第八章-桩基础.ppt

1、土木工程系齐宏伟赵少飞,第八章桩基础,中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2002).中国中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)（2008年10月执行）同时建筑桩基技术规范(JGJ94-94)作废。不讲教材中与作废条文相关的内容；会补充新规范的内容，请同学们注意记笔记。,桩基础设计依据,第八章作业8.2、8.3、8.4（p209-210）,第一节桩基础概述,深基础主要类型：桩基础、沉井、地下连续墙等桩基础优点：具有较高的承载力和稳定性；不仅能有效地承受竖向荷载,还能承受水平力和上拔力;具有良好的抗震、抗爆性能。,桩基础构成：桩和承台组成。根据承台

2、的位置，桩基(础)分为：低承台桩基(础)：承台底面低于地面；高承台桩基(础)：承台底面高于地面。,一、按承载性状分类桩传递荷载的特点：所承担的荷载，由桩侧阻力和桩端阻力传到地基上。,桩的分类,根据承载性状，桩分为：1）摩擦型桩：桩承受的荷载主要由桩侧阻力承担，细分为：摩擦桩：上部荷载全部由桩侧阻力承受；端承摩擦桩：承受的荷载主要由桩侧阻力承担。2）端承型桩：桩承受的荷载主要由桩端阻力承担，细分为端承桩：荷载全部由桩端阻力承受；摩擦端承桩：承受的荷载主要由桩端阻力承担。,举例说明：摩擦型桩：软土中的长桩，为摩擦桩，图(a)；上部土层强度比桩端土层较高，为端承摩擦桩，图(b)。端承型桩：上部土层软

3、弱桩端进入稳定的岩层时，为端承桩，图(c)上部土层强度比桩端土层较低，为摩擦端承桩，图(d)。,二、按桩身材料分类木桩混凝土桩素混凝土桩钢筋混凝土桩预应力混凝土桩钢桩,三、按施工方法分类预制桩桩体在施工前在预制厂或现场制作的桩。根据打入方法可分为：打入桩、压入桩、振沉桩及旋入桩。灌注桩在桩位处先成孔，再设置加劲材（如钢筋笼等），然后浇灌混凝土而形成的桩。根据成空施工方法可再分为：钻孔灌注桩、沉管灌注桩和挖孔桩等。,桩基础施工动画演示,预制桩灌注桩,四、按设置效应分类根据桩对桩周土排挤作用分为挤土桩桩位处的土大量排挤开，桩周土在施工过程中受到严重扰动。例如，实心预制桩、下端封闭的管桩等，在锤击、

4、振动贯入等。非挤土桩桩对周围土体没有排挤作用。例如，先钻孔再打入的预制桩、钻孔（冲孔或挖孔）桩。,五、按桩径大小分类小直径桩：d250mm例如，用于基础加固的树根桩、静压锚杆托换桩等。中等直径桩：250mmd800mm大直径桩：d800mm,六、按功用分类承压桩承受竖向压力为主的桩，图(a)。抗拔桩承受拔出荷载为主的桩，图(b)。例如，输电塔架、地下抗浮结构复合受荷桩同时承受较大竖向荷载与水平荷载，图(c)。横向受荷桩（侧向受荷桩）主要承受水平荷载的桩，图(d)。例如，边坡中设置的加固桩。,第二节单桩竖向承载力,桩基承载力由两个方面组成组成桩侧摩阻力;桩端阻力。,桩基的破坏模式有什么类型？,桩

5、基的破坏模式（a）屈曲破坏（b）整体剪切破坏（c）刺入破坏,陡降型,陡降型,陡降型(桩周土密实),缓变型(桩周土疏松),一、影响桩基承载力的因素桩侧与桩端土层的强度、变形性质及应力特征。影响随下面因素变化：桩的长径比（l/d）l/d越大，桩侧土层的影响增大，而桩端土层的影响减小桩身、桩侧土刚度比（Ep/Es）Ep/Es越大，桩侧土层的影响越小，而桩端影响提高桩端土层与桩侧土层的刚度比（Eb/Es）Eb/Es越大，桩端的影响提高，而桩侧土层的影响减小,（2）桩身与桩底的几何特征桩身比表面积越大，桩侧摩阻力影响越大；桩端直径越大，桩端总阻力，如爆扩灌注桩。（3）桩身材料强度桩一般可以看作侧向约束的

