第8章-桩基础(09).ppt

1、、第8章桩基设计，第8章桩基设计，第8章桩基设计，应用：单桩垂直承载力特性值的确定，4、单桩垂直承载力的确定，认识：通过静载试验确定单桩垂直极限承载力基准值的方法。 知识记录：根据土物理指标与承载力参数的经验关系，确定单桩垂直极限承载力标准值的方法。 识别记录：根据土物理指标和承载力参数的经验关系，确定大径桩(d800mm )单桩的垂直极限承载力标准值的方法。 通过第八章桩基设计、第八章桩基设计、学习目的和要求，本章的学习，了解桩的分类和选定，了解单桩垂直荷载传递的特征，掌握垂直荷载作用的订货桩承载力的确定方法，了解桩的负摩擦阻力的概念，熟悉桩基设计和计算的内容和方法，初步了解桩基设计和施工技

2、术。 第八章桩基设计，、软土层、第八章桩基设计，8.1.1桩基的适用性，1 .承载力高，2 .沉降量小，3 .能承受一定的水平载荷和上推力，稳定性好，4 .提高地基基础的刚性， 可以改变自振频率，5 .可以提高建筑物的抗震能力，6 .容易实现地基工程机械化和工业化，另一方面，桩基的优点，第8章桩基设计，二，桩基的适用范围，第8章桩基设计，4.1.2桩基设计原则，1 .桩基必须安全地应用。 2 .桩基设计必须合理。 3 .桩基设计必须经济。 1 .承载能力的极限状态：桩基达到最大承载力，整体发生压曲，或发生不适于继续承载的变形。 2 .正常使用极限状态：与桩基达到建筑物正常使用规定的变形极限值或

3、达到具有耐久性要求的极限值相对应。 一、桩基设计的基本要求是： (一)桩基的极限状态，二，桩基设计原则，第八章桩基设计等级划分，第八章桩基设计，桩基计算规定，一、应根据桩基的使用功能和受理特征进行桩基的垂直承载力和水平承载力的计算，二、桩身(桩身失稳，钢管桩局部失稳和承台结构的承载力计算，3，软弱下卧层管理，4，坡地，岸边桩基整体的稳定性管理，5，抗浮，抗拔桩基的抗拔承载力(基桩和群桩)管理，6，抗震设置区的抗震承载力管理。 第八章桩基设计：(4)应计算沉降桩基，1，设计等级为a级的非嵌岩桩和非深厚硬持力层的建筑桩基，2，设计等级为b级的体型复杂，载荷分布不均匀或桩端平面以下存在软土层的建筑桩

4、基，3，软土地基多层建筑减沉复合桩基。 (5)应该计算水平位移的桩基，其水平载荷大或对水平位移有严格限制。 第八章桩基设计、三、桩基设计所采用的作用效果、阻力、1、布桩的情况：荷载效果为采用标准组合的阻力为基桩或复合基桩的承载力特性值。 相对于标准组合，荷载效应组合的设计值s应采用下式： 2、计算桩基结构承载力，确定尺寸和钢筋时，采用荷载效应的基本组合。 由可变载荷效果控制的组合：由永久载荷效果控制的组合：第8章桩基础设计：2、计算沉降和水平位移时，由载荷效果永久组合。 对于准永久性的组合，负荷效果组合的设计值s应该采用以下的式：第8章桩基设计，不同的分类基准，第8章桩基设计，1，承台和地面的

5、相对位置，第8章桩基设计，2，承载力性状，端承型桩，摩擦型桩，第8章桩基3、按桩基的施工方法分类，(1)预制桩在施工前预先制作，用各种机械设备将地基沉入设计标高的桩，可以是桩、钢桩、钢筋混凝土桩等。()打桩是在建设现场用机械钻、钢管拉深、人力挖掘等手段在地基土上形成桩孔，并在其中放置钢筋笼注入混凝土的桩。 按照造孔方法，灌注桩可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩等几种。 打桩方法有气锤打入、振动桩、静压桩等。 第8章桩基设计、振动桩基设计、第8章桩基设计、优点：施工过程中无挤土，无振动，噪音小，桩径不受限制。 缺点：泥浆沉淀难以去除，影响端部承载力的充分发挥，引起大的沉降。 钻孔灌注桩：第

6、8章桩基设计、优点：在钢管内无水环境中沉入钢筋和灌注混凝土，保证了桩身混凝土的质量。 缺点：拔套管时，拔管速度过快会缩颈，夹泥，折断桩。 b、沉管过程的挤土效应除了会产生与预制桩类似的影响外，混凝土还很硬的邻接桩还有可能被切断。 对策： a .拔管速度的控制b .按“跳打”的顺序施工。 沉管灌注桩：第8章桩基设计、灌注桩主要适用于粘性土和地下水位低的条件，最禁止在含水砂层施工，容易引起流砂塌陷，非常危险。 人工挖孔灌注桩，第8章桩基础设计，4，根据制作桩的方法和制作桩过程的推土效果进行分类，(1)非推土桩：制作桩过程不被桩周围的土推的桩称为非推土桩。 主要有挖孔桩、挖孔桩。 (2)部分挤土桩(

