(2014.12.2)2011级港航： 桩基工程：第三章 抗压群桩.ppt

1、2 岩石岩石土荷载传递荷载传递群桩承载力是否等于单桩承载力之和？群桩承载力是否等于单桩承载力之和？ 实际工程中桩基础是由多根基实际工程中桩基础是由多根基桩组成，上部由承台连接。由三根桩组成，上部由承台连接。由三根和三根以上的桩组成的桩基础称为和三根以上的桩组成的桩基础称为群桩基础群桩基础。作用：作用：1、加强土层、加强土层 2、将荷载传递到更深土层中、将荷载传递到更深土层中4 n端承型群桩的荷载传递端承型群桩的荷载传递 桩底持力层刚硬，桩的贯入量小。桩底持力层刚硬，桩的贯入量小。，不必考虑群桩效应。不必考虑群桩效应。 n摩擦型群桩的荷载传递摩擦型群桩的荷载传递 桩顶作用荷载通过侧阻传至桩周土体

2、，并经桩顶作用荷载通过侧阻传至桩周土体，并经扩散使桩底压力分布范围比桩身截面大很多。当扩散使桩底压力分布范围比桩身截面大很多。当桩距小于某距离桩距小于某距离时（时（一般为一般为6d），桩底应力扩散），桩底应力扩散面积交叉重叠，与原来单桩端应力叠加，使群桩面积交叉重叠，与原来单桩端应力叠加，使群桩桩底地基所受压应力比单桩大，为满足桩底地基桩底地基所受压应力比单桩大，为满足桩底地基压应力不超过地基承载力，故压应力不超过地基承载力，故第一节第一节 群桩的荷载传递特性与破坏模式群桩的荷载传递特性与破坏模式5 规范规范 4.1.2 4.1.2 条条 ：港口工程桩基规范港口工程桩基规范（JTS167- 4

3、 -12） 第一节第一节 群桩的荷载传递特性与破坏模式群桩的荷载传递特性与破坏模式6 n群桩破坏模式群桩破坏模式 当桩数量及入土深度一定，当当桩数量及入土深度一定，当桩距桩距 3d 时，桩间土时，桩间土被桩完全夹住，形成被桩完全夹住，形成实体深基础实体深基础 整体破坏。整体破坏。 当当6d 桩距桩距 3d 时时, ,由各根桩局部刺入破坏，进而导由各根桩局部刺入破坏，进而导致群桩破坏；粘性土首先是外角桩受荷达到最大值，刺入致群桩破坏；粘性土首先是外角桩受荷达到最大值，刺入变形，再逐步发展到全部基桩变形，再逐步发展到全部基桩刺入破坏刺入破坏。 第一节第一节 群桩的荷载传递特性与破坏模式群桩的荷载传

4、递特性与破坏模式单桩竖向承载力特征值累加法单桩竖向承载力特征值累加法 当群桩的基桩为当群桩的基桩为时，其承载力为各单桩承时，其承载力为各单桩承载力之和。载力之和。 当基桩为当基桩为时，由于应力叠加，其承载力小时，由于应力叠加，其承载力小于单桩承载力之和。于单桩承载力之和。群桩承载力群桩承载力与与各单桩承载力之和各单桩承载力之和的比值称为的比值称为 或或 表示。表示。 该法有该法有应力扩散法应力扩散法与与等效实体法等效实体法两种计算模式。两种计算模式。工民建与道桥行业多采用实体深基础法工民建与道桥行业多采用实体深基础法。max11/32 tanssAdsl maxssmax1A 9 1. 1.群

5、桩效率（折减）系数群桩效率（折减）系数 ( ( ) )和沉降比和沉降比 当桩距当桩距3D S pci - p0ipi 5 10 cm30cm 1.0d 15cm 50cmd弯曲破坏弯曲破坏冲切破坏冲切破坏斜压破坏斜压破坏纯剪破坏纯剪破坏桩基承台的受力及破坏形式可参考上图的浅基础：柱下钢桩基承台的受力及破坏形式可参考上图的浅基础：柱下钢筋混凝土基础筋混凝土基础 桩基承台按照桩基承台按照混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范进行进行 。（1 1）柱下桩基独立承台：）柱下桩基独立承台：四四 承台结构设计承台结构设计iixyNM 多柱矩形承台的弯矩计算截面取在多柱矩形承台的弯矩计算截面取在iiyxNM