6、压杆，可能发生桩身先于土层破坏，此时，桩基承载力由桩身材料强度控制。（4）其它因素如群桩的几何参数、成桩方法等。,1、桩身轴力和截面位移,桩顶荷载Q作用下，桩身同时被压缩并下沉，如图。桩侧摩阻力和桩身轴力的关系？建立如图所示坐标系，桩的周长为up，取深度z的桩微元，由竖向平衡得：,二、单桩竖向荷载传递规律,根据桩身位移与桩身轴力的关系：,负号表示轴力和位移方向相反，Nz代入(8-2),有,桩侧阻力与桩身位移的关系：单桩轴向荷载传递的基本微分方程，微分方程表明：桩侧阻力是桩身沉降（桩土相对位移）的函数。,根据微分方程，可以得到：如果确定出桩身的轴力分布，就可根据式(8-2)确定桩身的摩阻力分布；

7、如果确定出桩身的轴力分布，及桩顶的位移0，就可根据式(8-3)确定桩身的位移分布。,计算桩身z处的位移z？桩顶位移0减去截面位置以上桩身的压缩量桩底位移为l,在桩身上贴应变片，测出应变，计算出应力、轴力，确定桩身的轴力分布，进而可以确定桩身的摩阻力分布及桩身位移分布：,斜率绝对值最大,2、桩侧摩阻力和桩端阻力,荷载作用下，桩端阻力和桩侧阻力发挥过程1）桩顶施加荷载后，桩身的压缩和位移量随之增大，桩侧与桩周土的接触面产生相对位移，桩侧摩阻力从桩身上段向下逐渐发挥；2）荷载继续增大，桩端开始下沉，桩端阻力开始发挥；3）当桩身全长摩阻力都达到极限值后，桩顶荷载增量全部由桩端阻力承担，直到桩底持力层破

8、坏。此时，桩基础处于承载能力极限状态。,3、桩侧负摩阻力,桩侧负摩阻力：由于某些原因，使桩周土相对于桩向下位移，对桩产生向下的摩擦力。负摩阻力对轴力的影响说明：负摩阻力与桩顶荷载作用方向相同，这种摩阻力不但不能承担桩顶荷载，反而增大桩的轴力及沉降。,负摩阻力,正摩阻力,图8-8单桩在产生负摩阻力时的荷载传递(a)单桩(b)位移曲线：1土层竖向位移曲线2桩的截面位移曲线(c)桩侧摩阻力分布曲线(d)桩身轴力分布曲线,(a),(b),(c),(d),z,Q,z,o,o1,+,-,Nmax,中性点,土层相对桩向下位移,土层相对桩向上位移,负摩阻力,正摩阻力,桩侧负摩阻力产生的原因：(1)桩周土体沉降

9、量很大。如欠固结的软粘土或新填土；自重湿陷性黄土等。(2)桩周大面积堆载。地面桩周大面积堆载，引起土层沉降。(3)施工引起地表沉降。例如，在软土中密集沉桩时，引起超孔隙水压力而使地面隆起，打桩完成后土层的重新固结等。(4)地下水水位下降水位下降，造成土层下沉。,降低负摩阻力的措施：对于填土地基建筑场地，待填土沉降基本稳定后再成桩。对于大面积堆载的建筑物，可采取预压等措施处理地基，减小堆载引起的地面沉降。对于自重湿陷性黄土地基，采用强夯等挤密法先行处理，消除部分自重湿陷性。涂层法：在桩上涂抹滑动层和保护层。预钻孔法：用钻机在桩位预先钻孔，然后将桩插入。,三、单桩竖向承载力确定,单桩竖向极限承载力

10、：竖向荷载作用下，单桩达到破坏状态或出现不适于继续承载的变形时所对应的荷载。单桩竖向承载力特征值：单桩竖向极限承载力除以安全系数后的承载力值。即，在工作状态下，桩所允许承受的最大荷载。,确定单桩竖向承载力的方法：按现场静载荷试验确定按经验公式计算按材料强度确定,（一）按现场静载荷试验确定,单桩静载荷试验（试桩）：在拟建建筑物现场，对桩体分级施加竖向静力荷载，并量测桩顶沉降等，直到地基达到极限状态，从而确定单桩竖向极限承载力。单桩竖向极限承载力除以安全系数(常取2)，作为单桩竖向承载力特征值。试验数量：总桩数的1%；3根。试验结果：桩的荷载-沉降(Q-s)曲线桩的沉降-时间(s-logt)曲线,

