土力学桩基础ppt课件

1、第三部分 桩根底设计的根底知识v桩基及开展桩基构造表示图承台桩身桩间土上部构造地表Df桩长桩入持力层深度1.5m桩基埋深LBL0b0桩周尺寸ab桩径dp半个桩径v桩根底按桩的数量可分成：v单桩v群桩 桩身截面、桩尖与扩展脚受横向荷载常用桩截面受竖向荷载常用桩截面桩的分类v桩可根据桩身体料、施工方法、成桩过程中挤土效应、承载性状及运用功能等进展分类。1按桩身体料分类按桩身体料不同，可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合资料桩。 va.木桩 b.预制混凝土桩 c.预制混凝土管桩 g.复合桩 v2按施工方法分类按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。v d. e. f.混凝土灌注桩

2、v3按承载性状分类v荷载作用下的桩，按到达承载力极限形状时的荷载传送主要方式，可分为：v(a)端承型桩v(b)摩擦型桩PQP桩杆受力桩杆受力QSv4按成桩过程中挤土效应分类随着桩的设置方法打入或钻孔成桩等的不同，桩周土所受的排斥作用也很不一样。挤土作用会引起桩周土天然构造、应力形状和性质的变化，从而影响土的性质和桩的承载力。对桩按设置效应分为三类：挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。挤土桩v1、挤土灌注桩v 振动沉管桩v 锤击沉管桩v 沉管灌注桩 振动冲击沉管桩v 平底大头桩v 沉管灌注同步桩v 夯扩灌注桩 法兰基桩v 夯击成型桩 v 干振灌注桩挤土桩v2、挤土预制桩v 冲击施工法桩v 打入式桩v

3、摇动施工法桩v 静压桩部分挤土桩v1、部分挤土灌注桩v冲击成孔灌注桩v桩端压力注浆桩v孔底压力注浆桩v小桩M桩vCIP工法进桩vMIP工法进桩vPIP工法进桩v爆扩灌注桩v2、埋入式桩v 中掘施工法桩v 预钻孔打入式预制桩v 旋转埋设备工法桩v3、螺旋式预制桩v4、打入式开口管桩v5、组合桩非挤土桩非挤土灌注桩v1、干作业法设桩v 螺旋钻孔灌注桩v 多节扩孔灌注桩v 钻孔扩底灌注桩v 机动洛阳铲成孔灌注桩v 人工挖扩孔灌注桩v2、泥浆护壁法v 潜水钻成孔灌注桩 v 钻斗钻成孔灌注桩 v 反循环钻成孔灌注桩v 正循环钻成孔灌注桩v 钻孔扩底灌注桩v3、套管护壁法v 4、巴列特灌注桩按照受力分类v

4、1、竖向受荷桩v 摩擦桩和端承桩v2、横向受荷桩v 自动桩和被动桩v3、抗拔桩v4、抗浮桩v5、抗倾覆桩v二、常用的桩型特点v木桩v钢桩v混凝土桩v顶压桩v螺旋桩v爆扩桩v斜桩PPMRK=QS+QPQPQP桩杆受力桩杆受力偏心受压桩身受力偏心受压桩身受力QS单桩与地基土的相互作用QSPP抗拔桩受力抗拔桩受力负摩擦桩受力负摩擦桩受力原始地面重新固结地面QSQSRK=QS+QPv1、桩身所穿越土层的强度、变形性质、应力历史v2、桩端持力层的强度和变形性质：v3、桩身与桩底的几何特征： v4、桩体资料强度： v5、群桩几何参数： v6、成桩方法： 影响桩承载力的要素：N软 土 层硬土层或基岩NSZ0