6、式中：式中： Mx、 My 分别为垂直于分别为垂直于 x 轴和轴和 y 轴方向计算截面处轴方向计算截面处 的弯矩设计值；的弯矩设计值； xi、 y i 分别为垂直于分别为垂直于 y 轴和轴和 x 轴到相应的计算截面轴到相应的计算截面 线的距离；线的距离； Ni 当不考虑承台效应时第当不考虑承台效应时第 i 根桩竖向总反力设计值。根桩竖向总反力设计值。 iixyNM iiyxNM （2 2）箱形承台和筏形承台：）箱形承台和筏形承台：见有关参考文献见有关参考文献四四 承台结构设计承台结构设计（3 3）柱下条形承台梁：）柱下条形承台梁：承台梁按弹性地基梁计算承台梁按弹性地基梁计算（4 4）墙下条形承

7、台梁：）墙下条形承台梁：按倒置弹性地基梁计算按倒置弹性地基梁计算 柱下桩基独立承台冲切破坏方式包括柱下桩基独立承台冲切破坏方式包括柱对承台的冲切柱对承台的冲切和和角桩对承台的冲切角桩对承台的冲切。自柱（墙）边和承台变阶自柱（墙）边和承台变阶处至相应桩顶边缘所构成的截锥体。锥体斜面与承台底面夹处至相应桩顶边缘所构成的截锥体。锥体斜面与承台底面夹角不小于角不小于4545。 为通过为通过柱柱边（墙边）与边（墙边）与桩桩边连线形成的边连线形成的：抗剪宽度为：承台宽度抗剪宽度为：承台宽度bx或长度或长度by。柱对承台的冲切计算柱对承台的冲切计算00c0c00c00c00c00c)()(2)(2)(22)

8、2(22)2(2hahabhahhab/hahh/habbAxyxyxcyc 自柱（墙）边和承台变阶处至相应桩顶边自柱（墙）边和承台变阶处至相应桩顶边缘所构成的截锥体。缘所构成的截锥体。为通过为通过柱柱边（墙边）与边（墙边）与桩桩边连线形成的边连线形成的，抗剪宽度为：承台宽度，抗剪宽度为：承台宽度 b0y 或长度或长度 b0 x 。四四 承台结构设计承台结构设计 （示意图见前）（示意图见前）thp000y0c0 x)()( 2fhahabFxcyl ilNFF 受冲切计算受冲切计算 式中：式中： Fl 为扣除承台及以上填土自重，为扣除承台及以上填土自重， 上相应于荷上相应于荷 载效应基本组合的

9、载效应基本组合的； h0 为冲切破坏锥体的有效高度；为冲切破坏锥体的有效高度； ft 混凝土抗拉强度；混凝土抗拉强度； hp 为受冲切承载力截面高度影响系数，按有关规定取值；为受冲切承载力截面高度影响系数，按有关规定取值； 0 x、 0y 为冲跨比，为冲跨比， 0 x= a0 x/h0 ，0y= a0y/h0 ; 当当 a0 x（a0y） 0.2 h0 时时, 取取a0 x（a0y）= h0 F 为作用于承台顶的竖向荷载设计值；为作用于承台顶的竖向荷载设计值； Ni 为冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计为冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计 值之和。值之和。00c0c00c00c00c00c)(

10、)(2)(2)(22)2(22)2(2hahabhahhab/hahh/habbAxyxyxcyc )20(84000y./.y )20(84000./.xx 四四 承台结构设计承台结构设计 （示意图见前）（示意图见前）0thp111121)2(c)2(2hfaacNxyyxl ）（205600 x11.h.x （对位于（对位于柱冲切破坏锥体以外柱冲切破坏锥体以外的基桩，按的基桩，按下式计算该承台受基桩冲切的承载力）下式计算该承台受基桩冲切的承载力） 式中：式中： Nl 为扣除承台及以上填土自重后的为扣除承台及以上填土自重后的相应于荷相应于荷 载效应基本载效应基本 组合的组合的；(角桩的净反力

