表知。第四章 桩基础与深基础4.3.4 单桩竖向承载力设计值94-94pkskspqqr1 对于桩数小于3的桩基，基桩的竖向承载力设计值72基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章第四章 桩基础与深基础桩基础与深基础4.3.4 单桩竖向承载力设计值单桩竖向承载力设计值94-94桩基竖向承载力抗力分项系数桩型与工艺桩型与工艺 s= p = sp c静载试验法静载试验法经验参数法经验参数法预制桩、钢管桩预制桩、钢管桩1.601.651.70大直径灌注桩（清底干净）大直径灌注桩（清底干净）1.601.651.65泥浆护壁钻（冲）孔灌

39、注桩泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩1.621.671.65干作业钻孔灌注桩（干作业钻孔灌注桩（d0.8m）1.651.701.65沉管灌注桩沉管灌注桩1.701.751.7073基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系【例题【例题4-24-2】某工程采用预应力管桩基础，桩径某工程采用预应力管桩基础，桩径0.55m0.55m，桩长，桩长16m16m，桩端持力层为泥质岩，其中一根工程桩进行静载荷试验，桩端持力层为泥质岩，其中一根工程桩进行静载荷试验，其竖向荷载和桩顶沉降数据见表，试分析该桩单桩极限承载力其竖向荷载和桩顶沉降数据见表，试分析该桩单桩极限承载力值，并计算单轴承载力特征值。值，并计算单轴

40、承载力特征值。解：从q-s曲线看出，无陡降段，属缓变型，可根据沉降量确定极限承载力，桩长16m，可取s=40mm所对应的荷载为单桩极限承载力。qu=4150kn，单桩承载力特征值：ra=4150/2=2075kn 74基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系【例题【例题4-34-3】某工程采用截面某工程采用截面0.4m0.4m 0.4m0.4m预制桩，桩长预制桩，桩长20m20m，抽取，抽取4 4根桩根桩进行单桩静载荷试验，其单桩极限承载力分别为进行单桩静载荷试验，其单桩极限承载力分别为850kn,900kn,1000kn850kn,900kn,1000kn和和1100kn1100kn，

41、试确定单桩极限承载力，试确定单桩极限承载力标准值（标准值（建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范20022002）。）。解：4根桩实测极限承载力平均值：qum=(850+900+1000+1100)/4=962.5kn；qum=962.5kn的极差 1100-850=250kn2m时）时）沉管扩底灌注桩沉管扩底灌注桩2.0db（db为扩大端设计直径）为扩大端设计直径）120基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.7 桩的平面布置原则ssssssssssssssssssss3da3da(a) 柱下桩基柱下桩基(b) 墙下桩基墙下桩基(c) 圆形桩基圆形桩基121

42、基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计一 承台作用1 把多根桩联结成整体，共同承受上部荷载2 把上部结构荷载通过桩承台传递到各根桩的顶部桩承台为现浇钢筋砼结构，相当于一个浅基础。二 承台种类分高桩承台和低桩承台。高桩承台桩顶位于地面以上相当高度的承台。低桩承台凡桩顶位于地面以下的桩承台。122基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计三 材料与施工采用钢筋砼材料，现场浇筑施工。砼强度等级不低于c15。配筋设计按计算确定。钢筋保护层厚度不小于50mm。四 承台尺寸1 平面尺寸：依据桩的平面布置，承台每

43、边由桩外围外伸不小于d/2，承台宽度不宜小于500mm。2 承台厚度：保证桩顶嵌入承台，防止桩的集中荷载造成承台冲切破坏。最小厚度不宜小于300mm。123基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系五 构造要求承台最小宽度不应小于500mm，为满足桩顶嵌固及抗冲切的需要，边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于墙下条形承台，考虑到墙体与条形承台的相互作用可增强结构的整体刚度，不致于产生桩顶对承台的冲切破坏，桩的外边缘至承台边缘的距离不小于75mm。 第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计124基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土

44、木系土木系承台配筋，矩形承台，钢筋按双向均匀通长布置，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm。三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。承台梁的主筋除满足计算要求外，尚应符合最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于6mm。 第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计125基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系六 桩承台的内力桩承台的内力按简化计算方法确定，按砼结构设计规范进行局部受压、受冲切、受剪及受弯的强度计算，防止承台破坏，保证工程安全。桩顶嵌入承台长度对于大直径桩，不宜小于100mm；

