CSU基础工程讲稿7-1ppt课件

1、第第1 1节节 概述概述第第2 2节节 桩的分类及构造桩的分类及构造第第3 3节节 竖向荷载下的单桩竖向荷载下的单桩第第4 4节节 横向荷载下的单桩横向荷载下的单桩第第5 5节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定第第6 6节节 桩基础的荷载传递桩基础的荷载传递第第7 7节节 群桩基础内力和位移计算分析群桩基础内力和位移计算分析第第8 8节节 群桩作用和桩基的竖向承载力群桩作用和桩基的竖向承载力第第9 9节节 桩基础设计桩基础设计柱柱下下独独立立基基础础墙墙下下条条形形基基础础刚刚性性基基础础（无无筋筋扩扩展展基基础础）柱柱下下独独立立基基础础墙墙下下条条形形基基础础钢钢筋筋混混凝凝土土扩扩展展

2、基基础础柱柱下下条条形形基基础础筏筏板板基基础础箱箱形形基基础础浅浅基基础础桩桩基基础础沉沉井井基基础础沉沉箱箱基基础础地地下下连连续续墙墙基基础础组组合合型型深深基基础础深深基基础础基基础础 基 础 面 积 加 大 基 础 加 深 当场地浅层土质不满足地基承载力和变形的要当场地浅层土质不满足地基承载力和变形的要求；不宜采取地基处理措施时，考虑以下部坚实土求；不宜采取地基处理措施时，考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案，而桩基础是应层或岩层作为持力层的深基础方案，而桩基础是应用最为广泛的一类深基础。用最为广泛的一类深基础。 深基础与浅基础的区别深基础与浅基础的区别: : 深度相对于支

3、撑面深度相对于支撑面积）；侧摩阻力积）；侧摩阻力( (由于非基坑开挖所致由于非基坑开挖所致););施工方法施工方法非基坑方法）非基坑方法）概念概念桩桩土层中土层中/ /垂直或微倾杆件垂直或微倾杆件/ /荷荷载传递到侧壁深部的基础载传递到侧壁深部的基础单桩单桩独立的单一的一根桩独立的单一的一根桩, ,群桩群桩中性能不受相邻桩影响的一根桩中性能不受相邻桩影响的一根桩基桩基桩群桩中相互影响的一根桩群桩中相互影响的一根桩桩基础桩基础由基桩和连接于桩顶的由基桩和连接于桩顶的承台共同组成基础。承台把桩联承台共同组成基础。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，结起来并承受上部结构的荷载，通过基桩传递到桩侧和

4、桩底的地通过基桩传递到桩侧和桩底的地基中基中 优越性优越性承载力高承载力高沉降小而均匀沉降小而均匀用料较省用料较省机械化程度高机械化程度高广泛适用于各类地层条件广泛适用于各类地层条件 应用范围(1)软弱特殊土上的永久建筑物，不允许过大沉降和沉降差；(2)高重建筑物，地基承载力不能满足设计需要；(3)桥梁、烟囱、输电塔等，承受较大水平和上拔力； (4)精密或大型设备，需要减小基础振动对结构的影响； (5)地震区，桩基作为结构抗震措施或穿越可液化地基； (6)水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用浅基础施工困难或不能保证基础安全。1 1 按桩身材料分类按桩身材料分类桩桩的的材材料料分分类类

5、木桩木桩混凝土桩混凝土桩钢桩钢桩组合桩组合桩预制混凝土桩预制混凝土桩现场灌注桩混凝土桩现场灌注桩混凝土桩一、桩的分类一、桩的分类2 2 按桩承载性能土对桩的支撑特点分类按桩承载性能土对桩的支撑特点分类(1)(1)摩擦桩摩擦桩 Shaft friction Shaft friction (2)(2)端承桩端承桩 End bearing End bearing (3)(3)摩擦端承桩摩擦端承桩(4)(4)端承摩擦桩端承摩擦桩80. QQs750600. QQs750600. QQp80. QQppsQQQ3 3 按成桩地点方式分类按成桩地点方式分类(VEDIO1)(VEDIO2)(1).(1).非

