基础工程（同济大学第二版）ppt课件.ppt

2022-8-71第四节第四节 水平荷载下的桩基础水平荷载下的桩基础 一、单桩水平静载荷试验确定水平承载力一、单桩水平静载荷试验确定水平承载力 水平静载荷试验水平静载荷试验是分析桩在水平荷载作用下的性状的重要手段，也是确定单桩水平承载力最可靠的方法。 包括加荷系统和位移观测系统。加荷系统采用可水平施加荷载的千斤顶；位移观测系统采用基准支架上安装百分表或电感位移计，见图4-20。1. 1. 试验装置试验装置 2. 2. 试验方法试验方法(1) 单向多循环加卸载法：单向多循环加卸载法：模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力和机器扰力等循环性动力水平荷载。2022-8-722022-8-73 (2) 慢速连续加载法：慢速连续加载法：模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验，类似于垂直静载试验慢速法。 (3) 单向单循环恒速加载法：单向单循环恒速加载法：类似于垂直静载快速试验。 常规循环荷载一般绘制“水平力-时间-位移”(H0-t-x0)曲线；连续荷载试验常绘制“水平力-位移”(H0-x0)曲线、“水平力-位移梯度”(H0-x0/H0)曲线。 3. 成果资料成果资料4. 按试验结果确定单桩水平承载力按试验结果确定单桩水平承载力 单桩水平临界荷载单桩水平临界荷载Hcr: 指桩断面受拉区混凝土退出工作前所受最大荷载，通常取单桩水平临界荷载为单桩水平承载力设计值。(1)单桩水平临界荷载单桩水平临界荷载2022-8-742022-8-752022-8-76 单桩水平临界荷载Hcr按下列方法综合确定： 1) 取循环荷载试验(H0-t-x0)曲线突变点前一级荷载为Hcr； 2) 取H0-x0/H0曲线第一直线段终点所对应的荷载为Hcr。 单桩水平极限荷载Hu指桩身材料破坏或产生结构所能承受最大变形前的最大荷载。单桩水平荷载可按下列方法综合确定： 1) 取(H0-t-x0)曲线明显陡降的前一级荷载为Hu； 2) 取H0-x0/H0曲线第二直线段终点所对应的荷载为Hu；(2) 单桩水平极限荷载单桩水平极限荷载 用水平静载试验确定单桩横向设计承载力时，还应注意到按上述强度条件确定的极限荷载时的位移是否超过结构使用要求的水平位移，否则应按变形条件来控制。2022-8-77二、二、 基桩内力和位移计算的基本概念基桩内力和位移计算的基本概念 关于桩在横向荷载作用下桩身内力与位移计算，国内外学者提出了许多方法。现在普遍采用的是将桩作为文克勒弹性地基上的梁，简称弹性地基梁法。弹性地基梁的弹性挠曲微分方程的求解方法可用解析法、差分法及有限元法。下面主要介绍解析法。 弹性地基梁法的基本假定：弹性地基梁法的基本假定： 认为桩侧土为文克勒离散线性弹簧，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。 2022-8-78（一）地基系数及其分布规律（一）地基系数及其分布规律 大量的试验表明，地基系数C值不仅与土的类别及其性质有关，而且也随着深度而变化。由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C值随深度的分布规律也各有不同。常采用的地基系数分布规律如图所示的几种形式，相应产生几种基桩内力和位移计算的方法， szxCx z 式中 szx横向土抗力(kN/m2)； C 地基系数(kN/m3)，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； xz 深度z处桩的横向位移(m)。2022-8-791“m”法 假定地基系数C值随深度成正比例地增长，即CmZ，如图a所示。m称为地基比例系数(kN/m4)。2“K”法 假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点以上地基系数C随深度增加呈凹形抛物线变化；在第一挠曲零点以下，地基系数CK (kN/m3)，不再随深度变化而为常数(见图b)。3“c值”法： 假定地基系数C随着深度成抛物线增加，即CcZ0.5，如图c所示。