11、角桩的净反力) 1x、 1y 分别为角桩冲切系数；分别为角桩冲切系数； c1、c2 分别为从角桩内边缘至承台外边缘的距离；分别为从角桩内边缘至承台外边缘的距离； a1x、a1y 分别为从角桩内边缘引分别为从角桩内边缘引45冲切线与承台顶面相交点至角桩内边冲切线与承台顶面相交点至角桩内边 缘的水平距离；缘的水平距离； hp 、h0 、ft 含义同前。含义同前。 （2 2）四桩（含四桩）以上矩形承台）四桩（含四桩）以上矩形承台计算计算）（205600y11y.h. 为通过为通过柱柱边（墙边）与边（墙边）与桩桩边连线形成的边连线形成的，抗剪宽度为：承台宽度，抗剪宽度为：承台宽度 b0y 或长度或长度

12、 b0 x 。四四 承台结构设计承台结构设计 （示意图见前）（示意图见前）00thbfVhs 01751. （柱下（柱下柱基独立承台的抗剪计算在小剪跨柱基独立承台的抗剪计算在小剪跨比的条件下具有深梁特征比的条件下具有深梁特征） 1 1）剪切破坏面为通过）剪切破坏面为通过柱柱边（墙边）与边（墙边）与桩桩边连线形成的斜截面边连线形成的斜截面2 2）斜截面受承载力按下式验算）斜截面受承载力按下式验算 式中：式中： V 为扣除承台及以上填土自重后相应于荷为扣除承台及以上填土自重后相应于荷 载效应基本载效应基本 组合时斜截组合时斜截 面的最大剪力面的最大剪力； 为剪切系数；为剪切系数；b0 、 h0 承

13、台计算截面处的计算宽度与高度；承台计算截面处的计算宽度与高度； hs 为受剪切承载力截面高度影响系数，为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， x = ax /h0，y = ay /h0；ax、ay为柱边为柱边（墙边）（墙边） 或承台变阶处至或承台变阶处至 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， 当当 3时，取时，取3.0。410hs)800(h/ No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料桩型、桩长、断面桩型、桩长、断面桩数和布置桩数和布置验算单桩承载力验算单桩承载力桩基沉降验算桩基沉降验算承台与桩身设计计算承台与桩身设计计算

14、设计结束设计结束单桩承载力特征值单桩承载力特征值RaNo荷载、持力层、相邻建筑荷载、持力层、相邻建筑根据施工条件决定桩根据施工条件决定桩型型根据持力层深度确定根据持力层深度确定桩长桩长根据荷载大小决定桩根据荷载大小决定桩截面截面桩端进入持力层深度：桩端进入持力层深度：13d，进入较好岩体，进入较好岩体0.5m。桩端下持力层。桩端下持力层厚度厚度 4d。根据第二节的方法确根据第二节的方法确定单桩承载力特征值定单桩承载力特征值1单桩的静载荷试验单桩的静载荷试验2 其他现场试验其他现场试验3原位测试原位测试4 经验方法经验方法初估桩数初估桩数nFk 竖向荷载效应的标竖向荷载效应的标准组合准组合Gk

15、设计地面下承台底设计地面下承台底面以上结构和土的自面以上结构和土的自重，容重用重，容重用20kN/m3桩距桩距 摩擦桩一般摩擦桩一般3d扩底灌注桩扩底灌注桩扩底直径扩底直径的的1.5倍倍群桩承载力合力作用群桩承载力合力作用点与长期荷载的重心点与长期荷载的重心重合重合akkRGFn 承载力验算采用正常承载力验算采用正常使用极限状态下荷载使用极限状态下荷载效应的标准组合效应的标准组合沉降验算采用正常使沉降验算采用正常使用极限状态下荷载效用极限状态下荷载效应的准永久组合应的准永久组合承台和桩身强度验算承台和桩身强度验算时采用正常使用极限时采用正常使用极限状态下荷载效应的基状态下荷载效应的基本组合本组

