第四章_桩基础(1)

1、第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础 第第 4 4 章章 桩基础桩基础4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 桩基础的类型桩基础的类型4.3 4.3 桩的竖向承载力桩的竖向承载力4.4 4.4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算4.5 4.5 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题4.6 4.6 桩的水平承载力桩的水平承载力4.7 4.7 桩的平面布置原则桩的平面布置原则4.8 4.8 桩承台的设计桩承台的设计4.9 4.9 桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤1 1、桩基设计原则、桩基设计原则识记：建筑桩基安全等级的概念。识记：建筑桩基安全等级的概念。领会：桩基需进行的计算和验算。领会：桩基需进行的

2、计算和验算。2 2、桩的分类、桩的分类2 2、领会领会：端承型桩与摩擦型桩的概念。：端承型桩与摩擦型桩的概念。1 1、识记：桩的各种分类方法。、识记：桩的各种分类方法。3 3、领会：常用的预制桩与灌注桩的类型及特点。、领会：常用的预制桩与灌注桩的类型及特点。2 2、领会：单桩竖向荷载的传递规律。、领会：单桩竖向荷载的传递规律。3 3、单桩竖向荷载的传递、单桩竖向荷载的传递1 1、识记：桩侧负摩阻力的概念。产生条件、识记：桩侧负摩阻力的概念。产生条件、 分布与确定方法分布与确定方法 第第 4 4章章 桩桩 基基 础础 应用：单桩竖向承载力特征值的确定应用：单桩竖向承载力特征值的确定4 4、单桩竖

3、向承载力的确定、单桩竖向承载力的确定识记：按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值识记：按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值 的方法。的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系识记：按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的方法。确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系识记：按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（确定大直径桩（d700mmd700mm）单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力 标准值的方法。标准值的方法。第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础5 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力

4、、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力识记：单桩抗拔极限承载力取值及计算方法。识记：单桩抗拔极限承载力取值及计算方法。领会：影响单桩水平承载力的主要因素。领会：影响单桩水平承载力的主要因素。 6 6、桩基础设计、桩基础设计 识记：桩基础的设计步骤。识记：桩基础的设计步骤。领会：计算桩的数量，桩的最小中心距要求，领会：计算桩的数量，桩的最小中心距要求， 进行桩基础平面布置。进行桩基础平面布置。 应用：桩基础验算，桩承台构造要求及设计计算应用：桩基础验算，桩承台构造要求及设计计算 方法，桩身设计。方法，桩身设计。 第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础学习目的和要求学习目的和要求 通过本章的学习，了解桩的

5、分类与选型、单桩竖向载荷通过本章的学习，了解桩的分类与选型、单桩竖向载荷传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，了解桩的负摩阻力概念；熟悉桩基础设计与计算的各项内容了解桩的负摩阻力概念；熟悉桩基础设计与计算的各项内容和方法，初步了解桩基础设计与施工技术。和方法，初步了解桩基础设计与施工技术。第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础 概概 述述4.1设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作用下，通过桩土之间的在竖向荷载作用下，通过桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端

6、土的承载力（桩端阻力）来承受和传递上部载力（桩端阻力）来承受和传递上部结构的荷载。结构的荷载。桩的定义桩的定义 桩基础桩基础由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。基础。第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础软 土 层第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础4.1.1桩基础的适用性桩基础的适用性 1.承载力高承载力高 2.沉降量小沉降量小 3.能承受一定的水平荷载和上拨力，稳定性好能承受一定的水平荷载和上拨力，稳定性好 4.可以提高地基基础的刚度、改变其自振频率可以提高地基基础的刚度、改

7、变其自振频率 5.可提高建筑物的抗震能力可提高建筑物的抗震能力 一、桩基础的优点一、桩基础的优点 桩基础的突出优点：桩基础的突出优点： 承载力高、变形量小、抗液化、抗拉拔能力强。承载力高、变形量小、抗液化、抗拉拔能力强。 第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础二、桩基础的适用范围二、桩基础的适用范围(1)(1)水上建筑物；水上建筑物；(2)(2)深持力层深持力层, ,高地下水位；高地下水位；(3)(3)高层建筑或其它重要的建筑高层建筑或其它重要的建筑物物抗震地基；抗震地基；(4)(4)对沉降非常敏感的建筑对沉降非常敏感的建筑, ,如如精密仪器。精密仪器。（5 5）地震区，以桩基作为结构）地震区，

8、以桩基作为结构 抗震措施时。抗震措施时。第第 7 7 章章 桩桩 基基 础础4.1.24.1.2桩基设计原则桩基设计原则1.桩基必须是桩基必须是安全适用安全适用的。的。 2.桩基设计必须是桩基设计必须是合理合理的。的。 3.桩基设计必须是桩基设计必须是经济经济的。的。 1.1.承载能力极限状态承载能力极限状态 ：对应于桩基达到最大承载力导致整体：对应于桩基达到最大承载力导致整体 失稳或发生不适于继续承载的变形。失稳或发生不适于继续承载的变形。2.2.正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定 的变形限值或达到耐久性要求的某项的变形限