5、0s杆端嵌入硬土层或基岩的端承桩桩的破坏方式与极限承载力 N软 土 层硬土层或基岩NSZ00s杆端嵌入坚实土层的摩擦桩桩的破坏方式与极限承载力 N软 土 层NSZ00s均匀土质中的摩擦桩桩的破坏方式与极限承载力 N软土层NSZ00s杆端嵌入软土层桩的破坏方式与极限承载力 单桩轴向承载力确实定v、规范法：v桩的承载力包括地基土对桩的支承力和桩身构造承载力。 v单桩竖向极限承载力除以平安系数2得到单桩竖向承载力规范值Rk。思索上部构造的载荷系数之后取1.2Rk为单桩竖向承载力设计值Rd。v2、按桩杆资料强度确定：)(AfAfRcgycfyfgA其中：R竖向载荷设计值，：为纵向弯曲系数，A桩杆横截面

6、积，：为混凝土轴向抗压设计强度，：为受压钢筋设计强度，：为受压钢筋面积。v3、按阅历公式确定：inisippklquAqR1ppkAqR pqsiq摩擦桩：端承桩：、的规范值查表。也可按地域阅历确定。4、按公式确定：根据土的物理目的与承载力参数之间的阅历关系确定单桩竖向极限承载力规范值，按下式计算：iniskippkklquAqR1v5、原位静力测试确定承载力v这是在施工现场对桩施加轴向荷载并量测桩的沉降量，根据量测结果确定桩的轴向承载力，这种方法称为试桩。v静力试桩 群桩承载力确实定v1、群桩效应QPQSQPQSKRR群v对端承桩或者桩距较大的摩擦桩v1、群桩效应QPQSQPQSKRR群v对

7、桩距较小的摩擦桩影响荷载传送的要素v1桩端土与桩周土的刚度比v2桩土的刚度比 v3桩底扩展头与桩身直径之比v4桩长径比 vv1、群桩效应的评判沉降比：荷载的沉降量单桩上作用载荷的沉降量群桩上作用NnN个单桩承载力群桩承载力n群桩效应系数：防止产生群桩效应的措施v1、对端承桩：KRR群v2、对桩距3d的摩擦桩：NMTQmaxQminv3、对桩距s3d，桩数超越9根含9根的摩擦桩基假想的实体根底4141001412ltgAA001412ltgBBdfBAGN110l00BA、02 . 1minmax11PfPWMWMBAGNdyyxx将桩与桩间土看成一个实体根底，载荷从桩周最外缘的桩顶以 的倾角向

8、外沿深度分散传播。桩侧为中紧缩性土层，桩尖处为中、低紧缩性时就是这种情况。此时应满足：中心受压：， ：为桩长范围内各土层的加权内摩擦角为桩周尺寸偏心受压时：为桩长1、上部为中紧缩层，下部为中低紧缩层dfBAGN0002 . 1minmax00PfPWMWMBAGNdyyxx2、桩侧为高紧缩层，桩尖为地低紧缩层将桩与桩间土视为一个实体根底，不思索桩间土的摩擦作用，此时应满足如下条件：中心受压：偏心受压：dsiifBAkqluGN00/02 . 1/minmax00PfPWMWMBAkqluGNdyyxxsii3、桩侧、桩尖为高、中紧缩性土层将桩与桩间土看成一个实体根底，思索实体根底侧面与土的摩擦

9、力的支持作用，在此条件下应满足如下条件：中心受压：平安系数K普通取3。 偏心受压：群桩沉降检算 v中指出，桩基的桩距小于6d，最终沉降计算可用当地阅历或等效作用分层总和法。v桩基内恣意点最终沉降量可用角点法计算：nisiijjijnjjcpcpEDDPaSSb1)1(01/上部构造承台D承台埋深L桩长jajanZiZ第 层i等效作用面下应力分布计算方式p0 . 1pmlllmlp251007209 . 5257 . 1， ：桩基沉降计算阅历系数，按地域阅历取值，当无地域阅历时，按下式计算：非软土地域和软土地域桩端有良好的持力层时，软土地域且桩端无良好持力层时，c210) 1(1CnCnCbbc