16、合承台尺寸、厚度承台尺寸、厚度承台的抗冲切、抗弯、承台的抗冲切、抗弯、抗剪验算抗剪验算钢筋混凝土桩的配筋钢筋混凝土桩的配筋等设计等设计54 （1 1）基底总荷载不超过桩基承载力与桩间土分担荷载的总和；）基底总荷载不超过桩基承载力与桩间土分担荷载的总和；（2 2）地基计算变形量小于建筑物容许变形值；）地基计算变形量小于建筑物容许变形值；（3 3）满足水平荷载作用下建筑物抗倾覆和抗滑移稳定性要求。）满足水平荷载作用下建筑物抗倾覆和抗滑移稳定性要求。 桩基础设计是根据荷载、地质及水文等条件，拟定承台桩基础设计是根据荷载、地质及水文等条件，拟定承台标高和尺寸、桩材料、直径、长度、数量和在平面上的排标高

17、和尺寸、桩材料、直径、长度、数量和在平面上的排列等。设计过程中要满足力学与使用功能上的需求，同时列等。设计过程中要满足力学与使用功能上的需求，同时要考虑技术上的可能性和是否经济等因素。要考虑技术上的可能性和是否经济等因素。55 桩型选择需考虑因素包括地质条件、建筑物荷载条件、结桩型选择需考虑因素包括地质条件、建筑物荷载条件、结构特点、打桩与施工条件等，还需进行技术经济比较。确定构特点、打桩与施工条件等，还需进行技术经济比较。确定桩型时应避免同一建筑物同时采用端承桩和摩擦桩桩型时应避免同一建筑物同时采用端承桩和摩擦桩 。 桩的长度指从承台底面至桩端的距离，再考虑桩顶嵌入桩的长度指从承台底面至桩端

18、的距离，再考虑桩顶嵌入承台深度和桩尖尺寸，所以确定桩长主要是确定桩端持力层承台深度和桩尖尺寸，所以确定桩长主要是确定桩端持力层和桩端进入持力层深度。坚硬岩层、中密以上的砂层，及孔和桩端进入持力层深度。坚硬岩层、中密以上的砂层，及孔隙比小于隙比小于0.7、压缩系数小于、压缩系数小于0.25Mpa，液性指数小于，液性指数小于1.0的的粘性土都可做桩基持力层。粘性土都可做桩基持力层。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计56 桩端进入持力层的深度根据地质条件、荷载及施工工艺确桩端进入持力层的深度根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径定，宜为桩身直径 的的13倍。灌注桩在黏性土、粉土中不

19、宜倍。灌注桩在黏性土、粉土中不宜小于小于2 d ，砂土不宜小于，砂土不宜小于1.5 d，在碎土类土中不宜小于，在碎土类土中不宜小于 1 d，当，当存软弱下卧层时，桩基以下硬持力层的厚度一般不宜小于存软弱下卧层时，桩基以下硬持力层的厚度一般不宜小于3d ；嵌岩桩嵌入完整和较完整的未风化、微风化和中等风化硬质嵌岩桩嵌入完整和较完整的未风化、微风化和中等风化硬质岩体的最小深度不宜小于岩体的最小深度不宜小于0.5 m。 当硬持力层较厚，且施工条件许可时，桩端全断面进入持当硬持力层较厚，且施工条件许可时，桩端全断面进入持力层的深度力层的深度。 确定桩的长度时，还应同时考虑桩的制作、运输、沉桩设确定桩的长

20、度时，还应同时考虑桩的制作、运输、沉桩设备的能力等因素。备的能力等因素。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计57 初步设计时单桩竖向承载力特征值可由经验公式计算；重初步设计时单桩竖向承载力特征值可由经验公式计算；重要的工程，应通过单桩静载荷试验确定。要的工程，应通过单桩静载荷试验确定。 桩数可按上部结构荷载和单根桩竖向承载力特征值确定。桩数可按上部结构荷载和单根桩竖向承载力特征值确定。中心荷载时，桩数中心荷载时，桩数 按下式计算：按下式计算： 式中：式中：为相应于荷载效应标准组合时作用于桩基承台顶面的为相应于荷载效应标准组合时作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；竖向力设计值；为桩基承台自