11、图8-9锚桩式静载荷试验装置,桩的Q-s曲线,桩的荷载-沉降(Q-s)曲线,根据Q-s曲线确定单桩极限承载力：,当Q-S曲线陡降段明显时，取相应于陡降段起点相应的荷载值;当某一级荷载作用下桩的沉降量前一级荷载沉降量的两倍、且24小时尚未达到稳定时，取前一级荷载值。Q-S曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量s=40mm所对应的荷载值。当桩长40m时，宜考虑桩身的弹性压缩。,对若干个桩静载荷试验结果的处理：当试验各桩的极限承载力的极差平均值的30%时，可取其平均值为单桩竖向极限承载力Qu。,沉降-时间(s-logt)曲线荷载为Qu相应的s-logt曲线的特点：沉降-时间曲线急剧变陡，同时向下发生转折。右

12、图Qu=？,右图中曲线f，相应的荷载为Qu,（二）按经验公式计算,一般用于初步估算单桩竖向承载力特征值。,1、按单桩极限承载力确定单桩竖向承载力特征值,Qu单桩竖向极限承载力，kN；up桩身断面周长，m；Ap桩端底面积，m2；qsiu第i层土极限侧阻力，kPa；qpu桩端土极限端阻力，kPa；li桩穿越第i层土的长度，m；Ra单桩竖向承载力特征值，kN；k单桩竖向承载力安全系数，取2.0。,2、直接建立土层的物理力学状态指标与单桩承载力特征值的关系,Ra单桩竖向承载力特征值，kN；qsia第i层土桩侧阻力特征值，kPa；qpa桩端土端阻力特征值，kPa。,特别的，当桩端嵌入完整或较完整的硬质岩

13、石中：,（三）按材料强度确定,1、钢筋混凝土桩的竖向抗压承载力特征值,桩的纵向弯曲系数。低承台桩，一般取=1.0；高承台桩，可取=0.251.0，根据桩端土层及桩上部自由长度确定。,2、钢桩的抗压承载力特征值,第三节群桩承载力与变形,群桩：2根及2根以上的桩群。,一、群桩特点二、群桩竖向承载力三、群桩基础沉降,一、群桩特点1、群桩效应由于承台、桩、土相互作用，群桩基础中的一根桩的承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和设置方法的独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。,Qug群桩抗压极限承载力，kN；Qu单桩抗压极限承载力，kNn桩数。,群桩效应用群桩效应系数描述,这些内容在桩基新规范被废除,

14、群桩变形特点：群桩中由于应力叠加，导致应力的分布范围和强度均较大，应力传递深度也比单桩情况大，因此群桩变形往往大于单桩变形。,s(Q)单桩在荷载Q作用下的沉降量，mm；sg(nQ)n根群桩在n倍Q作用下的沉降量，mm。,群桩沉降比,群桩效应强弱的主要影响因素：桩距s。桩距s对群桩效应的影响：当桩距s3d(d为桩径）时，地基中附加应力叠加现象严重，群桩效应明显；当桩距s6d(d为桩径）时，地基应力叠加现象不明显，群桩效应消失。,2、承台效应（与旧规范桩承台效应名称不同）,承台效应：现浇钢筋混凝土承台往往与地基土直接接触，在上部荷载作用下，承台将地基土压得更紧密，因此，承台具有一定的承载能力。承台

15、效应系数：竖向荷载下，承台底地基土承载力的发挥率。复合桩基：由桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。复合桩基中，除了桩端阻力和桩侧阻力承担荷载外，承台下地基也承担荷载。减沉复合疏桩基础天然软土地基的承载力基本满足要求的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基。,其它相关概念基桩：桩基础中的单桩。复合基桩:单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。,二、群桩竖向承载力,（一）群桩破坏模式,1、刺入破坏：桩距足够大且土质软弱时，桩体与桩周土的剪切变形较大，桩端刺入其下土层中而发生破坏。,2、整体剪切破坏：桩体与桩周土的剪切变形较小，桩端土层被压缩达到极限平衡状态，发生整体剪切破坏。,一