10、ABnnb/210CCC、dsd/dl/BA/nBA、为桩基等效沉降值，按下式计算：式中：分别为根据群桩不同的距径比长径比根底长宽比均由中附录查出。分别为承台尺寸和总桩数。桩基设计程序：1、根据地基情况确定桩的类型及几何尺寸，初步确定承台底面标高；2、确定单桩的允许承载力；3、确定桩的数量及平面布置；4、确定群桩承载力，必要时验算群桩地基沉降；5、计算桩基中各桩的荷载，进展单桩设计。6、承台设计；绘制桩基施工图。桩的设计v1、桩型v2、尺寸选择v3、构造要求v4、承台梁的衔接v5、桩的布置v单独桩根底在接受中心受压时，其布置可采用行列式及梅花式，桩的间距普通采用等间距。偏心受压时，常采用在偏心

11、方向上不等距的布置方式，但宜使桩的中心轴对称，使桩基各桩受力均匀。群桩横截面的重心，应尽能够与合力作用点相重合或尽能够接近。当上部有几种不同内力组合时，承台上面合力作用点将发生变化，此时群桩截面的重心应位于合力作用点能够变化的变化范围之内，尽能够接近最不利时的合力作用点位置。v条形根底下桩的布置单列式 梅花式 (双排错放)桁列式 (双排并排)3d v满堂红桩根底下桩的布置梅花式行列式3d d 2d 四方布置中心布置纵横墙交接处桩的布置合理布置桩并确定适当的间距，是桩基设计到达经济和平安可靠的重要一环。普通情况下桩的间距可取 。dd43对于打入的竖直摩擦桩，桩的中心间隔不宜小于3d。斜桩的中心间

12、距在桩尖处3d，在承台底面不宜小于1.5d或边长。振动法打入砂土的预制桩，在桩尖处不宜小于桩径或边长。支承于岩基上的端承桩，桩的中心间距不得小于2.5d或者2.5d倍的边长。桩的间距普通取3d6d或边长，也不得小于0.7m。桩的间距桩的根数 v1、墙下桩基：Rqln v2、单独根底的桩根底：中心受压时：RGNn 偏心受压时 RGNnnGNQi22iiyiixixxMyyMnGNQ群桩中单桩受力 计算iQKKiRRnRRRnGNQ1 . 132 . 1时，22minmaxiiyiixiixxMyyMnGNQ0miniQ对低承台桩根底 1、中心受压：2、偏心受压：普通情况下，桩不能受拉，所以要求z

13、xMyM910111265781234xyymaxxixmaxyv桩顶荷载计算图22iiyiixixxMyyMnGNQxMyMxv单桩程度承载力h0h0hdd210hdd210hdd21v边桩对承台的冲切简图方桩0000)3()21()21(212hhdhddhddAch0h0hdd210hdd210hdd211s2s 圆形桩v边桩对承台的冲切简图021)(21hssAc1s2s其中，分别为边桩处承台冲切破坏锥下边、上边的长度 sssAfQ07. 0sQsA0BhAs0LhAssf当柱尺寸与位置正好位于桩根底中心几根桩之间时，容易产生直剪破坏。承台高度应满足其中为作用于桩承台上的剪切荷载，取抗

14、剪计算截面以外全部桩的净反力之和是抗剪截面。对截面对截面，为混凝土轴心抗压强度设计值。假设桩还有弯矩作用，应取桩反力最大的一边承台进展验算。承台的抗剪强度计算承台板抗弯计算 v4根桩以上柱下独立桩基矩形承台板的抗弯强度计算，有三种根本方式：v桁架法v板式法v梁式法 桁架法板式法iiijiijiiiixyxyQyQyxyM2iiijiijiiiiyyxxQxQyxxM2， 取承台板中心作为危险计算截面，任一基桩反力引起的弯矩在板的两个正交方向上按间隔比例分配，求得对承台板中心的X,Y轴的设计弯矩 ：梁式法v桩净反力对柱底边缘的弯矩：ijixyQMijiyxQM， 桩承台的方式 v等边3桩承台 ：