21、重及承台上土自重标准值；为桩基承台自重及承台上土自重标准值；为单桩竖向承载力特征值。为单桩竖向承载力特征值。aRGFn 竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计 偏心荷载时，由于桩基中各项受力不均匀，因此应适当增偏心荷载时，由于桩基中各项受力不均匀，因此应适当增加桩数量，增加数量为按上式确定的桩数加桩数量，增加数量为按上式确定的桩数（10% 20%）。）。 以上选定的桩数在经过平面布置和单桩受力验算后，可能有以上选定的桩数在经过平面布置和单桩受力验算后，可能有增减。桩的布置间距：桩的最小中心距应符合下增减。桩的布置间距：桩的最小中心距应符合下 “桩的最小桩的最小中心距中心距” 规定。对于大

22、规定。对于大面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最小中面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最小中心心距宜按表列数值适当加大。扩底灌注桩除应符合表距宜按表列数值适当加大。扩底灌注桩除应符合表“桩的最小中桩的最小中心距心距”要求外，尚应满足下要求外，尚应满足下 “灌注桩灌注桩最小中心距最小中心距” 规规定。定。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计 非挤土非挤土 / 部分挤土灌注桩部分挤土灌注桩3.0 d / 3.5 d3.0 d挤土挤土灌注桩灌注桩穿越非饱和土穿越非饱和土4.0 d3.5 d穿越饱和软土穿越饱和软土4.5 d4.0 d挤土预制桩挤土预制桩3.5 d3.0 d打入式敞口管桩和打入式敞口管桩和

23、 H 形钢桩形钢桩3.5 d3.0 d竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计60 2、设计步骤、设计步骤钻、挖孔扩底桩钻、挖孔扩底桩 2.0 D 或或 D + 2 m ( 当当 D 2 m 时时 ) 1.5 D 或或 D + 1.5 m ( 当当 D 2 m 时时 ) 沉管沉管夯扩夯扩灌注桩灌注桩 非饱和土非饱和土 2.2 D 且且 4.0 d 2.0 D 且且 3.5 d 饱和软土饱和软土 2.5 D 且且 4.5 d 2.2 D 且且 4.0 d 竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计2、设计步骤、设计步骤 桩的排列方式可采用行列式或梅花形布置，如下图所示。桩的排列方式可采用行

24、列式或梅花形布置，如下图所示。对受力条件而言，梅花形布置即第二行错半个桩中心距排列较对受力条件而言，梅花形布置即第二行错半个桩中心距排列较好；对施工方便而言，行列式简单。布桩时应力求各桩受力均好；对施工方便而言，行列式简单。布桩时应力求各桩受力均匀，并做到既发挥每根桩的作用，又节约承台材料和方便施工。匀，并做到既发挥每根桩的作用，又节约承台材料和方便施工。yyx(a)(b)竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计 桩承台的作用是把多根桩联接成一整体，共同承受上部荷桩承台的作用是把多根桩联接成一整体，共同承受上部荷载，同时把上部结构荷载通过桩承台传到各根桩桩顶。应验算载，同时把上部结构荷载通

25、过桩承台传到各根桩桩顶。应验算低桩承台中的各单桩竖向承载力，有桩基中心受压与偏心受压低桩承台中的各单桩竖向承载力，有桩基中心受压与偏心受压两种验算方法，方法见前两种验算方法，方法见前。 把群桩视为假想实体深基础，验算桩底扩散平面的地基强把群桩视为假想实体深基础，验算桩底扩散平面的地基强度，方法见前；桩基沉降验算采用单向压缩分层总和法，方法度，方法见前；桩基沉降验算采用单向压缩分层总和法，方法见前。见前。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计63 对于钢筋混凝土预制桩，根据桩在起吊、运输、锤击应力对于钢筋混凝土预制桩，根据桩在起吊、运输、锤击应力 以及工作受压条件最不利情况下，进行桩身强度