9、值或达到耐久性要求的某项 限值。限值。一、桩基设计的基本要求一、桩基设计的基本要求（一）桩基的极限状态（一）桩基的极限状态二、桩基设计原则二、桩基设计原则第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础设计设计等级等级建筑类型建筑类型甲级甲级（1 1）重要建筑物；）重要建筑物；（2 2）3030层以上或高度超过层以上或高度超过100m100m的高层建筑；的高层建筑；（3 3）体型复杂）体型复杂, ,层数相差超过层数相差超过1010层的高低层层的高低层( (含纯地下室含纯地下室) )连体建筑；连体建筑；（4 4）2020层以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑；层以上框架核心筒结构及其他对差异沉

10、降有特殊要求的建筑；（5 5）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑；）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑；（6 6）对相邻既有工程影响较大的建筑）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级乙级甲级、丙级以外的建筑；甲级、丙级以外的建筑；丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑 。（二）建筑桩基设计等级划分（二）建筑桩基设计等级划分第第 4 4章章 桩桩 基基 础础（三）桩基计算规定（三）桩基计算规定应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的

11、竖向承载力竖向承载力和和水平承载力水平承载力计算；计算；3 3、软弱下卧层软弱下卧层验算；验算；第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础2 2、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀 或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基；或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基；第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础第第 4 4章章 桩桩 基基 础础第第 4 4章章 桩桩 基基 础础4.1.4 4.1.4 桩基础设计内容和步骤桩基础设计内容和步骤F 收集资料收集资料F 选桩型、确定桩的基本尺寸选桩型、确定桩的基本尺寸F 确定单桩承载力确定单桩承载力F 确定群桩承载力确

12、定群桩承载力F 相关检算相关检算F桩身结构设计桩身结构设计F承台设计承台设计F 绘制施工图纸绘制施工图纸桩和桩基的分类桩和桩基的分类4.2不同的分类标准不同的分类标准桩桩基基的的分分类类单桩基础单桩基础采用一根桩（通常为大直径桩）采用一根桩（通常为大直径桩） 以承受和传递上部结构荷载的基础。以承受和传递上部结构荷载的基础。 群桩基础群桩基础由两根及以上的基桩组成的桩基础由两根及以上的基桩组成的桩基础 。第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础1、按承台与地面的相对位置分类、按承台与地面的相对位置分类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。低承台桩：

13、低承台桩：承台在地面以下承台在地面以下, ,承台本身承担承台本身承担部分荷载部分荷载第第 7 7 章章 桩桩 基基 础础2 2、按承载性状分类、按承载性状分类端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础3 3、按桩的施工方法分类、按桩的施工方法分类第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础预预 制制 桩桩灌灌 注注 桩桩锤锤 击击打打 入入 桩桩静静 压压震震 动动螺螺 旋旋 压压 入入 桩桩震震 入入 桩桩螺螺 旋旋 桩桩机械成孔机械成孔 人力挖掘人力挖掘 钻钻 孔孔 桩桩冲冲 孔孔 桩桩挖挖 孔孔 桩桩第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础1.1.桩锤桩锤: : 打入桩施工

14、第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础静力压桩静力压桩振动沉桩振动沉桩预制桩预制桩1 113m13m第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础螺旋桩机优点：施工过程中无挤土、优点：施工过程中无挤土、 无振动、噪音小，无振动、噪音小， 且桩径不受限制。且桩径不受限制。缺点：泥浆沉淀不易清除，缺点：泥浆沉淀不易清除， 影响端部承载力的影响端部承载力的 充分发挥，并造成充分发挥，并造成 较大沉降。较大沉降。 钻（冲）孔灌注桩：钻（冲）孔灌注桩：第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础优点：优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的在钢管内无水环境中沉放钢

15、筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的 质量供了保障。质量供了保障。缺点：缺点：a.a.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。 b.b.沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混 凝土尚未结硬的邻桩被剪断。凝土尚未结硬的邻桩被剪断。 对策：对策：a.a.控制提管速度；控制提管速度； b.b.采取采取“跳打跳打”顺序施工。顺序施工。 沉管灌注桩沉管灌注桩 ：第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位较

16、低的条件，最忌在含水砂层中施较低的条件，最忌在含水砂层中施工，因易引起流砂坍孔，十分危险。工，因易引起流砂坍孔，十分危险。 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础4 4、按桩身材料分类、按桩身材料分类钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩混混 凝凝 土土 桩桩预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢钢 桩桩木木 桩桩第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础倾倾 斜斜 桩桩 竖竖 直直 桩桩水平外力或弯矩不大，桩水平外力或弯矩不大，桩不长或桩身直径较大时不长或桩身直径较大时水平外力较大且方向不水平外力较大且方向不变时，可采用单向斜桩变时，可采用单向斜桩水