6、挤土桩：钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩非挤土桩：钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩 (2).(2).部分挤土桩：冲击成孔、预钻孔打入式预制桩、混凝部分挤土桩：冲击成孔、预钻孔打入式预制桩、混凝土管桩、土管桩、H H型钢桩、敞口钢管桩等型钢桩、敞口钢管桩等(3).(3).挤土桩：沉管灌注桩、打入、静压实心预制桩、闭口挤土桩：沉管灌注桩、打入、静压实心预制桩、闭口钢管桩钢管桩4 4、按设置效应成桩方式对土层的影响分类、按设置效应成桩方式对土层的影响分类5 5、按设置方向分类、按设置方向分类(1) (1) 竖直桩竖直桩vertical vertical piles piles (2) (2) 斜斜 桩桩 rak

7、ing piles raking piles 高承台桩高承台桩高出地面；污工少高出地面；污工少稳定性差稳定性差流冰层下流冰层下25cm25cm 低承台桩低承台桩低于地面或局部冲刷线低于地面或局部冲刷线侧向约束；稳定性好侧向约束；稳定性好冻结线以下冻结线以下25cm旱地或季节性河流旱地或季节性河流(1).(1).小桩小桩d250mmd250mm(2).(2).中等直径桩中等直径桩 250mmd800mm 250mmd 钻孔桩钻孔桩 静压桩静压桩2. 2. 挤土效应挤土效应_ _钢筋混凝土桩、沉管灌注桩钢筋混凝土桩、沉管灌注桩 钻孔挖孔灌注钻孔挖孔灌注桩桩3. 3. 沉桩能力沉桩能力_ _钻孔灌注

8、桩钻孔灌注桩 钢桩钢桩 预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩4. 4. 施工应力施工应力_ _ 预制桩的配筋预制桩的配筋 灌注桩灌注桩5. 5. 质量稳定性质量稳定性_ _预制桩的接头的薄弱环节，沉桩的挤土效预制桩的接头的薄弱环节，沉桩的挤土效应可使先打设的桩被抬起，如果接桩不牢固，会使上下两应可使先打设的桩被抬起，如果接桩不牢固，会使上下两节桩脱开。沉管灌注桩的挤土效应也可能使混凝土桩被剪节桩脱开。沉管灌注桩的挤土效应也可能使混凝土桩被剪断，对策是采取断，对策是采取“跳打跳打”单桩（单排桩）单桩（单排桩） 群桩（多排桩）群桩（多排桩）刚性桩 弹性桩轴向荷载Q轴向变位与承载力设计轴向变位与承载力设

9、计横向荷载H,M横向变位与承载力设计横向变位与承载力设计单桩单桩承载力承载力 上部上部构造构造荷载荷载桩顶桩顶荷载荷载桩顶桩顶荷载荷载Q H M承承台台地基地基桩顶轴向桩顶轴向位移位移000011()ebppSSllQE AC As传递方程传递方程桩顶位移桩顶位移侧摩侧摩阻力阻力桩底土桩底土变形变形桩身轴向桩身轴向弹性变形弹性变形=+桩顶桩顶轴向轴向荷载荷载Q桩身桩身位移位移桩端桩端阻力阻力桩身材料强桩身材料强度度土对桩的支土对桩的支撑撑+11x11MH144bmZxdZxdEIz边界条件边界条件桩身弯矩桩身弯矩剪力剪力M QM Q1MMMEIEIYEIY42332单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷

10、载的传递桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩的轴向刚度系数桩的轴向刚度系数变形变形桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力单桩承载力确定方法单桩承载力确定方法 （第四节）（第四节）机理机理承载力承载力HMQT桩基础上承受的荷载的种类桩基础上承受的荷载的种类 一般而言，上部结构由承台一般而言，上部结构由承台传给基桩的荷载分为：传给基桩的荷载分为：(1) (1) 竖向荷载竖向荷载Q Q、T T）(2) (2) 横向荷载横向荷载H H、M M）HMQT横向荷载横向荷载H H、M M下桩的内力与变位分析，主要涉及下桩的内力与变位分析，主要涉及弯矩和剪力的计算，将在第弯矩和剪力的计算，将在第5 5

11、节讲述节讲述QHM+HMQ=Q单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩侧摩阻力和端阻力关系桩侧摩阻力和端阻力关系荷载传递基本方程荷载传递基本方程主要内容单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩的轴向刚度系数桩的轴向刚度系数桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力桩的抗拔力桩的抗拔力1 1 单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递桩身轴力桩身轴力 截面位移截面位移 轴向荷载向下传递轴向荷载向下传递 桩侧摩阻力桩侧摩阻力 传递到下部轴力减小传递到下部轴力减小 桩底桩底 底土层压缩变形底土层压缩变形 两部分压缩变形两