15、)43(3maxhsQM等腰3桩承台： )475. 0(312max1basQM)475. 0(322max2baaQM， 承台梁设计 v承台梁有墙下及柱下承台梁两种方式。这些承台梁，都必需进展抗冲切及抗弯强度计算：v1、承台梁抗冲切计算v墙下承台梁由于它与墙体共同作用，具有很高的抗冲切才干，因此不用验算桩对承台梁的冲切强度。柱下承台梁单向或交叉承台梁的抗冲切计算，可采用与承台板一样的方法进展。v2、墙下承台梁的抗弯计算v墙下承台梁弯矩确实定，主要是思索墙体与承台梁的共同作用，即作用于承台梁上的有效竖向荷载的取值问题。 预制桩的起吊及运输验算不同起吊点位置及其弯矩简图0.295L0.705LL

16、L0.207L0.207L0.586LM1M1M1M1M22210436. 0LGMMd，2210214. 0LGMMd 跨中M2：起吊点M1：Gd0.13L0.37L0.13L0.37L0.095L0.095L0.27L0.27L0.27LLLM1M1M1M1M1M1M1M2M2M2M2M222100845. 0LGMMd，2210045. 0LGMMd实例 v某住宅楼6层，横墙承重，作用在横墙脚底荷载为N165.9KN/m，横墙长10.5m，墙为24墙。地基土情况如以下图所示，设计桩根底。v可选择的沉管灌注桩尺寸有：325，377，500，预制桩尺寸300300，400600，600800

17、，布桩密度Ws5% 稍密杂填土稍密杂填土 r=16.3kN/m3，qs=12r=19kN/m3，qs=10，r=16.5kN/m3，qs=25r=16.3kN/m3，qs=35 qp=170022002400260050001600软塑淤泥软塑淤泥可塑粘土可塑粘土硬塑粘土硬塑粘土v解答：地下水位深1600mm，那么可以取承台埋深Df1500，v桩长L100桩入承台700240026001200桩入持力层7000m。v选择预制桩尺寸：300300。v单桩承载力：vRkQs+Qpv0.7122.4102.6251.23540.31700300300v=332.88KN v取 进展桩根底设计。KNR

18、dK330桩数：3 . 53305 .109 .165dkRNn思索到承台自重及上覆回填土重，取n7排桩：10.50.3261.65m4dp,可以不思索群桩效应问题。根据以上条件取承台尺寸为10.5mm0.8mm。此时布桩密度Ws5%由于40.30.3/(10.50.8)=4.3%，那么采取4根桩打入，3根桩取土植桩。承台高度尺寸可取8001000。v有一预制的钢筋混凝土打入式桩根底，地基土的物理力学性质如表中，地质剖面及单桩垂直静载荷实验QS曲线。v轴力N4000KNv弯矩M400KNmv程度力T50KNv承台底面埋深D2.0m 土层名称厚度天然含水量天然密度比重天然孔隙比液限塑限塑性指数液

19、性指数饱和度内聚力内摩擦角压缩系数压缩模量承载力标准值杂填土2.016.0灰色亚粘土13.538.218.92.731.033.218,419.81.095.612210.414.64110灰黄色亚粘土4.026.719.62.710.7532.717.7150.696.518200.257.0220地基土物理力学性质 kfcmf164yfcfcmf桩身体料：混凝土为C30，15N/mm2，=16.5 N/mm2，310N/mm210N/mm2，=11 N/mm2，承台资料：混凝土C20钢筋级，NMT2000150013.5m2.0m灰色粘土3/16mKN3/6 .19mKN3/9 .18mK

20、N灰色粘土200400600800481216Q/KNS/mmQ/KNv单桩竖向承载力确实定 ：按阅历公式计算 pqpq桩尖处为灰黄色亚粘土层，液限指数为0.6，桩的入土深度为1.5m，查表可得9001100kpa，用直线内插法得：980kpa。LIsqsq桩侧土的摩阻力：查表可得：灰色粘土，当0.751.0，1724，取17kpa kpalquAqRisippk8 .415)5 . 1295 .1317(3 . 043 . 09802LIsqsq灰黄色粘土当0.50.75，2431，取29kpa。 0 . 11cKNNAfAfRgyck16651665000101731030030015)(