16、般情况下，群桩破坏兼具上述两种特性。,（二）承载力计算,1、按刺入模式计算,Qug群桩抗压极限承载力，kN；Qui第i根桩的单桩抗压极限承载力，kN。,这些内容在桩基新规范被废除,2、按整体破坏模式计算,实体深基础：(等代实体深基础与规范称谓不一致)将群桩和桩间土体视为一个实体深基础。,这些内容在桩基新规范被废除,Qug群桩抗压极限承载力，Qpg群桩桩端极限承载力，Qsg群桩外围侧壁极限摩阻力，Ap由群桩外围所限定的实体深基础的底面积，ug由群桩外围所限定的实体深基础的断面周长，l桩长。,群桩的承载力按实体深基础计算如图8-12(p189)：,建筑地基基础设计规范规定：群桩承载力为单桩承载力之

17、和。,这一做法大大简化了群桩承载力的计算。,补充内容：复合基桩竖向承载力特征值（桩基新规范的内容）,开始新课,补充：复合基桩竖向承载力特征值（桩基新规范的内容）不考虑地震作用时考虑地震作用时其中，Ra单桩竖向承载力特征值；fak承台下1/2b（b为承台宽度）且5m范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值；Ac计算基桩所对应的承台底净面积，桩数为n时，Aps为单桩桩身截面面积；A为承台计算域面积。对于柱下独立桩基，为承台总面积；对桩筏基础，参见桩基新规范p29；a地基抗震承载力调整系数，按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011采用。c承台效应系数。当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏

18、度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取为零。其它可按下表取值：,二、群桩竖向承载力,复合基桩:单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。,说明：sa/d为桩中心距sa与桩径d之比；Bc/l为承台宽度Bc与桩长l之比。,承台效应系数,三、群桩基础沉降,实体深基础法（扩散角法）(等代实体深基础与规范名称不一致)将桩和桩间土看作实体深基础，进而按分层总和法计算实体深基础下土层的沉降。适用条件：桩距s6d(d为桩径),扩散角，tan按表8-1(p191)确定,实体深基础底部尺寸：由于桩侧摩阻力作用，竖向荷载在桩侧土中以角向下扩散，传到基础底面。等代深基

19、础底面尺寸为：,实体深基础下附加应力计算：P0实体深基础基底附加应力；Gk实体深基础的自重，水下按有效重度计；Fk群桩基础上的竖向荷载，按荷载效应的准永久组合取值；A实体深基础底面积，A=ab；cd实体深基础底面处的土自重应力，水位以下按土的有效重度计算。,建筑地基基础设计规范单向压缩分层总和法,应力计算可用平均附加应力系数：,nj第j层土地计算分层数；p桩基沉降经验系数，根据当地的实测资料确定，可查表8-2(p191)；m桩端平面以下缩影响范围内天然土层总数；j,i桩端平面以下第j土层第i分层竖向附加压力。,讨论：如果桩距不能满足桩距s6d(d为桩径)条件，如何进行计算？情况一，承台底地基土

20、分担荷载求解思路：承台底土所受的压力按布辛奈斯克(Boussinesq)解，计算桩端下的竖向应力；桩所承受的荷载，桩和桩间土看作实体深基础，按布辛内斯克解，计算桩端下的竖向应力应力；将两者进行叠加后，按分层综合法计算最终沉降量。情况二，承台底地基土不分担荷载荷载由桩端传到桩端下的土层中，不同于布辛内斯克解求解条件，桩端下的应力需要采用明德林(Mindlin)应力解。,明德林(Mindlin)应力公式,盖德斯(Geddes)将桩顶荷载Q，在地基中分为三部分承担(系数、根据实际实测情况)：,盖德斯利用Mindlin应力解，通过积分分别求出这三种荷载对应的地基中的应力Ip,Isr,Ist由解析公式(