c为地基土比例系数(kN/m3.5)。4“C”法，又称“张有龄法”： 假定地基系数C沿深度为均匀分布，不随深度而变化，即CK0 (kN/m3)为常数，如图d所示。 2022-8-7102022-8-711 上述四种方法均为按文克勒假定的弹性地基梁法，但各自假定的地基系数随深度分布规律不同，其计算结果是有差异的。从实测资料分析表明，宜根据土质特性来选择恰当的计算方法。目前应用较广的是“m”法。 按“m”法计算时，地基土的比例系数m值可根据试验实测决定，无实测数据时可参考表4-9中的数值选用；对于岩石地基系数C0，认为不随岩层面的埋藏深度而变，可参考表4-10采用。（二）单桩、单排桩与多排桩（二）单桩、单排桩与多排桩 计算基桩内力先应根据作用在承台底面的外力N、H、M，计算出作用在每根桩顶的荷载Pi、Qi、Mi值，然后才能计算各桩在荷载作用下各截面的内力与位移。2022-8-712 桩基础按其作用力H与基桩的布置方式之间的关系可归纳为单桩、单排桩及多排桩两类来计算各桩顶的受力，如图4-27所示。 所谓单桩、单排桩是指在与水平外力H作用面相平行的平面上只有一根桩，而在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排）桩的桩基础，如图4-28(a)、(b)所示，对于单桩来说，上部荷载全由它承担。 对于单排桩，如图4-28所示，对桥墩作纵向验算时，若作用于承台底面中心的荷载为N、H、My，当N在承台桥横桥向无偏心时，则可以假定它是平均分布在各桩上的；当竖向力N 在承台横桥向有偏心距e时，即Mx=Ne，每根桩上的竖向作用力可按公式(4-12)计算。2022-8-713注：x为纵桥方向 y为横桥方向eN2022-8-714 由试验研究分析得出，桩在水平外力作用下，除了桩身宽度内桩侧土受挤压外，在桩身宽度以外的一定范围内的土体都受到的一定程度的影响(空间受力)，且对不同截面形状的桩，土受到的影响范围大小也不同。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。 多排桩是指在水平外力作用平面内由一根以上桩的桩基础(如图4-28c)，对单排桩作横桥向验算时也属此情况，各桩顶作用力不能直接应用上述公式计算，须应用结构力学方法另行计算。（三）桩的计算宽度（三）桩的计算宽度2022-8-715 根据已有的试验资料分析，现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示 b 1 = K f K 0 K b ( 或 d ) 式中b(d) 与外力H作用方向相垂直平面上桩的宽度(直径)； Kf 形状换算系数。即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度，乘以Kf换算为相当于矩形截面宽度，见表4-11； K0 受力换算系数。即考虑到实际上桩侧土在承受水平荷载时为空间受力问题，简化为平面受力时所给的修正系数，其值见表4-11； K 桩间的相互影响系数。当桩基有承台联结，在外力作用平面内有数根桩时，各桩间的受力将相互产生影响，其影响与桩间的净距L1的大小有关。 2022-8-716注意事项： 1.当桩径d1m时，可不考虑相互影响系数，即取K=1。 2. 当桩径d1.0m)b10.9(1.5d0.5 )或b11.5b0.5 (m) (其余类型及截面尺寸) 注：表中基础，除了指桩外，还适用于承受水平荷载的沉井、承台。B11 2022-8-718 按照桩与土的相对刚度，将桩分为刚性桩和弹性桩，这两种桩的受力变形特性有很大不同，需要分别计算。 当桩的入土深度 时 (其中 称为桩的变形系数，详见后述)，则桩的相对刚度较大，需要按刚性桩计算。长径比较小或周围土层较松软，即桩的刚度远大于土层刚度时，受横向受力作用，桩身挠曲变形不明显，如同刚体一样围绕桩轴某一点转动，如图4-31a。如果不断增大横向荷载，则可能由于桩侧土强度不够而失稳，使桩丧失承载的能力或破坏。因此，基桩的横向设计承载力可能由桩侧土的强度及稳定性决定。后面介绍的沉井基础也可看作刚性桩（构件）。5 . 