桩基础桩基水平承载力培训讲义

基础工程桩基础2

桩的水平承载力，是指桩在与桩轴线垂直方向受力时的承载力。桩在横向力（包括弯矩）作用下的工作情况较轴向受力时要复杂些，但仍然是从保证桩身材料和地基强度与稳定性以及桩顶水平位移满足使用要求来分析和确定桩的水平承载力。4.6桩基水平承载力

水平荷载(力和弯矩）作用下，桩身产生横向位移或挠曲变形，并挤压桩侧土体，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向土抗力，桩土共同作用破坏模式刚性桩(ah≤2.5)：桩身刚体转动破坏，承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制柔性桩(ah≥2.5)：桩身发生扰曲变形，破坏时桩身某点弯矩超过截面抵抗矩或土体屈服失稳，承载力由桩身水平位移及最大弯矩值控制

单桩水平静载荷试验试验装置：加荷系统：千斤顶、试桩位移观测：百分表图4.20

单桩水平静载荷试验4.6.1单桩水平静载荷试验每级荷载大小

约为预估水平极限承载力的（1/10-1/15）。读数方法

每级加荷后恒载4min测读桩顶水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，如此循环5次，再施加下一级荷载。终止加载条件

桩身折断桩顶水平位移超过30－40mm

桩侧地表出现明显裂缝或隆起。试验方法单桩水平静载荷试验水平极限承载力的确定两特征点对应的荷载称为临界荷载Hcr和极限荷载Hu图4.21单桩H0—△x0/△H0曲线图4.22单桩H0—σg曲线7（1）设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，应通过单桩水平静载试验确定单桩水平承载力特征值Rha。（2）对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值Rha

。（3）对于配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值Rha

。

4.6.2单桩水平承载力特征值的确定8（4）验算永久荷载控制的桩基水平承载力时，应将按上述方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.8；而当验算地震作用桩基水平承载力时，上述值提高25%。（5）当缺少水平静载荷试验资料时，可按（4-43）估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值。（6）当水平承载由位移控制，且缺少水平静载荷试验资料时，可按（4-44）估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值。

94.6.3单桩水平受荷理论分析

现在较普遍采用的是将桩视为弹性地基上的梁。这是因为在桩顶受到轴向力、横轴向力和弯矩作用时，如果略去轴向力的影响，桩就可以看作一个设置在弹性地基中的竖梁。

以文克尔假定为基础的弹性地基梁解法从土力学的观点认为是不严密的，但由于其概念明确，方法较简单，所得的结果一般较安全，故国内外使用得较为普遍，我国铁路、水利、公路在桩的设计中常用“m”法以及“K”法、“C值”法、“常数”法等都属于此种方法。101．土的弹性抗力桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移（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pzx，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用，土的这种作用力称为土的弹性抗力。11假定土土的横横向土土抗力力符合合文克克尔假假定，，即式中：：pzx——横向土土抗力力（kN/m2）；C——地基系系数（（kN/m3）xz——深度Z处桩的的横向向位移移（m）。pzx即指深深度为Z处的横向向（X轴向））土抗抗力，，其大大小取取决于于土体性性质、桩身刚刚度、桩的入入土深深度、桩的截截面形形状、桩距及及荷载载等因素素。122．地基基系数数基本概概念：地基系系数C表示单单位面面积土土在弹弹性限限度内内产生生单位位变形形时所所需要要的力力。它它的大大小与与地基基土的的类别别、物物理力力学性性质有有关。。如能能测得得xz并知道道C值，pzx值即可可解得得。地基系系数C值是通通过对对试桩桩在不不同类类别土土质及及不同同深度度进行行实测测xz及pzx后反算算得到到。(a)常数法法；(b)k法；(c)m法；(d)c法C值随深深度的的分布布规律律：地基系系数C值不仅仅与土土的类类别及及其性性质有有关，，而且且也随随深度度而变变化。。由于于实测测的客客观条条件和和分析析方法法不尽尽相同同等原原因，，所采采用的的C值随深深度的的分布布规律律也各各有不不同。。常用用的几几种地地基系系数分分布规规律如如下所所示。14上述四种方方法各各自假假定的的地基基系数数随深深度分分布规规律不不同，，其计计算结结果有有所差差异。。本节节介绍绍目前前应用用较广广的““m”法。m—地基土土横向向抗力力系数数的比比例系系数(MN/m4)m受桩材和和刚度度、土土类及及其性性质、、荷载载作用用方式式、荷荷载水水平、、桩身身水平平位移移等因因素影影响，，对多多层地地基可可取当当量m值计算算，取取层厚厚2(d+1)m；如无试试验资资料，，m值可参参照规规范表表格15（3）桩的计计算宽宽度桩在水平平外力力作用用下，，除了了桩身身宽度度范围围内桩桩侧土土受挤挤压外外，在在桩身身宽度度以外外的一一定范范围内内的土土体都都受到到一定定程度度的影影响（（空间间受力力），，且对对不同同截面面形状状的桩桩，土土受到到的影影响范范围大大小也也不同同。为了将空间间受力力简化化为平平面受受力，，并综综合考考虑桩桩的截截面形形状及及多排排桩桩桩间的的相互互遮蔽蔽作用用，将将桩的的设计计宽度度（直直径））换算算成相相当实实际工工作条条件下下，矩矩形截截面桩桩的宽宽度b1，b1称为桩的计计算宽宽度。16（1））确定定桩顶顶荷载载N0k、H0k、M0k单桩的桩顶顶荷载载可分分别按按下列列各式式确定定：（4）单桩的的内力力计算算(2)桩桩的挠挠曲微微分方方程单桩在在H0k、M0k和地基基水平平抗力力作用用下产产生挠挠曲:在上列列方程程中，，如采采用不不同的的C图式求求解，，就得得到不不同的的计算算方法法。m法假定定C=mz,代入上上式得得到：：a为桩的的水平平变形形系数数，量量纲为为L-1挠度x与转角角ф、弯矩M和剪力力V的微分分关系系，利利用幂幂级数数积分分后可可得到到微分分方程程式的的解答答:1819(3)桩身身最大大弯矩矩及其其位置置设计承承受水水平荷荷载的的单桩桩时，，为了了计算算截面面配筋筋，设设计者者最关关心桩桩身的的最大大弯矩矩值和和最大大弯矩矩截面面的位位置:由系数CD从表查查得相相应的的换算算深度度，则则桩身身最大大弯矩矩的深深度Zmax为：20由从表4-11查得相应应的系数数CM,则桩身最最大弯矩矩Mm