45、对于中等直径桩不宜小于50mm。砼桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于钢筋直径（hpb 235）的30倍和钢筋直径（hrb335&hrb400）的35倍。第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计126基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系1 受弯计算1) 柱下多桩矩形承台柱下多桩矩形承台在配筋不足的情况下将产生弯曲破坏，其破坏特征呈梁式破坏，挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，承台在两个方向交替呈梁式承担荷载，最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。设弯矩全部由钢筋承担，不考虑砼的拉力作用，利用极限平衡方法按悬臂梁计算。第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计

46、127基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系xiimn yyiimn x 柱下多桩矩形承台弯矩的计算截面应取柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘），按下式计算：根据柱边截面和截面变高处弯矩，分别计算同一方向各截面配筋量后，取各向最大值按双向均布配置。第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计mx，my垂直于y轴和x轴方向计算截面弯矩设计值xi，yi垂直于y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离；ni扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时的第i桩竖向力设计值。128基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系2) 柱下三桩三角形承台（建筑地基基础规范） 柱下三桩三角形承

47、台分等边和等腰两种形式，其受弯破坏模式有所不同。后者明显的梁式破坏模式。等边三桩承台具有代表性的破坏模式是图a所示，可利用钢筋砼板的屈服线理论，按机动法的基本原理来推导公式得：)23(3maxcsnm这种考虑屈服线产生在柱边过于理想化。sc(a)第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计129基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系s(b)snm3max)43(3maxcsnm图b是等边三桩承台最不利平衡模式，可得另一公式：这种未考虑柱子约束作用是偏于安全的。根据试件破坏的多数情况，采用这两种情况的平均值作为规范推荐公式，即第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计130基础工程基础工程

48、厦门大学厦门大学 土木系土木系sc1 (c)c2等腰三桩承台典型的屈服线基本上都垂直于等腰三桩承台的两个腰，当试件在长跨产生开裂破坏后，才在短跨内产生裂缝。因此根据试件的破坏形态并考虑梁的约束的影响作用，按梁的理论给出计算公式：snm3max1这种未考虑柱子的约束影响偏于安全。在长跨，当屈服线通过柱中心时：第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计131基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系)45 . 1(312max1csnm)475. 0(312max1csnm当屈服线通过柱边缝时，第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计这种屈服线通过柱边缘处，又不够安全。采用两式平均值作为推荐

49、公式：132基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计2 受冲切计算当桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。承台冲切破坏的方式，一种是柱对承台的冲切，另一种是角桩对承台的冲切。冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于45度，柱边冲切破坏锥体顶面在柱与承台交界处或承台变阶处，底面在柱顶平面处；而角桩冲切破坏锥体顶面在角桩内边缘处，底面在承台上方。1) 柱对承台冲切的承载力：000002hfahabfthpxcyycxl133基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计000.840.2xx000.

50、840.2yyhp800,1.0hphmm2000,0.9hphmmfl扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值。载效应基本组合的冲切力设计值。受冲切承载力截面高度影响系数，受冲切承载力截面高度影响系数，其间线性内插。其间线性内插。tf承台砼轴心抗拉强度设计值承台砼轴心抗拉强度设计值h0冲切破坏锥体的有效高度冲切破坏锥体的有效高度000 xxah000yyah0 x0y冲切系数冲切系数0 x0y冲跨比冲跨比liffn134基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台

51、的设计000 xxah000yyah0 x0y冲跨比冲跨比0 xa0ya000()0.2xyaah000()0.2xyaah000()xyaah为柱边或变阶处到桩边的水平距离；当为柱边或变阶处到桩边的水平距离；当时，时，；当；当00)(haaoyxf柱根部轴力设计值in冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。000.840.2xx000.840.2yyliffn000002hfahabfthpxcyycxl135基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计2）角桩对承台冲切a 多桩矩形承台受角桩冲切的承载力

52、计算011112122hfacacntxyyxlhpnl扣除承台及其上填土自重，角桩桩顶相应于荷载效应基本扣除承台及其上填土自重，角桩桩顶相应于荷载效应基本组合的竖向力设计值。组合的竖向力设计值。110.560.2xx110.560.2yyhp800,1.0hphmm2000,0.9hphmm受冲切承载力截面高度影响系数，受冲切承载力截面高度影响系数，其间线性内插。其间线性内插。136基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计tf110 xxah110yyah承台砼轴心抗拉强度设计值承台砼轴心抗拉强度设计值1x1y角桩冲切系数角桩冲切系数1x1y角