26、及抗裂度计算。以及工作受压条件最不利情况下，进行桩身强度及抗裂度计算。 考虑预制桩吊运时可能受到振动和冲击的影响，计算吊运考虑预制桩吊运时可能受到振动和冲击的影响，计算吊运 弯矩和吊运拉力时可将桩身自重乘以弯矩和吊运拉力时可将桩身自重乘以1.5 的动力系数。的动力系数。 桩基础承台应有足够的强度和刚度，能将各桩连成整体，并桩基础承台应有足够的强度和刚度，能将各桩连成整体，并 能将上部结构荷载可靠地传给各个基桩。能将上部结构荷载可靠地传给各个基桩。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计64 桩基础承台应有足够的强度和刚度，能将各桩连成整体，桩基础承台应有足够的强度和刚度，能将各桩连成整体，

27、并能将上部结构荷载可靠地传给各桩。并能将上部结构荷载可靠地传给各桩。 承台的平面尺寸按桩的平面布置确定，边桩的中心距离承承台的平面尺寸按桩的平面布置确定，边桩的中心距离承台边不应小于桩的直径。承台的厚度按台边不应小于桩的直径。承台的厚度按及及条件确定，条件确定，一般不小于一般不小于 30 cm，混凝土标号不低于，混凝土标号不低于 C15。冲切计算时，包。冲切计算时，包括括和和两种情况。两种情况。 承台的配筋按内力计算确定。墙下桩基为梁式承台，可按承台的配筋按内力计算确定。墙下桩基为梁式承台，可按连续梁计算；柱下单独桩基承台，或整个建筑物下片筏板加桩连续梁计算；柱下单独桩基承台，或整个建筑物下片

28、筏板加桩基，为板式承台，其配筋可按双向正交板计算。基，为板式承台，其配筋可按双向正交板计算。竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计65 （一）（一） 基本资料基本资料 （1）作用到基础面处的柱荷载。轴向力）作用到基础面处的柱荷载。轴向力N = 2850 KN ,弯矩弯矩M = 395 KNm 。基础顶面距离设计地面。基础顶面距离设计地面0.5 m ，承台底面埋深，承台底面埋深 D = 2.0 m 。 （2）场地地基土。建设场地表层为松散杂填土，厚）场地地基土。建设场地表层为松散杂填土，厚 2.0 m ，以下为灰色黏土，厚以下为灰色黏土，厚8.5 m，再下为灰黄色粉质黏土，未穿透。，再下为

29、灰黄色粉质黏土，未穿透。土的物理力学性质指标见下表土的物理力学性质指标见下表3。地下水位在地面以下。地下水位在地面以下2.0 m。 （3）进行了桩的静载荷试验，其）进行了桩的静载荷试验，其 Q s 曲线如图曲线如图2 所示。所示。 竖向荷载下的桩基础设计竖向荷载下的桩基础设计4=50NMaQ杂填土d灰色黏土灰黄色粉质黏土bc土层名称土层名称层层厚厚hi (m)( %)(kN/m)GeL%p%IpILSr(%)c(KPa)/。1-2(MPa-1)Es(MPa)FaKPa人工填土人工填土（杂填土）（杂填土）2.016.0黏土黏土（灰色）（灰色）8.538.218.92.731.038.218.41

30、9.81.095.618200.414.88110粉质黏土粉质黏土（灰黄色）（灰黄色）4.03.65.226.719.62.710.7532.717.7150.696.512210.257.08.212.022067 3 3、例、例 题：题：设计钢筋混凝土预制桩基础设计钢筋混凝土预制桩基础（3）进行了桩的静载荷试验，其）进行了桩的静载荷试验，其 Q s 曲线如下图所示。曲线如下图所示。 荷重荷重 Q (KN)沉降量沉降量S (mm)4=50NMaQ杂填土d灰色黏土灰黄色粉质黏土bc68 根据地基条件和施工设备，采用钢筋砼预制方桩，以灰黄根据地基条件和施工设备，采用钢筋砼预制方桩，以灰黄色粉质黏