12、部分压缩变形 构构成桩顶轴向位移成桩顶轴向位移 一一 单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩侧摩阻力和端阻力关系桩侧摩阻力和端阻力关系荷载传递基本方程荷载传递基本方程nhPhyhnhFXFXyxFxyxFxy0yhyxyxelasticplastiqueelasticplastiqueelasticplastiqueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0yhyxyxelasticplastiqueelasticplastiqueelasticplastiqueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0y

13、hyxyxh1limitedplastiqueelasticplastiqueelasticplastiqueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0yhyxyxplastiqueplastiqueend pointlastiqueh1=hnhhFXFXy0yhyxyxyhnhyxFxyxFxh1y0PP0P1P2P3h1= 0h1= hW W u uQsuQsu Qpu Qpu土对单桩轴土对单桩轴向荷载支撑向荷载支撑桩侧摩阻力桩侧摩阻力QsuQsuSide frictionSide friction桩端阻力桩端阻力QpuQpuToe bearingToe bearing摩擦力摩擦力f fF

14、riction Friction forceforce粘聚力粘聚力c cCohesion Cohesion 015.026.743.760.1Q(kN)D(m)2 2 桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩身轴力与侧摩阻力和端阻力桩顶荷载桩顶荷载 桩身压缩变形桩身压缩变形 桩土界面相对位移桩土界面相对位移 产生摩阻力产生摩阻力 桩身截面的轴向力随深度逐渐减小桩身截面的轴向力随深度逐渐减小 传至桩底截面的轴向力与桩底支承反力即桩端阻力大传至桩底截面的轴向力与桩底支承反力即桩端阻力大小相等、方向相反小相等、方向相反 3 3 桩侧摩阻力和端阻力关系桩侧摩阻力和端阻力关系 桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥出

15、来，桩侧阻力先桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥出来，桩侧阻力先于桩端阻力发挥出来于桩端阻力发挥出来. .桩底土层压缩变形桩底土层压缩变形 桩端位移桩端位移 加大桩侧摩阻力加大桩侧摩阻力psQQQS0SZdsSbdzS0LZ zQ zdQzQ bQbS zS zqs zQ0QbQSQ0Q4 4 荷载传递基本方程荷载传递基本方程zosodzzquQzQ）（）（zooodzzQAESzS）（）（1dzzdQuzqS）（）（1dzAEzQzdSP）（）（22dzzSduAEzqPS）（）（任一深度任一深度z z桩身截面的荷载为桩身截面的荷载为竖向位移为竖向位移为 zosodzzquQzQ）（）（d

16、zzdQuzqS）（）（1 桩侧摩阻力是桩侧与桩周土相对位移桩侧摩阻力是桩侧与桩周土相对位移的函数，可用曲线的函数，可用曲线OCDOCD表示，常简化为折表示，常简化为折线线OABOAB。一旦桩土界面相对滑移超过某一。一旦桩土界面相对滑移超过某一极限值，侧摩阻力保持极限值不变极限值，侧摩阻力保持极限值不变, ,桩端桩端阻力发挥效应阻力发挥效应, ,由于桩端持力层的大量压由于桩端持力层的大量压缩和塑性变形，位移增加速度显著增大，缩和塑性变形，位移增加速度显著增大，直至桩端阻力达到极限，位移增大至破直至桩端阻力达到极限，位移增大至破坏。此时，桩达到其极限承载力。坏。此时，桩达到其极限承载力。 二二

17、桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩截面位移桩截面位移桩侧摩阻力桩侧摩阻力OCDAB 桩侧摩阻力得到充分的发挥桩侧摩阻力得到充分的发挥-相对位移小相对位移小一般认为粘性土中为一般认为粘性土中为46mm，砂性土中为，砂性土中为610mm 1 桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移2 桩端阻力与对应的桩端极限位移桩端阻力与对应的桩端极限位移 桩底阻力充分发挥桩底阻力充分发挥-位移值大位移值大 在粘性土中约为桩底直径的在粘性土中约为桩底直径的25，在砂性土中约为，在砂性土中约为810，对于钻孔桩，由于孔底沉渣压缩的影响，对于钻孔桩，由于孔底沉渣压缩