53、桩冲跨比，比值满足角桩冲跨比，比值满足0.21.0。1xa1ya从承台底角桩内边缘引从承台底角桩内边缘引45 冲切线与承台顶面或承台变阶冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点到角桩内边缘的水平距离处相交点到角桩内边缘的水平距离 。h0承台外边缘的有效高度承台外边缘的有效高度01111112tan2hfacntlhp2 . 056. 0111102122122tan2hfacntlhp2 . 056. 01212b 三桩三角形承台受角桩冲切的承载力底部角桩顶部角桩137基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计111201111ha01212ha角桩冲垮

54、比，11a12a从承台底角桩内边缘向相邻承台边引从承台底角桩内边缘向相邻承台边引45度冲切线与承台度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱位于该顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱位于该45度线以度线以内时则取柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。对圆柱及内时则取柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。对圆柱及圆桩，计算时可将圆形截面换算成正方形截面。圆桩，计算时可将圆形截面换算成正方形截面。138基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计2 受冲切计算（建筑桩基技术规范）00huffmtlilqff2 . 072. 0fl作用在冲切破坏锥

55、体上的冲切力设计值；0020. 0ha 0020. 0ha 00ha 00ha 0a是冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离；是冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离；h0冲切破坏锥体的有效高度；冲切破坏锥体的有效高度； 冲切系数；冲切系数；um冲切破坏锥体一半有效高度处的周长；冲切破坏锥体一半有效高度处的周长； 冲跨比；冲跨比；00ha 满足满足0.21.0；tf承台砼轴心抗拉强度设计值；承台砼轴心抗拉强度设计值；139基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计0000002hfahabftxcyycxlilqff2 . 072. 00 xx

56、2 . 072. 00yy1) 柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力iq冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和（不计冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和（不计承台和承台上土自重）承台和承台上土自重） 0ya为柱长边到最近桩边水平距离为柱长边到最近桩边水平距离f柱根部轴力设计值000 xxah000yyah0 x0y冲跨比冲跨比0 xa为柱短边到最近桩边水平距离为柱短边到最近桩边水平距离140基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计2）角桩对承台冲切a 多桩矩形承台受角桩冲切的承载力计算 0111121022hfacacntxyyxl2 . 04

57、8. 011xx2 . 048. 011yy110 xxah110yyah1x1y角桩冲切系数角桩冲切系数1x1y角桩冲跨比，比值满足角桩冲跨比，比值满足0.21.01xa1ya从承台底角桩内边缘引从承台底角桩内边缘引45 冲切线与承台顶面或承台冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点到角桩内边缘的水平距离变阶处相交点到角桩内边缘的水平距离 141基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计b 三桩三角形承台受角桩冲切的承载力 底部角桩011111102tan2hfacntl2 . 048. 01111顶部角桩021221202tan2hfacntl2 .

58、 048. 0121211a12a111201111ha01212ha角桩冲垮比角桩冲垮比从承台底角桩内边缘向相邻承台边引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱位于该45度线以内时则取柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。对圆柱及圆桩，计算时可将圆形截面换算成正方形截面 142基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计3 受剪切计算（建筑地基基础设计规范）承台的抗剪计算在小剪跨比的条件下具有深梁的特征。柱下桩基础独立承台应分别对柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，应对每个斜截面

59、进行验算00hstvf b h 1.751.0斜截面受剪承载力按143基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计0 xxah0yyah0.30.333剪切系数1/40(800/)hsh00800,800hmm hmm002000,2000hmm hmmhs受剪切承载力截面高度影响系数受剪切承载力截面高度影响系数计算截面的剪跨比计算截面的剪跨比xaya为柱边或承台变阶处到为柱边或承台变阶处到x，y方向计算一排桩的桩边的水平距离方向计算一排桩的桩边的水平距离b0计算截面处的计算宽度 h0计算宽度处的承台有效高度v扣除承台及其上填土自重相应于荷载效应基本

60、组合时斜截面的最大剪力设计值；00hstvf b h 1.751.0144基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8 桩承台的设计000hbfvc4 . 13 . 03 . 012. 00 . 34 . 15 . 12 . 03 受剪切计算斜截面受剪承载力按当当b0计算截面处的计算宽度 h0计算宽度处的承台有效高度v扣除承台及其上填土自重相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；0 xxah0yyah0.30.333计算截面的剪跨比计算截面的剪跨比剪切系数fc混凝土轴心抗压强度设计值 145基础工程基础工程厦门大学厦门大学 土木系土木系第四章 桩基础与深基础4.8