31、土作为桩基持力层，桩的全断面（桩尖处断面最大的色粉质黏土作为桩基持力层，桩的全断面（桩尖处断面最大的位置）进入持力层位置）进入持力层1.45 m，桩顶伸入承台，桩顶伸入承台5 cm，则桩长，则桩长 l = 10m，桩截面尺寸取桩截面尺寸取 30 cm30 cm。 桩材料：混凝土桩材料：混凝土 C30，HRB335钢筋钢筋 416，承台砼，承台砼 C20。69 （1） fc = 15N/mm2 ; c = 0.7 Ap = 300300 = 90000 (mm2) 则则 Ra = Ap fc c= 90000150.7 = 945000 N = 945 (kN) (2) 在在Q - s 曲线上，

32、按曲线上，按“发生明显陡降的起点（第二拐点）所对发生明显陡降的起点（第二拐点）所对应的前一级荷载应的前一级荷载”定出单桩极限承载力定出单桩极限承载力Qu = 550KN。则单桩竖向。则单桩竖向承载力特征值为承载力特征值为 = 275 (kN)荷重荷重 Q (KN)沉降量沉降量S (mm)70 桩尖承载力桩尖承载力：灰黄色粉质黏土，：灰黄色粉质黏土，IL = 0.6，如图深度为，如图深度为12m，查表求得查表求得 qpk = 968 kPa。 桩侧土的摩阻力桩侧土的摩阻力： 灰色黏土层，灰色黏土层，IL= 1.0，属软塑，属软塑，qs1k = 15 20 kPa，取，取 qs1k = 15 kP

33、a。 灰黄色粉质黏土层，灰黄色粉质黏土层，IL= 0.6，属可塑，属可塑，qs2k = 25 kPa。则。则 Ra = upqsikli + qpk Ap = 40.3 (158.5 + 251.45) + 9680.32 = 283.6 (kN) 由以上三种计算结果，确定取用单桩竖向承载力特征值为：由以上三种计算结果，确定取用单桩竖向承载力特征值为： 71 设桩承台平面尺寸为设桩承台平面尺寸为2.63.6m，F = 2850 kN， 承台和覆土重承台和覆土重G = 2.63.6220 = 374 kN 则桩数：则桩数： = 1.1( F + G ) /Ra = 1.1 ( 2850 + 37

34、4 )/ 275 = 12.90，取，取 n = 12 根根 桩中心距桩中心距 s = (3 6 ) d = 0.9 1.8 m，设计中，对于短桩，设计中，对于短桩取取 s = 1.0m。桩按行列式布置，承台平面布置和尺寸如图所示。桩按行列式布置，承台平面布置和尺寸如图所示72 （五）桩基中各桩受力验算（五）桩基中各桩受力验算 各桩平均轴向压力各桩平均轴向压力 p = ( F + G ) /n = ( 2850 + 2.63.6220 ) / 12 = 268.7 kN Ra = 275 kN 单桩最大和最小轴向力：单桩最大和最小轴向力： 满足要求。满足要求。 kN33021kN9 .222k

35、N5 .3141.50.565151423957268222maxminmax aiyR.xxMnGFpp）（弯矩算至弯矩算至承台底承台底73 以以 = /4 = 20/4 = 5（见右图）（见右图）, 从桩顶外围向下从桩顶外围向下 扩散传布压力，扩散传布压力， 扩散面积扩散面积 A ）（200m3620044045(m)0445tan959232tan2(m)0455tan959233tan2.baA.lbb.laa 4=50NMaQ杂填土d灰色黏土灰黄色粉质黏土bc74 桩尖标高以上土的平均容重为桩尖标高以上土的平均容重为 m = ( 162 + 8.98.5 + 9.61.45 ) /1