18、的影响，发挥端阻极限值所需位移更大。，发挥端阻极限值所需位移更大。 3. 桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类 桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩端土的性质有关以外，还与桩土相对刚度、长径比端土的性质有关以外，还与桩土相对刚度、长径比l/d有关。有关。 按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。（1 1） Nb Nb随长径比随长径比l/dl/d增大而减小，桩身下部侧阻的发挥

19、相应增大而减小，桩身下部侧阻的发挥相应降低降低（2 2桩端土与桩侧土相对刚度桩端土与桩侧土相对刚度RbsRbsRbsRbs定义为桩端土与桩侧定义为桩端土与桩侧土的压缩模量或变形模量之比的增大而增大土的压缩模量或变形模量之比的增大而增大（3 3桩与桩侧土的相对刚度大，桩端阻力大桩与桩侧土的相对刚度大，桩端阻力大 （4 4对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比D/dD/d，桩端分，桩端分担的荷载可以提高担的荷载可以提高4、桩侧、桩端阻力的荷载分担比影响因素、桩侧、桩端阻力的荷载分担比影响因素QZS0EsQaQuQsuQQQQQQQQQQQQZSSZSZZSZSQa

20、QuQaQuQuQaQuQaQuQa00000000000QQQQQQQsuQsuQsuQQQQsuQQQsu11SuSuSuEsEsEsEsEs(a)(b)(d)(e)(f)均 匀 土 中 的 摩 擦 桩端 承 于 砂 层 中 的 摩 擦 桩扩 底 端 承 桩孔 底 有 沉 淤 的 摩 擦 桩孔 底 有 虚 土 的 摩 擦 桩嵌 入 坚 实 基 岩 的 端 承 桩( c )三三 桩的轴向刚度系数桩的轴向刚度系数Axial stiffness of pileAxial stiffness of pile） s0=se+ss0=se+sb b 桩顶轴向位移桩顶轴向位移 S0 S0 桩身弹性压缩变

21、形桩身弹性压缩变形sese桩底处地基土的沉降桩底处地基土的沉降sb sb 桩土界面导致侧摩阻力扩散，在桩底处的扩散面积为桩土界面导致侧摩阻力扩散，在桩底处的扩散面积为A0A000bQsC AA0A0ApApQC0=m0hC0=m0h为竖向地基抗力系数，按为竖向地基抗力系数，按m m法取法取值，对端承桩值，对端承桩A0=AA0=A001( )lepppplQQ z dzE AE Asl0l0l l桩底面地基土竖向抗力系数桩底面地基土竖向抗力系数c0=m0hc0=m0hm0m0桩底地基土竖向抗力系数的比例系数，桩底地基土竖向抗力系数的比例系数，kN/m4kN/m4，取，取m0=m m0=m ；hh

22、桩的入土深度桩的入土深度(m)(m)，h h小于小于10m10m时，按时，按10m10m计算。计算。001( )lepppplQQ z dzE AE AslQAEQdzAEdzzQAEllppp0011)(1000011()ebppSSllQE AC As 负摩阻力的概念负摩阻力的概念 负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性 负摩阻力的确定负摩阻力的确定 减小负摩阻力的工程减小负摩阻力的工程措施措施Q QL1L1Granular Granular FillFillL2L2FcFcFgFgSoft Soft ClayClayRockRockOriginal Original Ground Grou

23、nd SurfaceSurface 桩负摩阻力，就是当桩身穿越软弱土层支承在桩负摩阻力，就是当桩身穿越软弱土层支承在坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上; ;这部分作这部分作用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。 桩周土沉降速率或沉降量大于桩下沉速率或沉降量，桩侧土

24、体桩周土沉降速率或沉降量大于桩下沉速率或沉降量，桩侧土体对桩产生与桩的位移方向一致的摩擦力。对桩产生与桩的位移方向一致的摩擦力。 1 1桩侧地下水位下降使土层产生固结下沉；桩侧地下水位下降使土层产生固结下沉； 2 2桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩；桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩； 3 3桩侧有较厚的欠固结土层或新填土，因固结产生下沉；桩侧有较厚的欠固结土层或新填土，因固结产生下沉； 4 4饱和软土中打入桩群，产生超孔隙水压力，随超孔隙水压力消饱和软土中打入桩群，产生超孔隙水压力，随超孔隙水压力消散，因固结引起桩侧土体下沉；散，因固结引起桩侧土体下沉； 5 5湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土

