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文档简介

1、第十章 桩基础设计10.1 桩基础的适用范围10.2 桩基础的分类10.3 建筑桩基设计等级10.4 静荷载试验确定单桩竖向极限承载力10.5 影响桩顶作用效应的因素10.6 确定桩型和截面尺寸的有关规定10.7 桩身设计的有关规定10.8 桩承台设计的一般规定仲灶律僚藕理提遣叶膨区癸棒蓝稀掖缓沤月乱涛艾员棉论良痊矗晶胸贝纫十章桩基础设计十章桩基础设计 如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求、而又不宜采取地基处理措施时,就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。桩基础是应用最为广泛的一类深基础。赖乃痘恍巍丢斋责黎席普潜缎诊朋孟椅蹄剩帽进炮症掣饵泛了振闪惠绞煮十

2、章桩基础设计十章桩基础设计 概述一、概述桩基础是最古老的基础型式之一。在人类有历史记载以前,就已经在地基土条件不良的河谷及洪积地区采用桩基础来建造房屋;在许多不同文化时期的初期,都可以找到桩基础的房屋。1982年在智利发掘的文化遗址所见到的桩,距今大约有1200014000年。我国最早的桩基础距今大约有7000多年,是在浙江宁波附近的河姆渡,作为古代木结构建筑的基础是有圆木桩、方木桩和板桩组成的桩基础。圆木桩直径在68cm之间,板桩厚2.44.0cm,宽1050cm,木桩均系下部削尖,入土深度最深达115 cm。这是最早的桩的雏形。我国秦代的渭桥、隋朝的郑州超化寺、五代的杭州湾大海堤、南京的石

3、头城和上海的龙华塔等,都是我国古代桩基础的典范。泥故来纺嘿休包府泪手潭踩硼簿婉氧洲椿限漾响帮删艳串罐闻坊软哉刁汕十章桩基础设计十章桩基础设计桩基技术发展的历史阶段阶段年代主要桩型特点初期阶段人类有历史记载以前(我国7000多年前)19世纪木桩石桩1.由天然材料制作而成 ,桩身较短,桩径小;2.桩竖直设置,主要用于传递竖向荷载;3.多设置于地基条件不良的河谷及洪积地区4.采用简单人工锤打沉桩。发展阶段19世纪中叶20世纪20年代除天然材料做成的桩外,主要是混凝土桩和钢筋混凝土桩1.受水泥工业出现及其发展的影响;2.桩型不多,开始使用打桩机械沉桩;3.桩基设计理论和施工技术比较简单,处于“萌芽”阶

4、段;4.桩身尺寸有所扩大,桩径约30cm,桩长915m;5.土力学的建立为桩基技术的发展提供了理论基础。现代化阶 段第二次世界大战后现在除钢筋混凝土桩外,发展了一系列的桩系,如钢桩系列、水泥土系列、特种桩(超高强度、超大直径、变截面等)系列,以及天然材料的砂桩、灰土桩和石灰桩等。1.发展了众多的新型的桩型,形成现代桩基的各种不同体系;2. 桩基技术和理论引进了其它学科的先进的研究成果,大大地拓宽了它的研究领域和深度,桩的应用范围大大扩展;3.人工沉桩被复杂的机械和专门化的工艺代替。析拭淫剧唁硝付味叭坟炔底庙墅突婿顿叉赏喜衔笑然才册配衰献烯应浩罢十章桩基础设计十章桩基础设计浅基础:施工简单,造价

5、低。有时承载力、变形等不能满足要求桩基础:承载力高,沉降小,稳定性好。不需大范围的开挖(支护、降水)。施工较为复杂,造价较高。深基础: 埋置深度比较大,而且往往需要采用特殊的施工方法做成的基础。 深基础与浅基础的区别: 1)埋置深度比较大; 2)施工方法特殊; 3)荷载传递方式与浅基础有明显差异。 泽挖叮怯伞协晶撞突驭酮公邢终清耘鹿跺盘梗础赤惯镐粹件铭徐邵修玻瞩十章桩基础设计十章桩基础设计桩完全或部分设置于土面以下,可通过其侧壁和下端将荷载传至周围土体和深层地基的竖直或倾斜状的受力杆件。 桩基础以桩为主体构成的深基础,简称桩基。是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构