2h （四）刚性桩与弹性桩（四）刚性桩与弹性桩2022-8-7192022-8-720 当桩的入土深度h 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。长径比较大或周围土层较坚实，即桩的相对刚度较小时，由于桩侧土有足够大的抗力，桩身发生挠曲变形，其侧向位移随着入土深度增大而逐渐减小，以至达到一定深度后，几乎不受荷载影响。形成一端嵌固的地基梁，桩的变形呈图4-30b所示的波状曲线。如果不断增大横向荷载，可使桩身在较大弯矩处发生断裂或使桩发生过大的侧向位移超过了桩或结构物的容许变形值。 因此，基桩的横向设计承载力将由桩身材料的抗弯强度或侧向变形条件决定。一般情况下，桥梁桩基础的桩多属弹性桩。5 . 22022-8-721三、弹性单桩、单排桩的内力和位移计算三、弹性单桩、单排桩的内力和位移计算 公式推导和计算中，取图4-32所示的坐标系统，对力和位移的符号作如下规定：横向位移顺x轴正方向为正值；转角逆时针方向为正值；弯矩当左侧纤维受拉时为正值；横向力顺x轴方向为正值。2022-8-722 桩顶若与地面平齐(z0)，且已知桩顶作用有水平荷载H0及弯矩M0，此时桩将发生弹性挠曲，桩侧土将产生横向考虑szx，如图(4-32)所示。桩的挠曲微分方程为： （一）（一） 桩的挠曲微分方程及其解桩的挠曲微分方程及其解1144bmzxbqdzxdEIzzxs 式中：E、I 桩的弹性模量及截面惯性距。 szx桩侧土抗力，szxCxzmzxz，C为地基系数； b1 桩的计算宽度； xz桩在深度z处的横向位移(即桩的挠度)。 将上式整理可得:00544144zzzzzxdzxdzxEImbdzxd式中： 桩的变形系数， 。51EImb2022-8-7232022-8-724 式(4-36)为四阶线性变系数齐次常微分方程，可用幂级数展开的方法，并结合桩底的边界条件求出桩挠曲微分方程的解。 理论与实测成果表明，在水平荷载作用下，桩的变形与受力主要发生在上部，当z4时，桩身的变形与内力很小，可以略去不计，土中应力区和塑性区的主要范围也在上部浅土层。因此，桩周土对桩的水平工作性状影响最大的是地表土和浅层土，改善浅部土层的工程性质可收到事半功倍的效果。 对于h4的桩，桩底边界条件对桩的受力变形影响很小，各种类型的桩，摩擦桩、端承桩可统一用以下公式计算桩身在地面以下任一深度处内力及位移： 2022-8-725 在进行工程设计时，对桩身的每一个断面进行内力、变形验算是没有必要的，而只需要对几个控制断面进行验算，如：最大位移和桩身最大弯矩截面。xxzBEIMAEIHx2030BEIMAEIHz020mmzBMAHM00HHzBMAHQ00式中Ax、Bx、A、B、Am、Bm、AH、BH为无量纲系数，均为h和z的函数，有关手册已将其制成表格，以供查用。2022-8-726 桩身最大位移出现在桩顶。如图4-34的桩，已知桩露出地面长 ，若桩顶点为自由端，其上作用了H及M，顶端的位移可应用叠加原理计算。 设桩顶的水平位移为x1，它是由：桩在地面处的水平位移x0、地面处转角0所引起在桩顶的位移0l0、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力H作用下产生的水平位移xH以及在M作用下产生的水平位移xm组成，即 x1 = x00l0+xH+xm 因0逆时针为正，故式中用负号。0l （二）（二） 桩顶位移的计算公式桩顶位移的计算公式 桩顶转角1则由：地面处的转角0，桩顶在水平力H作用下引起的转角H及弯矩作用下所引起的转角m组成 即 10+H+m2022-8-727H2022-8-728111121231BEIMAEIHBEIMAEIHxxx 对于x0、0，可先按桩顶在地面处考虑，此时地面处荷载为M0Hl0+M及H0H，然后采用式(4-37a)及式(4-37b)求得，需注意，此时式中的无量纲系数均采用z0时的数值 。 xH、xm、H、m是把露出段作为下端嵌固、跨度为l0的悬臂梁计算而得。xxBEIHlMAEIHx2030BEIHlMAEI020HEIMlEIHlEIMlxEIHlxmHmH0202030223； 最后代入式(4-38)再经过整理归纳，便可得到如下计算桩顶水平位移为x1和桩顶转角1的表达式，其中的系数当 h4可查表4-12。