7、少量挤土桩):把制作桩的过程中对周围的土产生部分挤土作用的桩称为部分挤土桩。 主要有工型或h型钢桩、钢板桩、开口钢管桩、开口钢筋混凝土管桩。 (3)挤土桩：在做桩的过程中，桩孔中的土没有取出，都被称为挤土桩。 主要有木桩、钢筋混凝土桩、闭口的钢管桩或钢筋混凝土桩、沉管灌注桩。 第八章桩基设计、纵向抗压桩、纵向阻力桩、水平荷载桩及复合荷载桩。 5、根据桩的使用功能分类，桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩及复合材料桩。 6、桩基材料、7、桩基直径大小、小径桩(d250mm )、中径桩(250d800 )和大径桩(d800mm )等。 第8章桩基设计：第8章桩基设计，4.3.1桩的负荷传递，一，单桩的

8、承载力的构成，虽然不是对地基土的桩的支撑作用，但两者并不在步骤中发挥作用，第8章桩基设计， 当纵向载荷施加到桩顶上时，桩体的上部首先被压缩，产生相对于土的向下位移，桩周土在桩侧界面上产生向上的摩擦阻力.载荷沿着桩向下传递的过程是克服这种摩擦阻力向土扩散的过程. 第8章桩基设计，对桩长2746m的大直径灌注桩的载荷传递性能的足尺试验结果。 根据试验，除了桩侧发挥极限摩擦阻力所需的位移小、粘性土为13mm、没有粘性土的为57mm的被岩石支撑的2根桩外，剩馀的各桩(桩端持力层为砾石、砂砾、粗砂或残留粉质粘土)在设计作业负荷下，端受力小于桩顶负荷的10 不同荷载下轴力沿深度变化，第八章桩基设计、单桩荷

9、载传递的基本规律、基础功能是向地基土传递荷载。 桩基的主要传递构件桩是细长构件，其与土的界面主要是侧面，底面仅占桩与土接触总面积的一小部分(一般为1%以下)。 这意味着桩侧界面是传递桩到土的载荷的重要途径。 垂直载荷施加到桩的顶部时，桩体的上部首先被压缩，产生相对于土的向下位移，桩周土在桩侧界面产生向上的摩擦阻力，载荷沿着桩向下传递的过程是克服这种摩擦阻力向土扩散的过程。、第8章桩基设计，桩轴力为q，桩轴力为桩顶负荷n和深度z的函数，桩轴力沿深度分布的实测资料，第8章桩基设计，在桩轴力q沿深度逐渐减少的桩端，q与桩底土反作用力Qp平衡，同时，桩端具有力的层土被桩底土反作用力Qp压缩，使桩底下沉

10、，桩底下降随着桩基载荷n的阶段性增加，对各阶段的载荷反复进行上述过程，直至变形稳定，载荷传递过程结束。 由于桩身的压缩量的累积，上部桩身的位移总是比下部大，所以上部的摩擦阻力总是比下部先发挥，随着桩侧摩擦阻力达到极限后也不变的负荷的增加，下部桩侧的摩擦阻力逐渐变动，在桩体整体的摩擦阻力全部达到极限之前，持续增加的负荷使桩端的保持力层土、第8章桩基设计，桩的纵横比L/d是影响荷载传递的主要因素之一，随着纵横比L/d的增大，桩端土的性质对承载力的影响变小，纵横比L/d接近100时，桩端土的性质的影响几乎为零。 发现这一现象的重要意义是纠正“桩越长，承载力越高”的单方面认识。 通过增加桩的长度，将桩

11、端支撑在深硬土层上以获得高端阻力的方法不经济，虽然增加了工程成本，但不能提高很多承载力。 第8章桩基设计，桩越长，端阻力所占比例越低。第8章桩基设计，桩侧摩擦阻力和桩端阻力的分布规律和影响因素，1 .桩侧阻力随深度线性增大。 2、桩侧极限摩擦阻力与某一深度、土的种类和性质、打桩方法等多种因素有关。 3、随着桩基荷载的逐步增加，桩断面的轴力、位移和桩侧摩擦阻力在不断变化。 4 .桩端阻力的发挥不仅比桩侧阻力慢，充分发挥所需的桩底位移值也比桩侧摩擦阻力达到极限所需的桩体截面位移值大得多。 5 .桩长对载荷的传递也有重要的影响。、第8章桩基础设计，4.3.2单桩破坏模式，一、单桩破坏模式影响因素，、