25、层内的桩，因重新固结原湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层内的桩，因重新固结原因引起下沉。因引起下沉。 中性点中性点 在深度在深度lnln以上，桩受负摩阻力作用；在以上，桩受负摩阻力作用；在lnln深度以深度以下，桩受正摩阻力。在下，桩受正摩阻力。在lnln处，既无负摩阻力也无正摩阻力，该点为处，既无负摩阻力也无正摩阻力，该点为中性点。中性点截面处桩身轴力最大中性点。中性点截面处桩身轴力最大 桩侧下沉量可能在某一深度处与桩身的位移量相等。在此深度以上桩侧土下沉大于桩的位移，桩身受到向下作用的负摩阻力；在此深度以下，桩的位移大于桩侧土的下沉，桩身受到向上作用的正摩阻力。正、负摩阻力变换处的位置，即

26、称中性点。中性点位置取决于桩与桩侧土的相对位移，与作用荷载和桩周土性质有关。精确计算出中性点位置是比较麻烦和困难的,可按经验值确定。3. 中性点及其位置的确定中性点及其位置的确定 影响中性点深度影响中性点深度lnln的主要因素：的主要因素： 1 1桩端持力层的刚度越大，则桩端持力层的刚度越大，则lnln愈大；愈大； 2 2桩周土层的变形性质和应力历史；桩周土层的变形性质和应力历史； 3 3当负摩阻力系由沉桩后外部条件变化所致，则条件变化当负摩阻力系由沉桩后外部条件变化所致，则条件变化幅度和范围愈大，幅度和范围愈大，lnln愈大；愈大； 4 4桩的长径比愈小、截面刚度愈大，则桩的长径比愈小、截面

27、刚度愈大，则lnln愈大；愈大； 5 5在桩承受荷载过程中，随承受荷载及沉降的增加，在桩承受荷载过程中，随承受荷载及沉降的增加，lnln逐逐渐变小。渐变小。 负摩擦力大小的确定关键在于确定中性面，计算按模型假设和常规的侧阻力计算一样，国内、外规范一般只提有效应力法（a总应力法法（b有效应力法法isiqn 当降低地下水位时，位于降水后地下水位以下第当降低地下水位时，位于降水后地下水位以下第i i 层土平均竖向层土平均竖向有效压力：有效压力：wwhziii iiiz 当降低地下水位时，位于降水后地下水位以上第当降低地下水位时，位于降水后地下水位以上第i i 层土平均竖向层土平均竖向有效压力：有效压

28、力： 当地面作用满布均布荷载时：当地面作用满布均布荷载时：iiizp 建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-94JGJ94-94推荐采用有效应力推荐采用有效应力法计算单桩负摩阻力标准值：法计算单桩负摩阻力标准值：桩侧总的负摩阻力桩侧总的负摩阻力QnQn为：为： 软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值 35insiNqunsicq insinlquQ 砂类土也可按下式估算负摩阻力标准值砂类土也可按下式估算负摩阻力标准值 ：Ktgqin桩土截面位移桩土截面位移桩侧摩阻力桩侧摩阻力OCDABKtgqin（1 1桩侧涂层法：在可能产生负摩阻力

29、范围的桩段，桩侧桩侧涂层法：在可能产生负摩阻力范围的桩段，桩侧涂沥青等降低土与桩身摩擦。涂沥青等降低土与桩身摩擦。 什么地方错了？ （2 2预钻孔法：在桩位预钻孔，然后桩插入，在桩周围灌预钻孔法：在桩位预钻孔，然后桩插入，在桩周围灌入膨润土混合浆，一般适用于黏性土地层入膨润土混合浆，一般适用于黏性土地层 （3 3双重套管法：在桩外侧设置套管，用套管承受负摩阻双重套管法：在桩外侧设置套管，用套管承受负摩阻力的方法力的方法 （4 4设置消减负摩阻桩群设置消减负摩阻桩群 （5 5地基处理：对于松散填土、欠固结土层，采用地基处理：对于松散填土、欠固结土层，采用预固结法、强夯法等使土层密实、充分固结；对

30、于湿陷性预固结法、强夯法等使土层密实、充分固结；对于湿陷性黄土采用浸水、强夯方法消除湿陷黄土采用浸水、强夯方法消除湿陷 （6 6其他方法：在饱和软土地区，选择非挤土桩或部其他方法：在饱和软土地区，选择非挤土桩或部分挤土桩，对挤土型桩，适当增加桩距，选择合理的打桩分挤土桩，对挤土型桩，适当增加桩距，选择合理的打桩流程，控制沉桩速率及打桩根数，打桩后休止一段时间后流程，控制沉桩速率及打桩根数，打桩后休止一段时间后再施工基础及上部结构；对于周边有大面积抽吸地下水或再施工基础及上部结构；对于周边有大面积抽吸地下水或降水情况时，在桩群周围采取回灌等方法来达到消减或避降水情况时，在桩群周围采取回灌等方法来