21、见下页)或查表确定，然后叠加而得到地层中的应力然后利用分层总和法计算桩基的沉降量。,=+,Q(1-)Q,Q,Q,l,rectangletriangle,式中，地基土的泊松比；r桩身半径；l桩长;z计算应力点离桩顶的竖向距离。,式中，地基土的泊松比；r桩身半径；l桩长;z计算应力点离桩顶的竖向距离。,实体深基础法和Mindlin法比较相同：都属于分层总和法中应力计算；差别：附加应力计算采用不同实体深基础法中的附加应力采用布辛内斯克解；Mindlin法采用Mindlin应力解。结果比较：Mindlin应力解符合实际情况；但布辛内斯克解计算简单。,建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)补充内容,变

22、刚度调平设计,参考资料1.刘金砺(中国建筑科学研究院地基基础研究所、规范的主要撰稿人)的学术报告：建筑桩基技术规范（修订）若干技术焦点剖析2.徐至钧,赵锡宏.建筑桩基设计与计算桩基变刚度调平设计M,2009,北京：机械工业出版社,1.天然地基箱形基础变形特征,图1北京中信国际大厦箱基沉降等值线（s单位：cm）高104m,框筒结构，双层箱基高11.8m；Smax=12.5cm;Smax=0.004L。,2桩筏基础的变形特征,图2南银大厦桩筏基础沉降等值线（建成一年，s单位：cm）高113m，框筒结构，400PHC(预应力高强混凝土管)桩，L=11m,均匀布桩，筏板厚2.5m,建成一年Smax=0

23、.002L。,3均匀布桩桩顶反力分布特征,图3武汉某大厦桩箱基础桩顶反力分布框剪结构，500PHC桩，L=22m,均匀布桩；中、边桩反力比=1：1.9,4碟形沉降和马鞍形反力分布的负面效应（1）碟形沉降引起承台、上部结构的次应力（2）马鞍形反力分布导致基础的整体弯矩、冲切力、剪力增大对于图1北京中信国际大厦为例，整体弯矩较均布反力增加16.2%；对于图3所示桩筏基础，整体弯矩较均布反力将增加50%以上。,图3武汉某大厦桩箱基础桩顶反力分布,5变刚度调平设计,图4均匀布桩与变刚度调平布桩的变形与反力示意,图5变刚度布桩模式,6试验验证粉质粘土地基，20层框筒结构的1/10现场模型试验,图6等桩长

24、与变桩长模型试验(mm),桩顶反力（F=3250KN）,差别很大,差别不大,7变刚度调平概念设计优点,（1）减小核心筒冲切力，降低承台整体弯矩；（2）优化承台设计，降低造价；（3）减小差异变形，降低上部结构刚度次应力，提高耐久性；（4）合理发挥桩土共同作用。,提供冲切力,8工程应用,北京皂君庙电信楼、山东农业银行大厦、北京长青大厦等10余项工程桩基设计进行优化，节约造价2100余万元；Smax35mm,Smax0.0008L。计实施：需要JCCAD设计软件进行。,近几年来，北京皂君庙电信楼、北京电视中心，北京万豪大酒店，威海海悦国际大酒店等数十个工程的桩基础均采用变刚度调平概念设计。,思考题（

25、任选一个）：桩基变刚度调平设计有何优点？如何调整桩基的刚度？Mindlin法与实体深基础法计算桩基沉降量有何异同？各自的优点是什么？Mindlin法如何计算桩端下的应力？,第四节桩基础设计,设计内容和步骤：收集设计资料，包括建筑、结构设计资料和岩土工程勘查报告等；选择桩的类型和几何尺寸（桩的断面尺寸、桩长），确定桩端持力层和承台埋深；确定单桩承载力；确定群桩桩数并布桩，确定承台类型及尺寸；桩基承载力与变形验算；桩身结构设计；承台结构设计。,一、选择桩的类型和几何尺寸,1）桩类型的选取综合考虑因素：建筑物对桩基的功能要求、地层条件、施工工艺及环境等方面因素。,2）桩长：主要根据桩端持力层位置。根