12、桩周土的剪切强度桩端支撑状况桩的尺寸桩的类型，、第8章桩基础设计，二，常见的单桩破坏模式，轴向载荷下的基础桩破坏模式，弯曲破坏，整体剪切破坏、第8章桩基设计、桩为轴向载荷，如细长棒发生纵向弯曲破坏一样，载荷沉降(Q-S )关系曲线为“急剧破坏”的急降型，沉降量小，具有明确的破坏载荷。 桩的承载力取决于桩身的材料强度。 例如，通过深泥质土层中的小径端承桩和嵌岩桩、细长桩等多属于这种破坏。第8章桩基基础设计是，具有足够强度的桩基通过抗剪强度低的土层，到达强度高的土层，桩基的长度不大时，桩基是推力载荷，桩基的上部土层无法阻止滑动土楔的形成，因此桩基的土体形成滑动面而引起整体的剪切破坏此时，桩的沉降量

13、小，桩侧摩擦阻力难以充分发挥，主要载荷由桩端阻力承受，载荷沉降(Q-S )关系曲线也为俯冲型，呈现明确的破坏载荷。 桩的承载力主要取决于桩端土的支撑力。 一般的打入式短桩、钻头短桩等就是这样的破坏。 (2)整体的剪切破坏：第8章桩基础设计，(3)穿刺破坏桩的入土深度大的情况和桩周土层的剪切强度均匀的情况下，桩在轴向负荷下被穿刺破坏。 此时，桩顶载荷主要由桩侧摩擦阻力承受，桩端阻力极小，桩的沉降量大。一般来说，桩周土质较弱时，荷载沉降(Q-S )关系曲线为“渐进破坏”的缓慢变形，无明显拐点，极限荷载难以判断，桩的承载力主要由上部结构能承受的极限沉降su决定，桩周土的剪切强度高时，荷载沉降(Q-S

14、 )关系曲线为急剧下降型一般的钻头打桩的情况很多。第8章桩基设计，4.3.3桩的负摩擦阻力，桩土间的相对位移方向决定桩侧摩擦阻力的方向，桩周土层相对于桩侧向下位移时，桩侧摩擦阻力的方向为下方向，称为负摩擦阻力。 引起、正摩擦阻力，桩侧负摩擦阻力的条件是，桩侧土体的下沉必须比桩的下沉大。第8章桩基础设计，1、发生负摩擦阻力的条件，桩基通过低压的软粘土或新填土，被硬土层(硬粘性土、中密以上的砂土、砾层或岩层)支撑时2 )桩周围的地面有大面积装载或超填土时3 )地下水或桩周地下水位下降桩周土下沉时：4)挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的土体或扰乱的土体逐渐固结下沉时；5 )自重湿陷性黄土浸水下沉

15、或冻土融化下沉时。第八章桩基设计，2、桩侧负摩擦阻力分布规律，下部相对于岩石端承桩，全部桩可能为负阻力的一般桩，由于桩土有变形，因此根据两者的相对位移量和方向而变化。 桩的周土和桩的截面沉降相等，两者没有相对位移，其摩擦阻力为零，该摩擦阻力为零的点称为中性点。、ln、Negative、第八章桩基础设计，3 .在桩的中性点以上涂布薄层涂料，降低负摩擦阻力，多使用沥青涂层，价格便宜，效果好。 2 .在钢桩上追加厚3mm的塑料薄膜(兼作防锈用)。 3 .往现场打桩也可以通过在桩与土之间流动斑脱土浆等方法，消除或降低负摩擦阻力的影响。单桩的垂直极限承载力：单桩在垂直载荷下达到破坏状态之前，或发生不适合

16、连续载荷的变形时所对应的最大载荷。 单桩的垂直极限承载力主要取决于两个方面：一是地基土对桩的支撑能力，二是桩基的材料强度。 第八章桩基设计：1、材料强度决定，工作条件系数，预制桩： 0.75桩基混凝土强度由下式：建筑地基基础设计规范(GB50007-2002 )、2、地基土支撑桩的能力决定，1、单桩的垂直极限承载力特性值：单桩的垂直极限承载力基准值：单桩在垂直载荷下破坏第八章桩基设计、桩基中的单桩。 复合桩基：基桩和承台基础土共同承载荷载的桩基。 复合基桩：由单桩和相应面积的基础地基土构成的复合基桩。 桩基：设置在岩土上的由桩和连接到桩顶的承台构成的基础，或者是柱和桩直接连接的单桩基。 复合桩基础中基桩的承载力包括承台底的土阻力，故称为复合桩。 第8章桩基设计、桩基的垂直承载力特性值r :第8章桩基设计、考虑了复合桩基的垂直承载力特性值r :承台效应系数c、第8章桩基设计、第8章桩基设计、2、单桩垂直极限承载力， 建筑桩基础技术规范JGJ942008第5.3.1条规定：1、设计等级为a级的建筑桩基础，应通过单桩静载试验确定2、设计等级为b级的建筑桩基础，在地质条件简单的情况下，参照地质条件相同的试桩资料， 静力探测等原位试验和经验参数可以综合确定其馀应用单桩静载试验确定3，设计等级为c级的建