31、达到消减或避免负摩阻力的产生免负摩阻力的产生 作用：当地下结构的重量小于所受浮力(地下车库、水池放空时)，或高耸结构(输电塔等)受到较大的倾覆弯矩时，需要设置抗拔桩基础。 拔极限承载力标准值确定：可通过现场单桩上拔载荷试验确定，单桩上拔静载荷试验方法与抗压静载荷试验方法相似。如无当地经验时，群桩基础及基桩的抗拔极限承载力标准值可计算。 五五 桩基的抗拔承载力计算桩基的抗拔承载力计算 单桩或群桩呈非整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算： iisikikluqU 抗拔系数，砂土0.500.70，粘性土、粉土0.70.8 。按材料强度确定按材料强度确定 按单桩竖向抗压静载试验法确定按单

32、桩竖向抗压静载试验法确定 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 按静力触探法确定按静力触探法确定 按经验公式法确定按经验公式法确定 按动力试桩法确定按动力试桩法确定 （略）（略）桩的抗拔承载力略）桩的抗拔承载力略） 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 五五 单桩承载力确定方法单桩承载力确定方法桩的承载力取决于桩身材桩的承载力取决于桩身材料的强度和土对桩的支撑料的强度和土对桩的支撑 对于摩擦型桩，桩端持力层地基反力系数ks值很小，23直线段近似于竖直线，一般属整体破坏,Qs曲线在点2处不出现明显拐点 ； 对于端承型桩，桩端阻力占承载力的比例较大，ks值较大，一般属刺入破坏,Qs曲线

33、陡降;单桩的破坏模式单桩的破坏模式 对于端承桩和桩身有缺陷的桩，在土阻力尚未充分发挥情况下，出现桩身材料破坏，Qs曲线也呈陡降型。 按材料强度计算单桩竖向承载力时，将桩视为一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设计值公式： 式中： 单桩竖向承载力设计值； 混凝轴心受压构件的稳定系数； 混凝土轴心抗压强度设计值； 纵向受力钢筋的抗压强度设计值； 桩身横截面面积； 纵向受力钢筋的截面面积。 )(syccAfAfRRfcyfcAsA第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定(a) 锚桩横梁反力装置；锚桩横梁反力装置； (b) 压重平台反力装置压重平台反力装置加 压( a )试 验 桩沉 降 观

34、测 点千 斤 顶 锚 桩（ 四 根 ）主 梁次 梁试 验 桩( b )支 墩千 斤 顶加 压沉 降 观 测 点重 物第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定静载荷试验静载荷试验(Static load test)试验设备试验设备(Test device)反力设备、加载设备和记录反力设备、加载设备和记录终止加荷条件终止加荷条件(Condition for stop to load)极限承载力的确定极限承载力的确定(Determination of ultimate bearing capacity)第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定060001200018000240003

35、0000Q (kN) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)曲线Q-s5153060120t (min) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)曲线s-lgt6000 kN9000 kN12000 kN15000 kN18000 kN21000 kN24000 kN27000 kN30000 kN6000 30000Q (kN) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

36、30.00 35.00 40.00 45.00 50.00s (mm)曲线s-lgQ第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定 国外广泛采用基于土力学原理的单桩极限承载力公式国外广泛采用基于土力学原理的单桩极限承载力公式 Pu Psu Ppu (GApl) G桩的重力；桩的重力；Apl与桩同体积土重，当与桩同体积土重，当=Apl时时 ： Pu Psu Ppu Psu与与Ppu的计算，国外学者提出了计算公式的计算，国外学者提出了计算公式第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定 静力触探与桩打入土中的过程基本相似，可把静力触探视为静力触探与桩打入土中的过程基本相似，可把静力触探视为小

37、尺寸打入桩模拟试验。建筑桩基规范小尺寸打入桩模拟试验。建筑桩基规范提出，当按双桥探头提出，当按双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值Puk时，无当地经验时可按下式计算时，无当地经验时可按下式计算 Puk qcAp Uli i fsi 粘性土和粉土粘性土和粉土 i 10.04fsi）-0.55 砂性土砂性土 i 5.05fsi）-0.45各符号的含义见各符号的含义见P. 273 第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定 一般预制桩及中小直径灌注桩一般预制桩及中小直径灌注桩 对预制桩和直径对预制桩和直径d 要求要求（