17、平外力较大且作用在两水平外力较大且作用在两个方向时，采用多向斜桩个方向时，采用多向斜桩注意：注意：先采用竖直桩，检算通不过时先采用竖直桩，检算通不过时 再改用倾斜桩再改用倾斜桩5 5、按桩轴方向分类、按桩轴方向分类6 6、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类（1 1）非挤土桩：）非挤土桩： 成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。 主要有：钻（冲）孔桩，挖孔桩。主要有：钻（冲）孔桩，挖孔桩。（2 2）部分挤土桩（少量挤土桩）：）部分挤土桩（少量挤土桩）： 成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩

18、。成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。 主要有：工型或主要有：工型或 H H 型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混凝土管桩。型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混凝土管桩。（3 3）挤土桩：成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，）挤土桩：成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周， 这类桩称为挤土桩。这类桩称为挤土桩。主要有：木桩、钢筋混凝土桩，闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩，主要有：木桩、钢筋混凝土桩，闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩， 沉管灌注桩。沉管灌注桩。第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础第第 4 4 章章 桩桩 基基 础础竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷

19、载下单桩的工作性能 4.34.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递 一、单桩承载力的构成一、单桩承载力的构成桩侧阻力桩侧阻力桩端阻力桩端阻力 但两者并不是步发挥的但两者并不是步发挥的 摩阻力所需位移很小摩阻力所需位移很小 端阻力需要较大位移端阻力需要较大位移; ; 不同阶段二者分担比例不同不同阶段二者分担比例不同pusuupsQQQQQQQ Qs s 桩侧摩阻力桩侧摩阻力 side frictionside frictionQ Qp p 桩端阻力桩端阻力 tip resistancetip resistance4.3 4.3 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩4.3.1 4.3.1 桩的

20、承载力分析桩的承载力分析1. 1. 竖向承载力的组成竖向承载力的组成2.2.荷载传递的基本方荷载传递的基本方程程 设桩身周长为设桩身周长为u u，从深度，从深度z z处取一处取一dzdz微段，由力的平微段，由力的平衡条件有：衡条件有：ZZZZZZNudz(NdN )0dN1u dz 设桩身横截面面积为设桩身横截面面积为A Ap p，弹性模量为，弹性模量为E Ep p，dzdz微段的变形为微段的变形为d d z z，据虎克定律有：，据虎克定律有：4.3 4.3 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩PPNLLA E ZZPPN dzdA E 代入上式有：代入上式有：4.3 4.3 轴向荷载下的单桩轴向

21、荷载下的单桩4.3 4.3 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩z是是z函数，方程的求解主要取决于二者函数，方程的求解主要取决于二者之间的关系之间的关系S0SpN0S0Sp4.3 4.3 轴向荷载下的单桩轴向荷载下的单桩3.3.摩阻力分布规律摩阻力分布规律z位移位移摩阻力摩阻力轴力轴力 1）桩端土与桩周土的刚度比； 对于中长桩，桩端土与桩周土的刚度比分别为多少时，为摩擦桩和端承型桩？ 2）桩土刚度比； 桩土刚度比愈大，传递到桩端的荷载愈大吗？ 3）桩端扩底直径与桩身直径之比； 4）桩的长径比。其刚度比愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快还是愈慢？传递到桩端的荷载愈小还是愈大？2、影响荷载传递的因素1）桩侧

22、摩阻力（1）桩侧摩阻力产生的原因：桩土相对位移（桩对土的位移、桩身压缩）；（2）桩侧摩阻力的计算3.3.桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力和桩端阻力2）桩端阻力（1）产生原因：桩端土压缩（2）端阻深度效应端阻深度效应 端承力与深度有关，存在临界深度v端阻的临界深度深度当桩端入土深度小于某一临界值时，极限端阻随深度增加，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。v端阻的临界厚度厚度当桩端持力层下存在软弱下卧层时、且桩端与软弱下卧层的距离小于某一厚度时，桩端阻力将受软弱下卧层影响而降低，这一厚度称端阻的临界厚度。(3)土的极限端阻力影响因素 土性 下卧层 持力层密度 上覆荷载4.3.2

23、 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定取决于两方面：取决于两方面： 桩身的材料强度；桩身的材料强度； 地层的支承力。地层的支承力。 设计时分别按这两方面确定后取其中的小值。如按桩设计时分别按这两方面确定后取其中的小值。如按桩的载荷试验确定，则已兼顾到这两方面。的载荷试验确定，则已兼顾到这两方面。按材料强度计算低承台桩基的单桩承载力时，可把桩按材料强度计算低承台桩基的单桩承载力时，可把桩视作视作轴心受压杆件轴心受压杆件，而且不考虑纵向压屈的影响而且不考虑纵向压屈的影响（取纵向（取纵向弯曲系数为弯曲系数为1 1），这是由于桩周存在土的约束作用之故。），这是由于桩周存在土的约束作用之故。对于通过