26、据变刚度调平设计，调整桩长。3）桩底进入持力层的深度宜为桩径的13倍；嵌岩桩，进入未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度0.5m。,二、确定单桩承载力,必要时，通过静载荷试验确定；初步设计按经验公式估算单桩竖向承载力特征值Ra。,三、确定桩数及布桩,（一）桩数,轴心受压,Fk相应于荷载效应标准组合时，桩基竖向轴心压力；Gk承台自重标准值；Ra单桩竖向承载力特征值；n初估的桩数。,问题：桩数量待求，承台面积未知，因此Gk未知，如何解决？,由于承台面积待定，Gk未知，暂不考虑Gk：桩数量实际可以按下面初步确定：,轴心受压时,Fk相应于荷载效应标准组合时，桩基竖向轴心压力；Ra单桩竖向承载力特征值

27、；n初估的桩数。,偏心受压时先按轴心受压，由上式初步估算桩数量然后根据偏心荷载大小，将桩数增加1020%。,最终确定的桩数n，应满足各桩的承载力要求。,（二）布桩,布置的原则：桩位布置应尽使上部荷载合力点与群桩的横截面形心重合。柱下布桩：布置成方形、三角形、梅花形。墙下布桩：沿墙长度方向单排或双排布置。,桩间距：桩间距最小值，按桩基新规范，教材表8-3的规定p193作废,桩的最小中心距,注：1.d圆桩直径或方桩边长，D扩大端设计直径。2.当纵横向桩距不相等时，其最小中心距应满足“其他情况”一栏的规定。3.当为端承型桩时，非挤土灌注桩的“其他情况”一栏可减小至2.5d。,四、桩基承载力与沉降验算

28、,（一）承载力验算1、桩顶荷载计算,轴心竖向力作用：,Fk相应于荷载效应标准组合时，作用在桩基承台顶面的竖向压力，kN；Gk桩基承台自重及承台上土自重标准值，kN；Qk相应于荷载效应标准组合时，单桩的轴力，kN；,偏心竖向力作用：,d,l,Fk,Gk,Myk,x,y,xi,yi,Qik相应于荷载效应标准组合时，偏心竖向力作用下第i根桩的轴力，kN；Mxk、Myk相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面通过桩群形心的x、y轴的力矩，kNm；xi、yi第i根桩至群桩形心的y、x轴线的距离，m；n桩基中的桩数。,Myk,Mxk,偏心荷载作用下柱顶荷载计算公式的说明:材料力学知识，力矩M作用下的应力计

29、算:,桩基承受水平荷载：各桩桩顶所受水平荷载可按各桩抗弯刚度进行分配。各桩截面相等时：,Hk相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面的水平力；Hik相应于荷载效应标准组合时，第i根桩的水平力。,2、单桩承载力验算,轴心竖向力作用,偏心竖向力作用,水平荷载作用,（二）桩基软弱下卧层承载力及桩基沉降验算,软弱下卧层的验算，同浅基础；桩基础的沉降验算：不得超过建筑物的沉降允许值(表2-8，p50）；最终沉降量的计算方法见本章第三节。,五、桩身结构设计,（一）灌注桩桩的承载力Ra满足桩身要求：,1、桩身材料强度验算,Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值，kN；Ap桩身横截面积，m2；fc混凝土

30、轴心抗压强度设计值，kPa；c工作条件系数，预制桩取0.75，灌注桩取0.60.7（水下灌注桩或长桩用低值）。,1、桩身材料强度验算2、构造要求,混凝土：C20；C25(水下导管灌注混凝土)钢筋率：最小配筋率0.2%0.65%（小直径桩取大值）。配筋长度：长度应根据计算确定：水平荷载和弯矩引起的桩身弯矩；构造要求：配筋长度应穿越承台下的淤泥、淤泥质土或液化土层；通长配筋情况：坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应。桩径d600mm的钻孔灌注桩：钢筋长度桩长的2/3。箍筋：6200，宜采用螺旋式或焊接环式。,（一）灌注桩（二）钢筋混凝土预制桩,1、使用阶段桩身强度验算验算同

31、灌注桩。2、施工阶段桩身强度验算运输起吊时以桩身作为梁，吊点为支座，进行受弯验算。锤击时自重乘以动力系数k=1.5作为桩的荷载。3、抗裂验算在预制桩吊装过程；在预应力混凝土桩在使用期间。,4、构造要求混凝土预制混凝土桩C30；预应力混凝土桩C40。钢筋纵筋：数量应通过强度计算确定最小配筋率0.8%(比较灌注桩要求：0.2%0.65%)箍筋：直径：68间距：200mm，并在桩上下两端适当加密。详细内容自学,（一）灌注桩（二）钢筋混凝土预制桩（三）钢管桩,钢管壁厚度：分别验算使用时期和施工时期的强度和稳定性。管壁厚度设计包括：有效厚度：按强度设计法；腐蚀厚度：根据钢管桩使用年限，环境腐蚀能力及防腐