38、1 1荷载效应基本组合荷载效应基本组合0QN0max1.2QN（2 2地震作用效应基本组合地震作用效应基本组合01.25QN0max1.5QN铁路桥涵地基和基础设计铁路桥涵地基和基础设计规范规范TB10002.5-2019TB10002.5-2019要求要求max QPN-桩竖向承载力特征值建筑桩基规范建筑桩基规范要求要求 正在修订中正在修订中第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定单桩竖向抗压承载力特征单桩竖向抗压承载力特征值值N N应按单桩竖向抗压极限应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值承载力统计值的一半取值铁路桥涵地基和基础铁路桥涵地基和基础设计规范设计规范TB10002.

39、5-2019TB10002.5-2019采用，不同桩型不同的允采用，不同桩型不同的允许承载力许承载力PP的计算公式的计算公式第第4 4节节 单桩承载力的确定单桩承载力的确定单桩单桩承载力承载力 上部上部构造构造荷载荷载桩顶桩顶荷载荷载桩顶桩顶荷载荷载Q H M承承台台地基地基桩顶轴向桩顶轴向位移位移000011()ebppSSllQE AC As传递方程传递方程桩顶位移桩顶位移侧摩侧摩阻力阻力桩底土桩底土变形变形桩身轴向桩身轴向弹性变形弹性变形=+桩顶桩顶轴向轴向荷载荷载Q桩身桩身位移位移桩端桩端阻力阻力桩身材料强桩身材料强度度土对桩的支土对桩的支撑撑+11x11MH144bmZxdZxdEI

40、z边界条件边界条件桩身弯矩桩身弯矩剪力剪力M(z),Q(z)M(z),Q(z)1MMMEIEIYEIY42332土抗力土抗力在力学图示下，在力学图示下，求解求解Z Z处的处的XZ,Z,MZXZ,Z,MZ和和QZQZHMQzzxCxxzHM)(22xMdzxdEIqdZxdEI44qdxdQdxMd22dxdQQ Q)(xqMdMM QdxdMqdxdQ基本概念基本概念m m法计算桩的内力和位移法计算桩的内力和位移移，称为弹性地基梁法移，称为弹性地基梁法zzxcxzxzxzzxcx行实测及后反算得到行实测及后反算得到可以假定它平均可以假定它平均分布在各桩上分布在各桩上116 . 01hLbbKb

41、bd11d11b11Bd1 . 01B115 . 2h 2 2刚性桩刚性桩 当桩的入土深度当桩的入土深度 h h 时，则桩的相对刚度时，则桩的相对刚度较大，计算时认为属刚性桩较大，计算时认为属刚性桩 按照沉井方法进行承载能力和稳定性设计按照沉井方法进行承载能力和稳定性设计 a5 . 2（m-1）51EImbKbKKbmzccxbmzxbqdzxdEIfzzxzzx000144 非岩石类土的比例系数m值 22212211)2(mhhhhmhmm 2. 2.基桩侧面由基桩侧面由2 2种土层组成种土层组成时，从地面或局部冲刷线起，时，从地面或局部冲刷线起，由面积等效法，求主要影响深由面积等效法，求主

42、要影响深度度hm=2(d+1)hm=2(d+1)米内的平均米内的平均m m值作值作为整个深度内的为整个深度内的m m值值, ,对于刚性对于刚性桩，桩，hmhm采用整个深度采用整个深度h h。qdzxdEI44 桩顶与地面平齐Z=0），桩顶作用水平荷载H0及弯矩M0，桩发生弹性挠曲，桩侧土将产生横向抗力zx。挠度与分布荷载q之间的挠曲微分方程为 E E、II分别为梁的弹分别为梁的弹性模量及截面惯矩性模量及截面惯矩 1144bmZxbqdzxdEIzzxzxzzzxmZxCx 0144zzzxEImbdzxd0544zzzxadzxd51EImb3322dzxdEIdzxdEIMdzdxzzzzz