2022-8-729 将各深度z处的Mz值求出后绘制zMz图，即可从图中求得最大弯矩及所在位置。也可用如下方法求解： Qz0处的截面即为最大弯矩所在的位置。 QzH0AHM0BH0式中CH及DH为与Z有关的系数，当h4.0时，从式(4-41)求得CH及DH值后，可查表4-13确定相应的z值，因为 为已知，所以最大弯矩所在的位置 z 值即可确定。HHHCBAHM则有：0051EImb（三）桩身最大弯矩位置和最大弯矩（三）桩身最大弯矩位置和最大弯矩Mmax的确定的确定maxMzHHHDABMH002022-8-730 由式(4-37c)，Mmax也可确定，见式(4-42)。HHmmmmmHKHCBHAHMKMBMADMM000max000max式中，KmAmDHBm ，KHAmBmCH，也均为z的函数，也可按表4-13查用，然后代入式（4-42）即可得到Mmax值，当h4.0时，可另查有关设计手册。2022-8-731 如图4-36所示为多排桩基础，它具有一个对称面的承台，且外力作用于此对称平面内。由于各桩与荷载的相对位置不尽相同，桩顶在外荷载作用下其变位就会不同，外荷载分配到桩顶上的Pi、Hi、Mi也就各异，因此，Pi、Hi、Mi的值就不能用简单的计算方法进行计算。一般将外力作用平面内的桩作为一平面框架，用结构位移法解出各桩顶上的作用力Pi、Hi、Mi后，即可应用单桩的计算方法来进行桩的承载力与强度验算。 四、弹性多排桩基桩内力与位移计算四、弹性多排桩基桩内力与位移计算 设：设：当第 i排桩桩顶处仅产生单位轴向位移(即bi1)时，在桩顶引起的轴向力为1；（一）单桩桩顶刚度系数（一）单桩桩顶刚度系数2022-8-7322022-8-733 当第 i排桩桩顶处仅产生单位横轴向位移(即ai1)时，在桩顶引起的横轴向力为2； 当第 i排桩桩顶处仅产生单位横轴向位移(即ai1)时，在桩顶引起的弯矩为3；或当桩顶产生单位转角(即 i1)时，在桩顶引起的横轴向力为3； 当第 i排桩桩顶处仅产生单位转角(即 i1)时，第 i排桩桩顶引起的弯矩为4；2022-8-7341. 1的求解 桩顶受轴向力而产生的轴向位移包括（图4-35）：桩身材料的弹性压缩变形C及桩底处地基土的沉降K两部分。计算桩身弹性压缩变形时应考虑桩侧土摩阻力的影响。因此，桩顶受轴向力P作用下的桩身弹性压缩变形c为： （4-43）式中： 侧摩阻力的影响系数，对于打入桩和振动桩的桩侧摩阻力假定为三角形分布取2/3；钻挖孔桩取1/2；柱桩则取1。 PEAhldzPEAEAPlhzc00012022-8-7351. 1的求解 桩底平面处地基沉降采用近似计算的方法：假定外力借桩侧土的摩阻力和桩身作用自地面以/4角扩散至桩底平面处的面积A0上（为土的内摩擦角），此面积若大于以相邻底面中心距为直径所得的面积，则A0采用相邻桩底面中心距为直径所得的面积（参看图4-34）。因此桩底地基土沉降K为00ACPK式中 ，C0为桩底平面的地基土竖向地基系数，C0m0h，比例系数m0按“m”法规定取用， 2022-8-736因此桩顶的轴向变形bi = 0 + K，即为 （4-45）由式（4-45）知，当bi=1时，求得的P值即为1，因此可得000ACPAEhlPbi000111ACAEhl（4-46）2022-8-7372. 2、3、4的求解 如果已知桩顶的横轴向位移为及转角为，代入式（4-40），可得 当桩顶仅产生单位横轴向位移ai1，而转角i0时，代入上式可得2和3111111111111223xxiixxxixiBABAaEIAEIAMBABAEIBaEIBH1111132xxBABAEIBH1111123xxBABAEIAM2022-8-738又当桩顶仅产生单位转角i1而横轴向位移ai0时，代入式（4-47）可得4 令则 111114xxxBABAEIAM11111xxHBABABx11111xxmBABAAx11111xxxmBABAA mmHEIEIxEIx423322022-8-739 为计算群桩在外荷载N、H、M作用下各桩桩顶的Pi、Hi、Mi的数值，先要假定绝对刚性承台变位后各桩顶之间的相对位置不变，各桩桩顶的转角与承台的转角相等。 （二）竖直对称多排桩的计算公式及其推导（二）竖直对称多排桩的计算公式及其推导 1桩顶作用力计桩顶作用力计算算2022-8-740 现设承台中心点O在外荷载N、H、M作用下，产生横轴向位移a0，竖轴向位移b0及转角0（a0、b0以坐标轴正方向为正，0以顺时针为正），以bi、ai、i分别代表第 i排桩桩顶处沿桩轴向的位移、横轴向位移及转角，如果多排桩中的各桩竖直对称，则有： bib0 xi0 ， aia0 ，i0式中 xi 第 i排桩桩顶至承台中心的水平距离。 若第i排桩桩顶产生的作用力为Pi、Hi、Mi，则根据单桩的桩顶刚度系数可以计算Pi、Hi、Mi值。 030403020011aMaHxbbPiiiii 只要解出a0、b0、0，即可从上式求解出任意桩桩顶的Pi、Hi、Mi值，然后就可以利用单桩的计算方法求出桩的内力与位移。2022-8-741 2. 低承台桩的承台作用计算低承台桩的承台作用计算 承台埋入地面或最大冲刷线以下时(图4-38)，可考虑承台侧面土的水平抗力与桩和桩侧土共同作用抵抗和平衡水平外荷载的作用。 ccnnhnnnnnhxSFahChCadzzhhCzaCdzzaE002000000006200ccnnnnhnxEISahChCazdzCzaM0030200001260 若承台埋入地面或最大冲刷线以下的深度为hn，z为承台侧面任一点距底面距离(取绝对值)，则z点的水平位移为a0+0z (a0为承台底中心的水平位移，0为转角)。承台侧面土(计算宽度B1)作用在单位宽度上的水平抗力Ex，及其对垂直于xoz平面x轴的弯距MEX为2022-8-7422022-8-743 0、0、0可按结构力学的位移法求得。根据承台作用力的平衡条件，即N0，H0，M0(对O点取矩)，当桩基中各桩直径相同时，可列出位移法的典型方程如下： n表示桩的根数。 联解式(4-51)则可得承台位移a0、b0、0各值。 MIBnxaSBnQSBnaFBnNbnciccc0142101301301201)()()(3. 承台位移计算承台位移计算 求得1、2、3、4及a0、b0、0后，一并代入式(4-49)即可求出各桩桩顶所受作用力Pi、Hi、Mi值，然后则可按单桩来计算桩身内力与位移。高桩承台：FC, SC, IC=0。030403020011aMaHxbbPiiiiiccxSFaE00ccxEISaM002022-8-7442022-8-7452022-8-7462022-8-7472022-8-7482022-8-7492022-8-7502022-8-7512022-8-752作业：习题4-3（其中桩顶位移可不求）2022-8-753第五节第五节 桩基础设计桩基础设计 随着桩基施工技术的不断发展，桩型的种类日益增多、工艺日趋成熟，对于某一个工程，往往并非只有某一种桩型可以选用。设计时应根据结构荷载性质、桩的使用功能、地质环境、施工工艺设备、施工队伍水平和经验以及制桩材料供应等条件综合考虑，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。一、桩型的选择一、桩型的选择 在居民生活、工作区周围应当尽量避免使用锤击、振动法沉桩的桩型，当周围环境存在市政管线或危旧房屋，对挤土效应较敏感时，就不能使用挤土桩。如必须选用预制桩，可采用压桩法沉桩，并采取减小挤土效应的措施。1. 环境条件环境条件2022-8-754 2. 结构荷载条件结构荷载条件 荷载的大小是选择桩型时重要考虑的条件。受建筑物基础下布桩数量的限制，一般建筑层数越多，所需要的单桩承载力越高，对于预制小方桩、沉管灌注桩受桩身穿越硬土层能力和机具施工能力的限制，不能提供很大的单桩承载力，因此仅适用于多层、小高层建筑；而对于大直径钻孔（扩底）灌注桩、钢管桩、嵌岩桩等几种桩型可以提供很大的竖向、侧向单桩承载力，可满足超高层建筑和桥梁、码头的要求。 3地质、施工条件地质、施工条件 桩型的选择要求所选定桩型在该地质条件下是可以施工的，施工质量是有保证的，能够最大限度地发挥地基和桩身的潜在能力。2022-8-755 不同的打入桩，穿越硬土层的能力是不一样的，工程实践表明，普通钢筋混凝土桩一般只能贯入N63.550击的土层或强风化岩上部浅层；钢管桩可贯入N63.5100击的土层或强风化岩；而H型钢组合桩则可嵌入N63.5160击的风化岩。