32、措施等确定。,六、承台结构设计,承台作用：将多根桩连接成整体，并将上部荷载传递到各桩。承台设计：根据承台的抗冲切、抗剪切和抗弯等要求确定承台平面尺寸、厚度及配筋等。,(a)矩形承台(b)三桩承台(c)梁式承台,承台结构形式板式承台、梁式承台,承台设计内容,(一)、构造设计(二)、受弯计算柱下多桩矩形承台；柱下三桩三角形承台：等边三桩承台；等腰三桩承台(三)、受冲切计算柱对承台的冲切；角桩对承台的冲切(四)、受剪切计算等截面承台；阶梯形承台；锥形承台(五)、承台间连接,（一）承台构造要求,承台与桩的连接（板式及梁式承台）桩顶伸入承台长度50mm；100mm(受水平力)桩与承台连接的主筋数量：41

33、2；长度：按钢筋锚固确定。承台混凝土C20；承台钢筋保护层厚度（与浅基础情况一致）：70mm(无混凝土垫层)40mm(有混凝土垫层),构造设计相关尺寸（板式及梁式承台）承台厚度300mm；宽度500mm。,边桩与承台边桩中心至承台边缘的距离大于桩的直径(或边长)。桩的外边缘至承台边缘的距离：板式承台：150mm；梁式承台：75mm。,钢筋构造设计,梁式承台满足混凝土结构设计规范最小配筋率。直径：主筋12mm；架立筋10mm箍筋6mm。,矩形板式承台钢筋应按双向通长布置。钢筋直径10mm，间距200mm。,三角形三桩承台钢筋按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。,（

34、二）承台抗弯承载力计算,墙下梁式承台：按连续梁计算。柱下板式承台：抗弯如何计算？,1、承台破坏特点与计算原理承台在开裂破坏过程中，总是在两个方向上相互交替承担上部主要荷载，呈梁式破坏。,分别讨论四桩承台和三桩承台情况。,四桩承台破坏模式：弯曲破坏裂缝在平行于柱边的两个方向上交替发展，最后形成如图所示的破坏模式。最大弯矩位置：在柱边位置。,抗弯配筋计算：承台按悬臂板（梁）计算。,三桩承台破坏模式：初始裂缝多在承台中部出现，逐渐向外发展形成各种不同的破坏模式，分为等边三角形承台、等腰三角形承台情况，如图所示。,等边三角形承台,等腰三桩承台,等腰三桩承台破坏及计算示意,破坏模式1,破坏模式2,2、弯

35、矩计算（简化计算法）,(1)多桩矩形承台计算位置：取柱边和承台高度变化处。,Mtx、Mty分别为绕x轴和y轴弯矩设计值，kNm；xti、yti沿x轴和y轴，桩轴线到计算截面的距离，m；Ni扣除承台和其上填土自重，相应于荷载效应基本组合时的第i根桩的竖向力设计值，kN。计算如下：,F相应于荷载效应基本组合时，作用于承台底面的柱轴力设计值；Mx、My相应于荷载效应基本组合时，作用于承台底面，绕过桩群形心的x轴、y轴的力矩。xi、yi第i根桩至群桩形心的y轴、x轴线的距离，m；n桩基中的桩数。,(2)柱下三桩三角形承台,分两类三桩承台计算：等边三桩承台；等腰三角形承台。,等边三桩承台弯矩计算,M由承

36、台形心至承台边距离范围内板带的弯矩设计值；Nmax扣除承台和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本组合时的最大单桩竖向力设计值；s桩距；c方形柱子边长，直径d的圆形柱子时c=0.886d（由面积相同c2=d2/4，得到：,等腰三桩承台弯矩计算,M1、M2分别为承台形心到承台两腰和底边的距离范围内板带的弯矩设计值；Nmax扣除承台和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本组合时的最大单桩竖向力设计值；c1、c2分别为垂直于、平行于承台底边的柱子边长；s长向桩距；短向桩距与长向桩距之比，0.5按变截面二桩承台计算。,3、承台配筋计算根据承台所受的弯矩计算钢筋，计算同其它基础板计算：特别说明：所计