24、很厚的软粘土层而支承在岩层上的端承型桩或承对于通过很厚的软粘土层而支承在岩层上的端承型桩或承台底面以下存在可液化土层的桩以及高承台桩基，则应考台底面以下存在可液化土层的桩以及高承台桩基，则应考虑压屈影响。虑压屈影响。方法方法1. 1. 静载荷试验（实图）静载荷试验（实图） 静载荷试验是评价单桩静载荷试验是评价单桩承载力诸法中可靠性较高的承载力诸法中可靠性较高的一种方法。一种方法。 主 梁次 梁千 斤 顶加 压试 验 桩锚 桩( 4 根 ) 沉 降观 测 点重 物支 墩千 斤 顶加 压 沉 降观 测 点试 验 桩( a )( b )图 4 1 1 单 桩 静 载 荷 试 验 的 加 荷 装 置(

25、 a ) 锚 桩 横 梁 反 力 装 置 ； ( b ) 压 重 平 台 反 力 装 置缺点：缺点：时间长；费用高。时间长；费用高。广东最大可加载广东最大可加载3000t。挤土桩在设置后须隔一段时间才开始载荷试验挤土桩在设置后须隔一段时间才开始载荷试验。这。这是由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散，且土体是由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散，且土体因打桩扰动而降低的强度也有待随时间而部分恢复。所因打桩扰动而降低的强度也有待随时间而部分恢复。所需的需的间歇时间间歇时间：预制桩在砂类土中不得少于：预制桩在砂类土中不得少于7 7天；粉土和天；粉土和粘性土不得少于粘性土不得少于1515天；饱和软

26、粘土不得少于天；饱和软粘土不得少于2525天。灌注天。灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后才能进行。桩应在桩身混凝土达到设计强度后才能进行。 加荷分级不应少于加荷分级不应少于8级，每级加载量宜为预估极限荷级，每级加载量宜为预估极限荷载的载的1/81/10。符合下列条件之一时可终止加载：符合下列条件之一时可终止加载：1.当荷载沉降当荷载沉降(Qs)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过且桩顶总沉降量超过40mm;ssuQuQuQ图 4 10 单 桩 荷 载 沉 降 曲 线 A 陡 降 型 ； B 缓 变 型ABO2. sn+1/ sn2，且经，且经2

27、4h尚未达到稳定；尚未达到稳定；3. 25m以上的非嵌岩桩，以上的非嵌岩桩， Qs曲线呈缓变型时，桩顶总沉曲线呈缓变型时，桩顶总沉降量大于降量大于6080mm；4.在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于于100mm。单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力Qu应按下列方法确定：应按下列方法确定：1. 作荷载沉降作荷载沉降(Qs)曲线和其他辅助分析所需的曲线。曲线和其他辅助分析所需的曲线。桩顶沉降sOsaRaQu荷 载 Q10 2030 601002003006001000a1.40MNb1.50MNc1.60MNd1.70MNe1.75M

28、Nf1.80MNg1.85MNh1.90MN10152025(a)(b)图 4-12 单 桩 静 载 荷 试 验 曲 线(a)单 桩 Q-s曲 线 ； (b)单 桩 s-logt曲 线桩顶沉降s(mm)时 间 (min)2. 当陡降段明显时，取当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的相应于陡降段起点的荷载值。荷载值。3. 当出现终止加载条件第当出现终止加载条件第二款的情况，取前一级二款的情况，取前一级荷载值。荷载值。4. Qs曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量s=40mm所对应的所对应的荷载值，当桩长大于荷载值，当桩长大于40m时，宜考虑桩身的弹性压缩。时，宜考虑桩身的弹

29、性压缩。 在同一条件下，进行静载荷试验的桩数不宜少于总桩在同一条件下，进行静载荷试验的桩数不宜少于总桩数的数的1，且不应少于，且不应少于3 根。根。计算参加统计的极限承载力的平均值，当满足其极计算参加统计的极限承载力的平均值，当满足其极差不超过平均值的差不超过平均值的30%时，可取其时，可取其什么值什么值为单桩竖向极限为单桩竖向极限承载力承载力Qu？ 当极差超过平均值的当极差超过平均值的30%时，宜增加试桩数并分析时，宜增加试桩数并分析离差过大的原因，结合工程具体情况确定极限承载力离差过大的原因，结合工程具体情况确定极限承载力Qu。 对桩数为对桩数为3根及根及3根以下的柱下桩台，则取根以下的柱