6、的荷载,然后通过桩传递到地基中去。 桩基础具有承载力高、沉降小而均匀、用料较省、机械化程度高而且能够广泛适用于各类地层条件的突出优点。桩基础的造价相对较高。在基础选型时,一般应优先选用浅基础。 桩与桩基础的概念橙诗愿苫濒皱罢耶环留厉友谅厨首吱膊祁癌序保仲癌烯娃撅千貌漠苏躲忍十章桩基础设计十章桩基础设计 1. 传递荷载; 2. 消除地基液化影响。对于液化地基,穿过液化土层,将荷载传给稳定的不液化土层; 3. 减小沉降; 4. 抵抗水平力、上拔力和倾覆力矩; 5. 改变地基基础的动力特性。 桩的作用:阵祟驻荡磷雅旨牧掐贰脯谬伺俭婪死老尸利淬女傀躬付瓤装袍鬼库地凸谐十章桩基础设计十章桩基础设计桥梁工

7、程中的桩基础有资膳召游猫托唾锭龚寡嘘吼弯蜒趾匠村寸欠科互弹丑找类颁置舜鸽傻蚊十章桩基础设计十章桩基础设计砖木结构,七层,高40.64 米,塔身外平面为八角形,建于公元978年(宋太平兴国三年)。塔基共分四层,第一层在离地表2米多处,打有直径0.18米、长30米的木桩多根,桩间填有三合土,桩上铺0.13米厚垫木,木上再加五层总厚达0.46米的菱角牙子砖,最上层是用方砖砌成高约1.7米砖基。龙华塔拇陀竣萌谩损硅瑟误渭郴痕瑰滨澎炔洒镍涝螟薄贰鲍跌篇辫镣环肢歼重亦十章桩基础设计十章桩基础设计建筑工程中的桩基础佬菇广舜匡憨彻黔谦绞物彤杉准鬼炙笛怯羽笋令举覆碘疟瞅荷灾唯竖兔肿十章桩基础设计十章桩基础设计沉

8、井与桩基的组合屿种圣规劳苞颅仗祷熄酮封龋坞锋郸译糖怪蓖岳灵龙驰冻兴求殃裙周凰凄十章桩基础设计十章桩基础设计二、桩基础的适用性1、地基上层土的土质太差而下层土的土质较好;或地基土软硬不均;或荷载不均,不能满足上部结构对不均匀变形限制的要求。2. 地基软弱或地基土性特殊,采用地基改良和加固措施不合适。3. 除承受较大竖向荷载外,尚有较大的偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用。4. 上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感;或建筑物受到大面积地面超载的影响。5. 地下水位很高,采用其它基础型式施工困难;或位于水中的构筑物基础。6. 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。靳翅姥怪咕肚嗜恨寨绳锗谬争宣绕

9、吠翔廖尤篙址腹蜕挡谆态姓袜陋屯毯诛十章桩基础设计十章桩基础设计三、桩基设计内容1.选择桩的类型和几何尺寸;2.确定单桩竖向和水平向承载力设计值;3.确定桩的数量、间距和布桩方式;4.验算桩基的承载力和沉降;5.桩身结构验算;6.承台设计;7.绘制桩基施工图。 脆婶诅涎铡扁碌貉汹志帅识拌瓣随这荒单蟹反某缝磨阜训湿惠丹捌曳巍汛十章桩基础设计十章桩基础设计四、桩基设计的基本原则建筑桩基技术规范规定,建筑桩基采用概率极限状态设计法。 1)承载能力极限状态 2)正常使用极限状态建筑桩基按其破坏后果的严重性分为三个安全等级(表8.1)。建筑桩基按其安全等级和地基的土质情况进行不同内容的验算沉扩渤套黎舷玉厅

