桩基础的设计计算（PPT59页）

1、第四章 桩基础的 设计计算第一节 单排桩基桩内力和位移计算 一、基本概念（一）土的弹性抗力及其分布规律桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下要产生位移（包括竖向位移、水平位移和转角）。桩的竖向位移引起桩侧土的摩阻力和桩底土的抵抗力。桩身的水平位移及转角使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外力和稳定桩基础作用，土的这种作用力称为土的弹性抗力。土的弹性抗力大小取决于土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、桩的截面形状、桩距及荷载等因素。将桩作为弹性地基上的梁，按文克尔假定来解桩在横向荷载作用下桩身内力与位移计算，简称弹性地基梁法。文克尔假定：梁身任一点的土抗力和该点的

2、位移成正比假定土的横向土抗力符合文克尔假定，则可表示为：地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需加的力。其大小与地基土的类别、物理力学性质有关，还随着深度而变化。C值的不同相应产生几种基桩内力和位移计算的方法。1、“m”法：假定地基系数C随深度成比例增长，即C= mZ，m称为地基比例系数（KN/m4）。2、 “k”法：假定地基系数C随深度呈折线变化。3、 “c值”法：假定地基系数C随深度成抛物线规律增加，即C= c Z0.5 。4、“C”法：假定地基系数C沿深度为均匀分布，不随深度变化预审 。（二）单桩、单排桩与多排桩 单桩、单排桩是指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或

3、多根桩组成的单根（排）桩的桩基础。对单桩，上部荷载全部由其承担。对于单排桩，当N在承台横桥向无偏心时，则可以假定它是平均分布在各桩上的，即多排桩，指在水平外力作用平面内有一根以上的桩的桩基桩。其计算各桩顶作用力须应用结构力学方法另行计算。 （三）桩的计算宽度 为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用，将桩的设计宽度（直径）换算成相当实际工作条件下，矩形截面桩的宽度b1，b1称为桩的计算宽度。表示为： （四）刚性桩与弹性桩 按照桩与土的相对刚度，将桩分为刚性桩和弹性桩。当桩的入土深度h2.5/时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算其中=

4、 称为桩的变形系数。当桩的入土深度h2.5/时，则桩的相对刚度较大，属刚性桩。 二、“m”法弹性单排桩基桩内力和位移计算 基本假定：认为桩侧土为文克尔离散线性弹簧，不考虑桩土之间的粘着力和摩阻力，桩作为弹性构件考虑，当桩受到水平外力作用后，桩土协调变形，任一深度Z处所产生的桩侧土水平抗力与该点水平位移xz成正比，即zx=Cxz，且地基系数C随深度成正比增长C=mz。 四、m“法弹性多排桩基桩内力与位移计算第三节 群桩基础的竖向分析及其验算 一、群桩基础的工作性状及其特点 1.柱桩群桩基础 2.摩擦桩群桩基础 3 群桩效应 1. 群桩与群桩效应岩石土压力扩散深度 6d一 群桩(Pile grou

5、p)与群桩效应1 预制桩沉桩 砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤密作用,使承载力增加饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先入桩上浮,土层扰动,使承载力降低2 应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加3 桩之间互相调节 个别桩承载力低总体上可互补;个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载4 承台可部分承受荷载应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加二、群桩基础承载力验算1.桩底持力层承载力验算 群桩基础沉降验算 第四节 承台计算 第五节 桩基础的设计 一、桩基础类型的选择 （一）承台底面标高的考虑 承台底面的标高应根据桩的受力情况，桩的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。 （二）柱

6、桩桩基和摩擦桩桩基的考虑 柱桩与摩擦桩的选择主要根据地质和受力情况确定。 （三）单排桩桩基础和多排桩桩基础的考虑 单排桩桩基与多排桩桩基的确定主要根据受力情况，并与桩长、桩数的确定密切相关。 多排桩稳定性好，抗弯刚度较大，能承受较大的水平荷载，水平位移小，但多排桩的设置将会增大承台的尺寸，增加施工困难，有时还影响航道 单排桩与此相反，能较好地与柱式墩台结构形式配用，可节省圬工，减小作用在桩基的竖向荷载 。二、桩径、桩长的拟定 （一）桩径拟定 （二）桩长拟定 三、确定基桩的根数及其在平面的布置 （一）桩的根数估算 （二）桩的间距确定 （三）桩的平面布置 四、桩基础设计方案检验 （一）单根基桩的检脸1.单桩轴向承载力检验(1)按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力。(2)按桩身材料