36、1.95 = 10.2 kN/m3 桩尖处桩尖处灰黄色粉质黏土的承载力特征值灰黄色粉质黏土的承载力特征值，查表可得：，查表可得： fak = 220 kPa 一般粉质黏土，查表得宽度修正系数一般粉质黏土，查表得宽度修正系数b = 0.3，深度修正系数，深度修正系数d= 1.5，则经，则经修正后灰黄色粉质黏土的承载力特征值修正后灰黄色粉质黏土的承载力特征值 fa 为：为： kPa183985095112105130446930220503mdbaka.dbff 桩尖处扩大面积桩尖处扩大面积A 以上、以上、abcd体积的基础自重体积的基础自重G：近似取承：近似取承台、桩、土混合重度为台、桩、土混合

37、重度为 = 20kN/m3， ，则，则 G = 4.045.04(220 + 9.95 ) = 2840 (kN) 基础底面基础底面A上的压力：上的压力： 中心荷载作用时，满足：中心荷载作用时，满足： p = ( F + G ) A = ( 2850 + 2840 ) / 20.36 = 279.4 (kPa) fa = 398.18 kPa 偏心荷载作用时，满足：偏心荷载作用时，满足： kPa8147721kPa23066045044514239542792max.f./.WMAGFpayyk （ 桩尖平面处平均压力：桩尖平面处平均压力： p = 279.4 kPa 桩尖平面处土的自重压力：

38、桩尖平面处土的自重压力： pc = 2.016 + 8.58.9 + 1.459.6 = 121.6 (kPa) 附加应力：附加应力： p0 = ppc = 279.4121.6 = 157.8 (kPa) 沉降计算过程及结果列于后表：沉降计算过程及结果列于后表：)zz(EpEAAsss1i1iiisi0si1ii1iii 第第 i 层：层： sssnii 1 压缩层变形：压缩层变形： 1）沉降计算沉降计算的分层厚度的分层厚度 ： z = 2 4 m，或，或 z 0.4 倍基础宽度倍基础宽度; 2) 沉降计算深度沉降计算深度 ：（a）采用）采用“变形比法变形比法”：最后一个分层：最后一个分层z

39、n的变形值应满的变形值应满足足 sn 0.025 ( b ) 采用附加应力与自重应力比值法：计算深度处采用附加应力与自重应力比值法：计算深度处应满足应满足 z /c= 0.2 (一般黏土一般黏土) 或或0.1（软黏土）（软黏土） nis1i 表表2 沉沉 降降 量量 计计 算算 表表izi(m)a/b = (5.04/ 2) / (4.04/ 2) = 1.25Esi(kPa)p0 / Esi si = ( p0 / Esi ) (zi ai zi-1ai-1) (m)zi /b aizi aizi ai zi-1 ai-10123402.256.1510.3511.3501.263.045.

40、125.621.000.8940.5810.3990.37102.283.574.134.212.281.290.560.087000820012000120000.02260.01930.01320.01325.15310-22.49010-20.73910-20.10510-2 由于由于 s4 / si = 0.105/ 8.487 = 0.012，计算至桩尖下，计算至桩尖下11.35 m 的压缩层下限已满足要求。的压缩层下限已满足要求。取沉降经验系数取沉降经验系数p = 1.1，桩基最终沉降量桩基最终沉降量 S = p Si = 1.18.497 = 9.35 (cm) 承台设计、桩强度

41、验算略。承台设计、桩强度验算略。 基础底面至基础底面至 zi 和和 z i -1 范围内竖向平均范围内竖向平均 附加应力系数，根据附加应力系数，根据 p0 分布特征（矩形、分布特征（矩形、 三角形）三角形） 查有关表格确定。查有关表格确定。1ii 、a i 值值4，为什么？，为什么？土层名称土层名称层厚层厚 hi (m)Es (MPa)fa ( KPa )人工填土（杂填土）人工填土（杂填土）2.0黏土（灰色）黏土（灰色）8.54.88110粉质黏土（灰黄色）粉质黏土（灰黄色）4.03.65.27.08.212.0220 从地表面至桩尖处共从地表面至桩尖处共11.95 m 深，桩尖进入粉质黏土层深，桩尖进入粉质黏土层1.45m，桩尖以下粉质黏土层的深度为，桩尖以下粉质黏土层的深度为: (4 -1.45）+ 3.6 + 5.2 = 2.55 + 3.6 + 5.2 = 11.35 m所以有：所以有：zi = 0，2