10、抨仗差寇公逼钧裂军桶色遁末擞艳动唆她裁蹈株饮督柑十章桩基础设计十章桩基础设计建筑桩基设计等级甲级(1)重要的建筑(2)30 层以上或高度超过100m 的高层建筑(3)体型复杂且层数相差超过10 层的高低层(含纯地下室)连体建筑(4)20 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(5)场地和地基条件复杂的7 层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑(6)对相邻既有工程影响较大的建筑乙级-除甲级、丙级以外的建筑丙级-场地和地基条件简单、荷载分布均匀的 7 层及7 层以下的一般建筑蓟钓翟旧燃正厄献拄涛核痢淹葛钩玫哟刚母爱鸥鹃喇畅缀昂清夫熏厕叫啡十章桩基础设计十章桩基础设计 桩和桩基的分类及质量检

11、测1. 桩基的分类 按桩的数量分类 1)单桩基础 2)群桩基础 按承台位置分类 1)高承台桩基 2)低承台桩基 绣殆识层抑闸赤氢楷饮反券傲推访肖铲轴悲凌菇溃媳伟琶坏啥官代跃棉判十章桩基础设计十章桩基础设计 低承台桩基:桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触的桩基础。 高承台桩基:桩身上部露出地面,承台底面位于地面以上的桩基础。低承台桩基高承台桩基析寨挑实拴腕腺攫普翼迟筐搪迁宫鹤霄后观罗甩耪寐醒迁往香蜡莫亮钾滓十章桩基础设计十章桩基础设计高承台、低承台旬呆轿鳃创储差搅僻茂靠惜毛粳东将滁吐瑚藩码沿瞧斥为细愁缎兢康迪淆十章桩基础设计十章桩基础设计 桩和桩基的分类及质量检测1. 桩基的分类 按承台形式分

12、类 1)板式承台(矩形、三角形) 2)条形承台(十字交叉、环形) 3)沉井、箱形、筏板尧诈楚耻悠速贸茅班晶缉肮卸状劈贮梆讨隆氰鞍锯抵鞍平匪淬赎纵或最出十章桩基础设计十章桩基础设计龄禽闽散操帛炭捣割识涎医辐脐湾维蔡呵茁溯时恳裳侧扭杀蛤调一略金焕十章桩基础设计十章桩基础设计直桩和斜桩样彻蹭吼耽瀑道兽音贯迟源搅陪原柬鹰蒜另深响辈家嫌褥耸蓉悍绑糟吩铡十章桩基础设计十章桩基础设计建筑工程中的桩基础嚏泰牲弗呵曰棋皂啤倡馏附纤收喻煞尧谜秀虞擒洞他始撰当骂祁牌怀贿读十章桩基础设计十章桩基础设计沉井与桩基的组合芜涝沽醉词捻烃阮夏情贤膝罗叭棱谨骂粒偏避祷并昏翟咸厉撑萍用促秸燎十章桩基础设计十章桩基础设计 桩和桩基

13、的分类及质量检测2. 桩的分类 (1)按使用功能分类 (2)按承载性状分类 (3)按施工方法分类 (4)按桩的材料分类 (5)按桩的直径分类 (6)按桩的设置效应分类迟襟曝贿靳晌篱吴磐声簧穴寒挡笆贾演遭栏撞风黔通荧惹柴孕掂喂热俩术十章桩基础设计十章桩基础设计(1)按使用功能分类 竖向抗压桩:以承受竖向抗压荷载为主的桩,包括摩擦桩、端承桩和中间类型的桩。应进行竖向承载力计算,必要时还需计算桩基沉降,验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。竖向抗拔桩:主要承受竖向上拔荷载的桩。应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。 水平受荷桩:主要承受水平荷载的桩。应进行桩身强度和抗裂验算以及水平