30、下桩台，则取哪个值哪个值为为单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力Qu？单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 Ra=Qu/2v1、单桩承载力的一般表达式v2、粘性土中单桩的承载力方法方法2. 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定单桩承载力的一般表达式粘性土中单桩的承载力方法方法3. 规范经验公式规范经验公式isiapppaalquAqR式中式中 Ra单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值； qpa、qsia桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载 荷试验结果统计分析算得（查表）；荷试验结果统计分析算得（查表）； Ap桩底横截面面积；桩底横截面面

31、积；up桩身周边长度；桩身周边长度； li第第i层岩土的厚度。层岩土的厚度。桩侧极限摩阻力标准值桩侧极限摩阻力标准值桩端极限端阻力标准值桩端极限端阻力标准值当桩端嵌入完整或较完整的硬质岩中时，单桩竖向承当桩端嵌入完整或较完整的硬质岩中时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：载力特征值可按下式估算： Ra=qpaAp （4-23）式中式中qpa为桩端岩石承载力特征值为桩端岩石承载力特征值,可按可按建筑地基基础设建筑地基基础设计规范计规范附录附录H用岩基载荷试验方法确定，或根据室内岩用岩基载荷试验方法确定，或根据室内岩石饱和单轴抗压强度标准值按下式计算：石饱和单轴抗压强度标准值按下式计算： qpa=

32、r frk （4-24）式中式中 frk岩石饱和单轴抗压强度标准值，可按岩石饱和单轴抗压强度标准值，可按建筑建筑 地基基础设计规范地基基础设计规范附录附录J确定；确定； r折减系数。折减系数。例题例题某承台下设置了某承台下设置了3根直径为根直径为480mm的灌注桩，桩长的灌注桩，桩长10.5m，桩侧土层自上而下依次为：淤泥，厚桩侧土层自上而下依次为：淤泥，厚6m，qsia=7kPa；粉土，；粉土，厚厚2.5m，qsia=28kPa；粘土，很厚（桩端进入该层；粘土，很厚（桩端进入该层2m），），qsia=35kPa，qpa=1800kPa。试计算单桩竖向承载力特征值。试计算单桩竖向承载力特征值。

33、 isiapppaalquAqRkN600)2355 . 22867(48. 048. 0418002解：4.3.3 4.3.3 竖向荷载下的群桩效应竖向荷载下的群桩效应岩石土压力扩散深度压力扩散深度 6d端承型群桩基础摩擦型群桩基础1. 端承型群桩基础端承型群桩基础sdh=(s-d)/(2tan )图 4 1 4 端 承 型群 桩 基 础 端承型群桩基础中端承型群桩基础中各根单桩的工作性状接各根单桩的工作性状接近于独立单桩，故近于独立单桩，故1。 2摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础QQ Q Q Qs s sD( a )( b )图 4 - 1 5 摩 擦 型 桩 的 桩 顶 荷 载 通 过 侧

34、阻扩 散 形 成 的 桩 端 平 面 压 力 分 布( a ) 单 桩 ； ( b ) 群 桩dl应力重叠应力重叠沉降增加沉降增加单桩承载力下降，单桩承载力下降， 6d 大于桩距大于桩距6被倍桩径被倍桩径 m 2 条基础条基础 某些单层工业厂房桩基某些单层工业厂房桩基1.单桩沉降的组成单桩沉降的组成桩顶沉降桩身压缩量桩顶沉降桩身压缩量桩端沉降桩端沉降（1）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应 力以压力扩散角向下传递，致使桩力以压力扩散角向下传递，致使桩 端下土体压缩而产生的桩端沉降；端下土体压缩而产生的桩端沉降；（2）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产）桩端荷载引起桩端下

35、土体压缩所产 生的桩端沉降。生的桩端沉降。4.4 4.4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算2. 群桩沉降计算群桩沉降计算Gkqs i aFkqs i adFk4 =dGf kGk4a0+2ltan( b )( a )b0a0ll4b0a0b0+2 l t a n图 4 - 1 7 实 体 深 基 础 的 底 面 积( a ) 考 虑 扩 散 作 用 ； （ b ） 不 考 虑 扩 散 作 用 计算桩基础沉降时，可计算桩基础沉降时，可不考虑桩间土的压缩变形对不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单向压缩沉降的影响，采用单向压缩分层总和法按下式计算桩基分层总和法按下式计算桩基础的最终沉降量。地基

36、内的础的最终沉降量。地基内的应力分布宜采用各向同性均应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论，可按实质线性变形体理论，可按实体深基础（桩距不大于体深基础（桩距不大于6 6d）或其他方法（包括明德林应或其他方法（包括明德林应力公式方法）计算。力公式方法）计算。 4.4.2 群桩沉降的计算4.5 桩的负摩擦问题v4.5.1 产生负摩擦的条件和原因v4.5.2 负摩阻力的计算v4.5.3 减小负摩阻力的工程措施1 负摩擦的产生(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解正摩阻正摩阻负摩阻负摩阻二二 桩的负摩阻力桩的负摩阻力