37、算的钢筋面积As，对应着弯矩M作用范围。,（三）承台抗冲切承载力计算,承台发生冲切破坏的类别：I：柱对承台的冲切II：角桩对承台的冲切,冲切破坏I：柱对承台的冲切,柱冲切破坏锥体水平投影,柱边冲切破坏锥体顶面在柱与承台交界处(承台变阶处);底面在承台底面平面处；冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角45o；,冲切破坏II：角桩冲切,柱冲切破坏锥体水平投影,柱冲切破坏锥体水平投影,冲切破坏锥体特点与比较:柱边冲切破坏锥体顶面在柱与承台交界处(承台变阶处)，底面在承台底面平面处；冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角45o；角桩冲切破坏锥体顶面在角桩内边缘处，底面在承台顶面或变阶处。冲切破坏锥体斜面与承台底面

38、的夹角45o。,冲切验算：冲切力抗冲切力，与浅基础相同。,1.柱对承台的冲切的承载力,抗冲切力：与冲切斜面的面积有关，即与有效高度h0、h0/2处的斜面长度相关，如图：,右侧红虚线长度,右侧红虚线长度,冲切力：冲切满足：冲切系数：冲跨比：,2.角桩对承台的冲切,注意：角桩冲切系数与柱冲切冲切系数计算公式不同：冲切系数取值范围相同0.21.0。,冲切力抗冲切力,（四）承台抗剪切承载力计算,柱下桩基独立承台剪切破坏位置：柱边和桩边之间斜截面；变阶处和桩边之间斜截面。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时，尚应对每个斜截面进行验算。,承台斜截面受剪计算示意,ay,剪跨,V扣除承台和其上填土自重后的相应

39、于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力力设计值hs受剪切承载力截面高度影响系数，(与筏板基础的剪切一致)h02000mm,取2000mm.剪切系数计算截面剪跨比，0.3，取0.3；3取3。h0计算宽度处的承台有效高度；,抗剪验算公式：,b0承台计算截面处计算宽度，黄色斜截面对应b0y、ax、x和x；天蓝色斜截面对应b0 x、ay、y和y。,抗剪验算如何计算非等厚度承台的高度和宽度？,I,I,II,II,ay,抗剪验算中非等厚度承台高度、宽度计算高度：按截面的最大有效高度，如h0；宽度：按各部分有效高度加权平均。,阶梯形承台,变阶处到桩边剪切柱边到桩边剪切,阶梯形承台计算宽度b0,阶梯形承台应分别

40、在柱边处及变阶处进行斜截面受剪计算。变阶处斜截面验算A1-A1和B1-B1：按等厚度板，有效高度为h01；计算宽度分别为bx1、by1。柱边斜截面验算：涉及到高度变化，有效高度取h0,但相应的计算宽度b0按有效厚度加权平均：,锥形承台,锥形承台抗剪验算：,对于锥形承台应对两个截面A-A及B-B进行受剪承载力计算，截面有效高度均为h0，截面的计算宽度按下式计算：,（五）承台间连接（自学）,承台联系梁：为增强单桩、双桩承台和有抗震要求的承台的整体性。设置方法：无抗震要求时，单桩承台，宜在两个互相垂直的方向设置；两桩承台，宜在短向设置；有抗震要求时，柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置。,承台梁标高：顶面标高同承台顶面；宽度：250mm；高度：1/101/15承台中心距。钢筋：根据受力计算确定纵筋直径12mm，数量4根。,p195灌注桩0.6-0.7,暂不考虑承台及其以上填土自重Gk，先按轴心荷载计算桩数考虑力矩和水平荷载的影响，桩数增大10%20%，,桩边缘到承台边缘的距离满足构造要求（最小值150）,开始新课请写笔记,1050-175-300=575mm,525-175-225=125mm,桩中心距的1/2,桩中心反力位置到柱边力臂,mm,配多少根钢筋？,9f25As=4418mm2,从桩顶算起,9f18As=2290mm2,应为x,应为2911,应为1294,本章