钻孔灌注桩如要进入卵石层或微风化基岩较大的深度也都可能给施工队伍现实的技术条件造成较大的障碍。 对于基岩或密实卵砾石层埋藏不深的情况，通常首先考虑桩的端承作用。当基岩埋藏很深时，则只能考虑摩擦桩或摩擦端承桩；但如果上部建筑物要求不能产生过大的沉降，应使桩端支承于具有足够厚度的性能良好的持力层(中密以上的厚砂层或残积土层)，这可以静力触探曲线上作出正确判断。2022-8-756 桩型的最后选定还要看技术经济指标，技术经济指标除考虑工程桩在内的总造价外，还应包括承台(基础底板)）的造价和整个桩基工程的施工工期，因为桩型也会影响筏板的厚度和工程桩的施工工期。 如果某高层采用较低承载力的桩型，需要较多的桩数，满堂布桩，就要有比较厚的基础底板，将上部荷载传递给桩顶；如果采用高承载力的桩型，只需要较少的桩数，布置在墙下或柱下，仅仅需要较薄的基础底板，承受基底的水浮力和土压力。此外，一般项目投资，都需要银行贷款，工期越长，投资回报越慢，因此缩短工期，也可以带来可观的经济效益，在各种桩型当中，预制桩的施工速度要快于钻孔灌注桩。4. 经济条件经济条件2022-8-757二、基桩几何尺寸确定二、基桩几何尺寸确定 基桩几何尺寸受桩型的局限，桩型的影响因素也影响基桩几何尺寸的确定。此外，还应考虑如下几个方面：1. 同一结构单元宜避免采用不同桩长的桩同一结构单元宜避免采用不同桩长的桩 一般情况下，同一基础相邻桩的桩底标高差，对于非嵌岩端承型桩，不宜超过相邻桩的中心距。对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长的1/10。2.选择较硬土层作为桩端持力层选择较硬土层作为桩端持力层 根据土层的竖向分布特征，尽可能选定硬土层作为桩端持力层和下卧层，从而可初步确定桩长，这是桩基础要具备较好的承载变形特性所要求的。强度较高、压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，是常用的桩端持力层。2022-8-7583. 桩端全断面进入持力层的深度桩端全断面进入持力层的深度 对于粘土土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。嵌岩桩的最佳嵌岩深度hk = (36)d，使桩端阻力和嵌岩段的侧阻力均能得到充分发挥。4. 同一建筑物的桩基应该尽量采用相同桩径的桩基同一建筑物的桩基应该尽量采用相同桩径的桩基 一般情况下，但当建筑物基础平面范围内的荷载分布很不均匀时，可根据荷载和地基的地质条件采用不同直径的基桩。5. 考虑经济条件考虑经济条件 当所选定桩型为端承桩而持力层又埋藏不太深时，尽可能考虑采用大直径单桩；对于摩擦桩，则宜采用细长桩，以取得桩侧较大的比表面积，但要满足抗压能力。2022-8-7591桩数确定桩数确定 任何情况下(竖向轴心荷载和竖向偏心荷载)桩数可按下式估算 式中 F 作用与桩基承台顶面的竖向力设计值； G 桩基承台和承台上土自重设计值(自重荷载分项系数当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；并应对地下水位以下部分扣除水的浮力)； 考虑偏心荷载时各桩受力不均而增加桩数的经验系数，可取=1.01.2。RGFn三、确定桩数及其平面布置三、确定桩数及其平面布置2022-8-7602. 桩的中心距桩的中心距 桩的最小中心距应符合表4-15的规定。对于大面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最小中心距宜按表列值适当加大；扩底灌注桩除应符合表4-15中的要求外，尚应满足表4-16的规定。 3. 桩群的布置桩群的布置 排列基桩时，宜使桩群形心与长期荷载重心重合，并使桩基受水平力和力矩较大方向有较大的抵抗矩。 桩群的布置还应考虑优化基础结构的受力条件。尽量使桩接近于力的作用点，这样就可以避免在各根桩之间由很厚的承台来传递荷载。对于桩箱基础，宜将桩布置于墙下；对于带梁（肋）桩筏基础，宜将桩布置于梁（肋）下；对于大直径桩宜采用一柱一桩。 习题：4-42022-8-761四、桩身结构强度验算四、桩身结构强度验算 桩身结构强度验算需考虑整个施工阶段和使用阶段期间的各种最不利受力状态。