37、2 负摩擦力的确定,负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力, 对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向lnNegative土位移Ss桩位移Sp-+摩阻力轴向力N0znzntgkq4.5.2 负摩阻力的计算v1、中性点的确定v2、负摩阻力强度v1）软土和中等强度土v2）v3、下拉荷载的计算4.7 桩的平面布置原则v4.7.1 一般原则 v4.7.2 布桩方法举例4-9 桩基础设计v桩基础设计的主要内容桩基础设计的主要内容选择桩的类型选择桩的类型确定桩的规格与单桩承载力确定桩的规格与单桩承载力计算桩的数量和平面布置计算桩的数量和平面布置桩基础验算桩基础验算桩

38、承台设计桩承台设计选择桩的类型v确定桩的承载性状确定桩的承载性状桩基等级与规模桩基等级与规模上部结构荷载大小上部结构荷载大小工程地质剖面工程地质剖面土层性质与厚度土层性质与厚度v选择桩的材料与施工方法选择桩的材料与施工方法材料供应材料供应施工水平施工水平工期与造价工期与造价场地环境场地环境确定桩的规格与单桩承载力v确定桩的规格确定桩的规格桩的长度桩的长度: :根据持力层埋深确定，桩端进入持力层深度根据持力层埋深确定，桩端进入持力层深度为：对于粘性土、粉土不宜小于为：对于粘性土、粉土不宜小于2d2d；对于砂土不宜小于；对于砂土不宜小于1.5d1.5d；对于碎石土不宜小于；对于碎石土不宜小于d d

39、；当存在软弱下卧层时，桩；当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度一般不宜小于基以下硬持力层厚度一般不宜小于4d4d桩的截面尺寸桩的截面尺寸: :单桩荷载、施工条件等单桩荷载、施工条件等v确定单桩承载力确定单桩承载力荷载试验荷载试验经验方法经验方法计算桩的数量和平面布置v桩的数量桩的数量建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范设计：设计：轴心荷载作用：轴心荷载作用：偏心荷载作用：偏心荷载作用：akkRGFnakkRGFn计算桩的数量和平面布置v考虑的因素考虑的因素上部结构荷载特点上部结构荷载特点荷载的性质荷载的性质v桩中心距：桩中心距：一般为（一般为（3434）d dv桩的平面布置桩的平面布置

40、尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合，使基桩受力均匀重合，使基桩受力均匀独立基础的桩采用对称布置，条基采用行列或交叉布独立基础的桩采用对称布置，条基采用行列或交叉布置，筏基或箱基宜将桩布置在墙下或梁（肋）下，对置，筏基或箱基宜将桩布置在墙下或梁（肋）下，对于大直径桩可采用一柱一桩于大直径桩可采用一柱一桩桩离承台边缘净距应不小于桩离承台边缘净距应不小于1/2d1/2d桩基础验算v单桩承载力验算单桩承载力验算中心荷载作用中心荷载作用偏心荷载作用偏心荷载作用水平力作用下水平力作用下nkkkGFQ2maxk2maxkkkkmaxniyixxx

41、MyyMGFQyxFkxMkyMiyixmaxx作用于承台底面的外力对通过桩作用于承台底面的外力对通过桩群形心的群形心的x、y轴的力矩设计值轴的力矩设计值kkyxMM 、iiyx、第第I根桩至根桩至x、y轴的距离，轴的距离，m合力合力 对对x、y轴的偏心，轴的偏心，myxeGFMxyeGFMyxee 、GF nHHkik(2)单桩承载力验算单桩承载力验算轴心竖向力作用下：轴心竖向力作用下：QkRa (4-80)偏心竖向力作用下：偏心竖向力作用下： QkRa (4-80) Qkmax1.2Ra (4-81)水平力作用下：水平力作用下： Hik RHa抗震设防区抗震设防区Qk1.25RaQkmax

42、1.5Ra桩基础验算v桩基中软弱下卧层验算桩基中软弱下卧层验算对于对于 的群桩基础，按下式验算软弱下卧层：的群桩基础，按下式验算软弱下卧层：dS6qukizqztgtBtgtAlqBAGFisikz2220000kkz作用于软弱下卧层顶面的附加应力，作用于软弱下卧层顶面的附加应力，kN/m2软弱层顶面以上土层重度厚度的加权平均值，软弱层顶面以上土层重度厚度的加权平均值，kN/m3i软弱下卧层经深度修正的地基承载力标准值，软弱下卧层经深度修正的地基承载力标准值， kN/m2wukqz地面至软弱层顶面的深度，地面至软弱层顶面的深度， mq地基承载力分项系数，取地基承载力分项系数，取1.6500BA