21、221017644)2(mmnAg按桩身体料强度确定单桩的承载力，取kQkQRkkkR根据静载荷QS曲线：700KN，7002350KN，R1.2最后取单桩承载力的设计值R为420kpa。420kpa200400600800481216Q/KNS/mmQ/KN105 . 94204000RNn122 . 1nn3/20mKNG桩的根数及布置按中心受压确定桩的数量：由于承台顶面有弯矩M400KNm及T50KN，取初步拟定桩的布置如图，按行列式陈列承台尺寸为2.6m3.6m承台埋深D2m承台及其上覆土的密度平均值G2.63.6202=374.4KN距取S(36)d(36)0.3m0.91.8m，取

22、S1.0m。95678123410111210001000500300300XYKNnGNQi4205 .364124 .374400003175042 . 14125 . 1)5 . 05 . 1 (65 . 150400124 .374400022max2minmaxKNKNRKNxxMnGNQiii群桩中单桩承载力的计算：单桩所受平均作用力：0875. 05)4(tgtgml155 . 15 .13mltgBB93. 40875. 01523 . 2520mltgLL93. 5875. 01523 . 3520群桩承载力如图群桩承载力计算图：思索/4的侧向角度向外分散，桩所穿越的土层的内

23、摩擦角按20计算，验算下卧层地基土的强度。实体根底的尺寸为：NMT2000150013.5m2.0m3/16mKN1500QmaxQmin5群桩承载力验算图3/105 . 15 .1325 . 16 . 95 .139 . 8216mKNpmKNdBffddbbkd/484)5 . 017(8 . 96 . 1)393. 4(6 . 93 . 0220)5 . 0()3(实体根底埋深范围内土的平均密度：实体根底底面灰黄色粘土修正后承载力设计值为：GpKNG5555)1510202(93. 593. 4地下水位在承台底面处，取承台、桩、土的混合密度为20KN/m3，地下水位以下取平均密度10KN

24、/m3，那么实体根底的自重为：2/48432793. 593. 455554000mKNfBLGNPd)5 . 0(0DTMM03112 . 1343)93. 593. 4/()5 . 02(50400(63276)61 (22minmaxKpafKpaBLMBLGNLeBLGNPd当底面压力按中心受压计算时：按偏心受压计算时：地基强度满足KNQi333124000KNQj381)2026 . 26 . 3(121412max承台设计承台尺寸如下图。单桩净反力计算：单桩平均净反力：单桩最大的净反力： KNQi381max0hKpaft11002009 . 0)6 . 03 . 03(6 . 0

25、)3(mhdhAmax5949 . 011006 . 06 . 0itQKNKNAfQ承台冲切验算取维护层为100mm:桩对承台的冲切，单桩最大荷载在边缘，因此只需求对边桩进展冲切检验：单桩最大净反力：600mm0.6m，承台混凝土C20，满足冲切强度要求。KNQi381maxKNQQi114338133maxmB1925)12602600(21mmhh10001001100100010001925 BLAKNVKNAfcR11581348100019251007. 007. 0承台抗剪验算按多桩承台计算图中的截面的抗剪强度边排桩单桩最大净反力：有3根桩，剪力B取平均宽度，维护层取100mm基

26、底面积：满足强度要求。KNQv3 .333124000KNQV13334mmA2626)16503600(21mmh10000241026510002650mmAcKNVKNAfct13331855102651007. 007. 04截面边排有4根桩，单桩平均净反力为：，承台长度取平均长度：，M1M1M2桩身起吊验算15000310531058790ql21ql21q400400700150082597582525181501015045NMT45100700400 40050012341000500300300地基土性质含水量容重比重I IpEs耕植土18粉质粘土35.318.52.7315.93.37 8012淤泥质土51.118.02.7419.71.68 557sqkf地下水位深1.0米室内地坪室外地坪墙体深不见底淤泥粉质粘土粉质粘土耕植土712 ssqq8.8md=9.8m450500400100d=900bo=240500建筑物平面布置图36005000180036