在许多场合下，预制混凝土桩，在吊运和沉桩过程中所产生的内力往往在桩身结构计算中起到控制作用；而灌注桩在施工结束后才成桩，桩身结构设计由使用荷载设计。1. 按材料强度确定单桩抗压承载力按材料强度确定单桩抗压承载力 上部结构的荷载通过桩身传给桩侧土和桩端以下土层。为了保证荷载传递过程能顺利完成，桩身材料具有足够的强度和稳定性是必要的。对低桩承台下的单桩，理论和经验表明，有土的侧向约束，在竖向压力作用下，桩不会发生压屈失稳；对高桩承台下的单桩，地面以上没有侧向约束，则必须考虑桩的压屈稳定问题。 2022-8-762 预制桩在施工过程中的最不利受力状况，主要出现在吊运和锤击沉桩时。 桩在吊运过程中的受力状态与梁相同。一般按两支点(桩长L18m时)起吊和运输，在打桩架下竖起时，按一点吊立。吊点的设置应使桩身在自重下产生的正负弯矩相等，如图4-40所示。 2. 预制桩施工过程桩身结构计算预制桩施工过程桩身结构计算2022-8-763 根据建筑物的体型和桩的布置，承台的一般常用类型有：柱下独立承台、墙下或柱下条形承台，井格形(十字交叉条形)承台、整片式承台、箱形承台和环形承台等。 承台设计计算的内容包括承台内力计算、配筋和构造要求等。作为一种位于地下的钢筋混凝土构件，承台内力计算包括局部承压强度计算、冲切计算、斜截面抗剪计算和正截面抗弯计算等。必要时还要对承台的抗裂性甚至变形进行验算。在此主要介绍矩形承台的内力计算分析方法，当内力确定后，可按混凝土结构设计规范进行相应的配筋计算。*五、承台设计和计算五、承台设计和计算1. 承台的正截面抗弯计算承台的正截面抗弯计算 将承台视作桩反力作用下的受弯构件进行计算。2022-8-764 如图4-41所示，计算截面取在柱边和承台高度变化处 (杯口外侧或台阶边缘)，按下式计算： MN yxiiMN xyii 柱下独立矩形承台柱下独立矩形承台式中 Mx 、My 垂直X轴和Y轴方向计算截面处的弯矩设计值； Xi 、Yi 垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni 扣除承台和承台上土自重设计值后第i桩竖向净反力设计值； 2022-8-765 一般有四种情况：柱对承台冲切、角桩对承台冲切、桩筏基础中隔墙对承台冲切和框筒对承台的冲切，分别如图4-42所示，相应从柱边、角桩边、墙边和筒边按45向承台冲切，验算45斜面混凝土抗拉强度，可统一按下式验算。0006Ff u hltm .2. 承台抗冲切计算承台抗冲切计算 如图4-43所示承台，需验算通过柱边(墙边)和桩边连线形成的斜截面的抗剪承载力，计算公式如式4-64所示。000hbfVc 3. 承台斜截面抗剪计算承台斜截面抗剪计算 剪切系数； 2022-8-7662022-8-7672022-8-7682022-8-7692022-8-770 0 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 Q (kN) 0.00 5.50 11.00 16.50 22.00 27.50 33.00 38.50 44.00 49.50 55.00 s (mm) 曲线 Q-s2022-8-771 5 15 30 45 60 90 120 180 270 390 960 lgt (min) 0.00 5.50 11.00 16.50 22.00 27.50 33.00 38.50 44.00 49.50 55.00 s (mm) 曲线 s-lgt 800 kN 1200 kN 1600 kN 2000 kN 2400 kN 2800 kN 3200 kN 3600 kN 4000 kN 4400 kN 4800 kN2022-8-7722022-8-7732022-8-7742022-8-7752022-8-7762022-8-7772022-8-778图4-37 例题4-3图2022-8-7792022-8-7802022-8-7812022-8-7822022-8-7832022-8-7842022-8-7852022-8-7862022-8-7872022-8-7882022-8-7892022-8-7902022-8-7912022-8-7922022-8-7932022-8-7942022-8-795