43、、桩群外缘矩形面积的长、短边，桩群外缘矩形面积的长、短边，m桩端硬持力层压力扩散角桩端硬持力层压力扩散角zltA0At桩基础验算v桩基中软弱下卧层验算桩基中软弱下卧层验算对于对于 ，各桩端的压力扩散线不相交于硬持力层中，各桩端的压力扩散线不相交于硬持力层中时，即硬持力层厚度时，即硬持力层厚度 的群桩基础，以及的群桩基础，以及单桩基础，验算软弱下卧层时单桩基础，验算软弱下卧层时 按下式计算：按下式计算：cot21eadstdS6z2tan24tDlquNeisikzN桩顶轴向压力设计值，桩顶轴向压力设计值，kN桩端等代直径桩端等代直径m ，对于圆形桩，对于圆形桩 ；方形桩方形桩 （b为桩的边长）

44、；为桩的边长）；eDbDebDe13. 1zlt桩基础验算v桩基沉降计算桩基沉降计算桩基内任意点的最终沉降量可用角点法计算：桩基内任意点的最终沉降量可用角点法计算：矩形基础中心沉降：矩形基础中心沉降：nisijijiijijmjojeeEzzpss1)1()1(1nisiiiiioeeEzzpss1)1()1(桩承台设计v桩承台的作用桩承台的作用把多根桩联结成整体，共同承受上部荷载把多根桩联结成整体，共同承受上部荷载把上部荷载通过承台传到各桩上把上部荷载通过承台传到各桩上类似浅基础类似浅基础承台效应承台效应v桩承台的类型桩承台的类型高桩承台高桩承台低桩承台低桩承台桩承台设计v承台的构造要求承台

45、的构造要求承台最小宽度不应小于承台最小宽度不应小于500mm500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘伸出部分不应小于桩的直径或边长，且边缘伸出部分不应小于150mm150mm，对于条形承台，对于条形承台梁边缘伸出部分不应小于梁边缘伸出部分不应小于75mm75mm承台混凝土强度等级不宜小于承台混凝土强度等级不宜小于C15C15，采用，采用2 2级钢筋时，混凝土强度等级钢筋时，混凝土强度等级不宜小于级不宜小于C20C20。承台底面钢筋混凝土保护层厚度不宜小于。承台底面钢筋混凝土保护层厚度不宜小于70mm70mm，当设素混凝土垫层时，保护层厚度

46、可适当减小，一般不小于当设素混凝土垫层时，保护层厚度可适当减小，一般不小于40mm40mm，素混凝土垫层厚度宜为素混凝土垫层厚度宜为100mm100mm，强度等级为，强度等级为C7.5C7.5 C10C10，对于三桩，对于三桩承台应按三向板带均匀配筋，最里面三根钢筋相交围成三角形，应承台应按三向板带均匀配筋，最里面三根钢筋相交围成三角形，应位于柱截面范围内位于柱截面范围内桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩，不宜小于桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩，不宜小于100mm100mm，对于中直径，对于中直径桩不宜小于桩不宜小于50mm50mm。桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于。桩顶主筋应伸入承台内，

47、其锚固长度不宜小于3030倍主筋直径，对于抗拔桩不应小于倍主筋直径，对于抗拔桩不应小于4040倍主筋直径。在确定承台底标倍主筋直径。在确定承台底标高时，对于灌注桩应注意从施工桩顶下约高时，对于灌注桩应注意从施工桩顶下约50mm50mm的高度不能利用的高度不能利用桩承台设计v承台计算承台计算承台冲切计算承台冲切计算v柱对承台冲切计算柱对承台冲切计算v基桩对承台冲切计算基桩对承台冲切计算承台斜截面受剪切力的计算承台斜截面受剪切力的计算内力与配筋计算内力与配筋计算2.承台受冲切计算承台受冲切计算(1)柱对承台的冲切柱对承台的冲切000002hfahabFthpxcyycxlilNFF2.084.00

48、0 xx2.084.000yy式中式中 Fl扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体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，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，冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹角不小于锥体与承台底面的夹角不小于45； hp受冲切承载力截面高度影响系受冲切承载力截面高度影响系数，当数，当h不大于不大于800mm时，时，hp取取1.0， 当当h大于等于大于等于2000mm时，时，hp取取0.9，其，其间按线性内插法取用