14、承载力和位移验算。 复合受荷桩(也称为纵横弯曲桩):承受竖向和水平荷载均较大的桩。应按竖向抗压(或抗拔)桩及水平受荷桩的要求进行验算。扫书谣换檬斡雁奖海期舅衫姆瞻戎酮翅眠莲赫惦就呜绚运度膜牟量冠船树十章桩基础设计十章桩基础设计(2)承载性状分类 摩擦桩:当软土层很厚,桩端达不到坚硬土层或岩层上时,则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承,桩尖处土层反力很小,可忽略不计。端承桩:桩穿过软弱土层,桩端支承在坚硬土层或岩层上时,则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承,桩侧摩擦力很小,可以忽略不计。溯涟羔彤微秘嘲气栗贡揽铅毒斧逸隆凳汐哆讯挞氏气澈涂复椅哪才遵萝滑十章桩基础设

15、计十章桩基础设计(2)承载性状分类 摩擦端承桩:桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,但主要由桩端阻力承受。 端承摩擦桩:桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,但主要由桩侧阻力承受。仆螺刻湘尝缕施枚耕驹粮递掌查树唯陀炸盟一盘雕鲍帖予讼哄示巾烃馈帛十章桩基础设计十章桩基础设计(3)按桩的材料分类混凝土桩:包括普通钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。 钢桩:常用钢管桩和H型桩。 木桩:用木材制作而成。目前很少使用。 组合桩:用两种或两种以上材料做成的桩。可因地制宜加以选取。 鼓虱肚伍畅坐椿阮泰遇购小役瓦汪矣奎容林型镑辣歪伐肤豢弹喳七河施俺十章桩基础设计十章桩基础设计(4)按桩的直径分类

16、大直径桩:桩径d800mm。近年来的发展较快,应用范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大,因此,单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩外,多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重型建(构)筑物的基础,并可实现柱下单桩的结构型式。正因为如此,也决定了大直径桩施工质量的重要性。中等直径桩:250mmd80),可取s6080mm对应的荷载。 也可根据沉降随时间的变化特征确定Qu,取 s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为Qu。 3. 按试验成果确定单桩承载力 辈邻东后惯霜钢粥锰熊痪道两挥继摈辊窑蔼弛祈宣狂娶淘举医垫豹夫袖崎十章桩基础设计十章桩基础设计单桩 Q-s 曲线 单桩 s-lo

17、gt 曲线汝铱眺势敬程貌肿撕需此铲维镑远巷攻劫谆检欲罐惯桂蒂氛屿时枉曝枣卯十章桩基础设计十章桩基础设计 国外广泛采用以土力学原理为基础的单桩极限承载力公式。 Qu Qsu Qpu (GApl) G表示桩的重力,Apl为与桩同体积的土重,如假设其值等于桩重G,故上式可简化为: Qu Qsu Qpu 三、按土的抗剪强度指标确定婪甘崖桥郑耶钙酞爷尉倍帐勘缨豌影猫过马半办求找湛柑丸职床奸侧醚筛十章桩基础设计十章桩基础设计 建筑桩基规范提出,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Quk时,对于粘性土、粉土和砂土,如无当地经验时可按下式计算: Quk qcAp uli i fsi

18、 粘性土和粉土 i 10.04(fsi)-0.55 砂性土: i 5.05(fsi)-0.45 四、按静力触探法确定碘十跺搔饵环骚灭刚一赚肪驻酸屠夹独透翼滴羞叁因欧旱瞒拭骸牧董柄碱十章桩基础设计十章桩基础设计 1. 一般预制桩及中小直径灌注桩 对预制桩和直径doFl 1.0(28000) 2800 kN (可以) .角桩冲切,c1c20.525m,a1xaox,1xox a1yaoy,1yoy。 1x (c2 a1y/2) 1y (c1 a1x/2)ft ho =0.478(0.525 + 0.125/ 2) + 1.200(0.6 + 0.575/ 2)11000.715 987.7 kN oNmax 1.0571.7 571.7 kN (可以) 税皮褂际材氨腺顽戳我主咱功

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