43、zQ 用幂级数展开的方法求出桩挠曲微分方程的解。若地面用幂级数展开的方法求出桩挠曲微分方程的解。若地面处即处即z=0z=0处，桩的水平位移、转角、弯矩和剪力分别以处，桩的水平位移、转角、弯矩和剪力分别以 、 、 和和 表示，则桩身任一截面的水平位移为表示，则桩身任一截面的水平位移为0H0 x0M01301201010DEIHCEIMBAxxz2302202020DEICEIMBAxzH33032030302DEICEIMBAxEIMZH43042040403DEICEIMBAxEIZHQ)(1301201010DEIaCEIaMBaAxmzmzxzzxHZzAiAi、BiBi、CiCi、DiD

44、ii=1i=14 4为为1616个无量纲系数，根据不同个无量纲系数，根据不同的换算深度的换算深度 已将其制成表格可查已将其制成表格可查 0M00 x0H0M0Hh0000dAcxxxdNMAhAxh 000200IcdAxchAhhmc00。0)(43042040403DEICEIMBAxEIQhH)(2302202020DEICEIMBAxhH0033032030302)(IcDEICEIMBAxEIMhhH)(0002000200300BEIMAEIHBEIMAEIxxxH00000200002000300BEIMAEIBEIMAEIxxxHH00 x0M、0H xxzBEIMAEIx20

45、30HBEIMAEIz020HmmzBMAM00HQQHQBMAz00Ax、Bx、A、B、Am、Bm、AQ、BQ为无量纲系数，均为为无量纲系数，均为h和和z的的函数函数020030 xxzBEIMAEIxH00020BEIMAEIzH0000mmzBMAMH0000QQHQBMAz000QQHQBMAzHHHHHHHDABMHCBAM0000HCMDM0000H或HHCHCH及及DHDH也为与有关的系数，当也为与有关的系数，当4.04.0时，按表时，按表查得查得ZhHMMMMMKCBAMKMBMADMM000max000maxHHHHHHHCBAKMMMMMBDAKH桩身最大弯矩为桩身最大弯矩

46、为MxxlxxH0001MH01（六桩顶位移的计算（六桩顶位移的计算对于出露地表以上的桩对于出露地表以上的桩需要计算地表以上的桩需要计算地表以上的桩的内力与位移的内力与位移0逆时针为正，所以式中用负号逆时针为正，所以式中用负号 H1M1H1M1M1H1xxBEIlMAEIx201130HH1BEIlMAEI01130HH1MlM00QQQ0EIlMEIlEIlMxEIlxMM0120201301;22;31HHH-HnMMnHnNPiiiHy yx x2iixiyyMnNP22()tan()()()()iiziiziiziZiziiizziUMxxP MkU MkxMP MxkxP MMxx2

47、2iizixiiM xM zQPnxz 找出基础形心重心位置，荷载向找出基础形心重心位置，荷载向基础形心重心平移，建立平衡方程，基础形心重心平移，建立平衡方程，找出各桩变形协调条件找出各桩变形协调条件?iiMH 计算假定条件：计算假定条件：( () )多排桩基础外力作用于承台对称平面内多排桩基础外力作用于承台对称平面内( (空空间问题简化为平面问题间问题简化为平面问题) )( () )承台与桩头为刚性联结承台与桩头为刚性联结oiioioixbbaa0单位转角单位转角 单位横轴单位横轴向位移向位移 桩顶单位桩顶单位轴向位移轴向位移 引起桩顶引起桩顶的弯矩的弯矩 引起桩顶引起桩顶的横轴向的横轴向力

48、力 引起桩顶引起桩顶的轴向力的轴向力 ABpp1QQ2MM4MQ3MQ3mmoooEIEIxEIxACAEhl42332111Q 桩的竖向刚度系数外桩的竖向刚度系数外, , 其余的单桩桩顶刚度系数均为基桩受其余的单桩桩顶刚度系数均为基桩受单位横轴向力包括弯矩作用的结果，可以由单桩单位横轴向力包括弯矩作用的结果，可以由单桩m m法求得法求得, ,其结果为其结果为000011()ebppSSllQE AC AsxxBEIlMAEIx2030QQmxxlxxQ0001mQ01BEIlMAEI030QQEIMlEIlEIMlxEIlxmm0202030;22;3Q-QQQ单桩桩顶的刚度系数的由来单桩桩顶的刚度系数的由来: : ABABniiiiianiiiaaniiibax132112221121coscossin)()cossin(cossin)(10aiiniiibbaabniiibbxsin)sincos()sincos(31222112221sin2)sincos