49、；间按线性内插法取用； ft承台混凝土轴心抗拉强度承台混凝土轴心抗拉强度设计值；设计值； h0冲切破坏锥体的有效高冲切破坏锥体的有效高 度；度； 0 x、0y冲切系数；冲切系数； 0 x、0y冲跨比，冲跨比，0 xa0 xh0、0ya0yh0，a0 x、a0y为柱边或变阶处至桩边的水平距离；当为柱边或变阶处至桩边的水平距离；当a0 x（a0y）h0时，时，a0 x（a0y）h0； 柱根部轴力设计值；柱根部轴力设计值；Ni冲切破坏锥体范围内各冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。桩的净反力设计值之和。 (2)角桩对承台的冲切角桩对承台的冲切1)矩形承台受角桩冲切矩形承台受角桩冲切011112

50、122hfacacNthpxyyxl2 . 056. 011xx2 . 056. 011yy式中式中Nl扣除承台和其上填土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时扣除承台和其上填土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值；的竖向力设计值；1x、1y角桩冲切系数；角桩冲切系数；1x、1y角桩冲跨比，其值满足角桩冲跨比，其值满足0.21.0，1xa1xh0、1ya1yh0；c1、c2从角桩内边缘至承台外边缘的距离；从角桩内边缘至承台外边缘的距离； a1x、a1y从承台底角桩内边从承台底角桩内边缘引缘引45冲切线与承台顶面或承冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至角桩内边缘的台变阶处相交点至

51、角桩内边缘的水平距离；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。2)三桩三角形承台受角桩冲切三桩三角形承台受角桩冲切底部角桩底部角桩 01111112tan2hfacNthpl2 .056.01111顶部角桩顶部角桩 02122122tan2hfacNthpl2 .056.01212式中式中 11、12角桩冲跨比，角桩冲跨比，11a11h0、12a12h0； a11、a12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冲切线冲切线与 承 台 顶 面 相 交 点 至 角 桩 内 边 缘 的 水 平 距 离 ； 当与 承 台 顶 面 相 交 点 至 角 桩

52、内 边 缘 的 水 平 距 离 ； 当柱 位 于 该柱 位 于 该 4 5 线 以 内 时 ， 则 取 柱 边 与 桩 内 边 缘 连线 以 内 时 ， 则 取 柱 边 与 桩 内 边 缘 连线为冲切锥体的锥线。线为冲切锥体的锥线。对圆柱和圆桩，计算时可将圆对圆柱和圆桩，计算时可将圆形截面按等周长原则换算成正方形形截面按等周长原则换算成正方形截面，即取方形截面边长截面，即取方形截面边长b=0.8d（d为圆形截面直径）。为圆形截面直径）。3. 承台受剪切计算承台受剪切计算柱下桩基独立承台应分别柱下桩基独立承台应分别对柱边和桩边、变截面和桩边对柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面进行受剪计联线

53、形成的斜截面进行受剪计算。当柱边外有多排桩形成多算。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，尚应对每个个剪切斜截面时，尚应对每个斜截面进行验算。斜截面进行验算。 00hbfVths0.175.1式中式中 V扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；组合时斜截面的最大剪力设计值； hs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，hs（800h0）1/4，当当h0小于小于800mm时，时，h0取取800mm，当，当h0大于大于2000mm时，时，h0取取2000mm； 00hbfVths0.175.1剪切系数；剪

54、切系数；计算截面的剪跨比，计算截面的剪跨比，xax/ h0，yay/ h0。此处，。此处，ax、ay 为柱边或承台变阶处至为柱边或承台变阶处至x、y方向计算一排桩的桩边的水平距方向计算一排桩的桩边的水平距 离，离，当当3时，取时，取3；b0承台计算截面处的计算宽度；承台计算截面处的计算宽度； h0计算宽度处的承台有效高度。计算宽度处的承台有效高度。 阶形承台斜截面受剪切力计算阶形承台斜截面受剪切力计算当当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，对每个斜截面都应进行抗剪承载力计算柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，对每个斜截面都应进行抗剪承载力计算对于阶梯形承台应分别在变阶处（对于阶梯形承台应分别在

55、变阶处（ A1A1， B1B1）及柱边处（）及柱边处（ A2A2， B2B2）进行斜截面抗剪承载力计算：进行斜截面抗剪承载力计算：01hxa02h2ybxxyy2A2A1A1A1B1B2B2B1yb1xa2xa1xb2xb1ya2ya 计算计算A1A1， B1B1的斜截面受剪时，其截面有效高度均为的斜截面受剪时，其截面有效高度均为 ，截面计算，截面计算宽度分别为宽度分别为01h1yb1xb 计算计算A2A2， B2B2的斜截面受剪时，其截面有效高度均为的斜截面受剪时，其截面有效高度均为 ，截面，截面计算宽度分别为计算宽度分别为0201hh 02010220110hhhbhbbyyy对对A2A202010220110hhhbhbbxxx对对B2B2承台斜截面受剪切力的计算对于锥形承台应对对于锥形承台应对 A AA A， B BB B两个斜截面抗剪承载力计算，两个斜截面抗剪承载力计算，截面有效高度均为截面有效高度均为 ，截面计算宽度为：，