桩基础一二节.pptx

一、桩基的分类一、桩基的分类桩基础的组成：桩基础由桩基础的组成：桩基础由桩桩和和承台承台两部分组成。两部分组成。第1页/共74页（1 1）、按）、按基桩数量基桩数量可分为：可分为：单桩基础单桩基础：采用单根桩的形式以承受和传递上部结构荷载的独立桩基础称单桩基础。：采用单根桩的形式以承受和传递上部结构荷载的独立桩基础称单桩基础。群群桩桩基基础础：由由2 2根根或或以以上上的的多多根根桩桩组组成成桩桩群群，由由承承台台将将桩桩群群在在上上部部联联结结成成一一个个整整体体，建建筑筑物物的的荷荷载载通通过过承承台台分分配配给给各各根根桩桩，桩桩群群再再把把荷荷载载传传给给地地基基，称称群群桩桩基基础础。群群桩桩基基础础中中的的单单桩称桩称基桩基桩。（大多数情况如此）。（大多数情况如此）第2页/共74页（2 2）、根根据据承承台台与与地地面面的的相相对对位位置置，一一般可分为低承台桩基和高承台桩基。般可分为低承台桩基和高承台桩基。当承台底面位于土中时，称当承台底面位于土中时，称低承台低承台桩基桩基；在一般房屋建筑和水工建筑物中；在一般房屋建筑和水工建筑物中最常用。最常用。当承台底面高出土面以上时，称当承台底面高出土面以上时，称高高承台桩基承台桩基；常用于桥梁工程、港口码头；常用于桥梁工程、港口码头及海洋工程中。及海洋工程中。第3页/共74页二、桩的分类二、桩的分类（1）、按承载性状承载性状承载性状承载性状分类浅基础是把上部荷载通过基基基基底底底底扩扩扩扩散散散散到地基中去；而桩基除通过桩桩桩桩端端端端阻阻阻阻力力力力扩散外，还在竖向以桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力的方式对上部荷载进行扩散。由于桩的尺寸、施工方法、桩侧和桩端地基土的物理力学性质等因素的不同，桩侧和桩端所分担荷载的比例是不同的。根据分担荷载的比例而把桩分为摩擦型桩摩擦型桩摩擦型桩摩擦型桩和端承型桩端承型桩端承型桩端承型桩。第4页/共74页 、摩擦型桩、摩擦型桩摩摩摩摩擦擦擦擦型型型型桩桩桩桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承担的桩基。根据桩侧阻力分担荷载的比例，摩擦型桩又分为摩擦桩摩擦桩摩擦桩摩擦桩和端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩。摩摩摩摩擦擦擦擦桩桩桩桩：桩顶极限荷载绝大部分由桩侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。具体有具体有具体有具体有：桩的长径比很大；桩端下无较坚实的持力层；桩底残留虚土或沉渣的灌注桩；桩端出现脱空的打入桩等。端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩：桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩侧阻力分担荷载较大。具体有具体有具体有具体有：桩的长径比不很大，桩端持力层为较坚实的粘性土、粉土和砂类土时。这类桩所占比例很大。第5页/共74页、端承型桩、端承型桩端端端端承承承承型型型型桩桩桩桩：在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担的桩基。可分为端承桩端承桩端承桩端承桩和摩擦端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩。端承桩端承桩端承桩端承桩：桩顶极限荷载绝大部分由桩端阻力承担，桩侧阻力可忽略不计。具体有：具体有：具体有：具体有：桩的长径比较小，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩层中的桩。第6页/共74页摩摩摩摩擦擦擦擦端端端端承承承承桩桩桩桩：桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，桩端阻力分担荷载较大，桩侧阻力属次要，但不可忽略。具体有：具体有：具体有：具体有：桩端进入中密以上的砂层、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩顶面时。嵌岩桩嵌岩桩嵌岩桩嵌岩桩：桩端嵌入岩层一定深度（要求桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的深度不小于0.5 m）的桩基。第7页/共74页二、桩的分类二、桩的分类 （2 2）（2）根据施施工工方方法法，桩可分为预预制制桩桩和灌注桩灌注桩。预预制制桩桩可以在施工现场预制，也可以在工厂制作，然后运至施工现场。常常用用预预制制桩桩有：木桩、钢桩、混凝土预制桩（含预应力混凝土桩）等。施施工工方方法法有有：锤击、震动、静压或旋入等。第8页/共74页 灌注桩灌注桩：直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下放钢筋笼（也有直接插筋或省去钢筋的），再浇灌混凝土而成的桩。横截面呈圆形，也可做成大直径和扩底桩。保证灌注桩承载力的关键在于桩身的成型及混凝土质量。常用灌注桩常用灌注桩有：沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、挖孔桩等。第9页/共74页混凝土预制桩构造混凝土预制桩构造 横截面横截面横截面横截面：方桩、圆桩。：方桩、圆桩。普普普普通通通通实实实实心心心心方方方方桩桩桩桩：截截面面边边长长为为300-500mm300-500mm，桩桩长长25-30m25-30m以以内内，工工厂厂预预制制分分节节长长为为12m12m，沉沉桩桩时时现现场场连连接接。接接头头常常用用钢钢板板、角角钢钢焊焊接接，并并涂涂沥沥青青防防腐腐。也也可可采采用用钢钢板板垂垂直直插插头头加加水水平销连接。平销连接。预预预预应应应应力力力力混混混混凝凝凝凝土土土土桩桩桩桩：常常见见的的为为预预应应力力混混凝凝土土管管桩桩。采采用用先先张张法法预预应应力力工工艺艺和和离离心心成成型型法法制制作作。经经高高压压蒸蒸汽汽养养护护生生产产的的为为PHCPHCPHCPHC管管管管桩桩桩桩，桩桩身身混混凝凝土土强强度度等等级级大大于于C80C80；未未经经高高压压蒸蒸汽汽养养护生产的为护生产的为PCPCPCPC管桩管桩管桩管桩（强度为（强度为C60-C80C60-C80）。）。第10页/共74页混凝土预制桩构造混凝土预制桩构造 混凝土预制桩的特点混凝土预制桩的特点混凝土预制桩的特点混凝土预制桩的特点：优优优优点点点点：预预制制桩桩截截面面形形状状、尺尺寸寸和和桩桩长长可可在在一一定定范范围围内内选选择择，承承载载能能力力高高、耐耐久久性性好好、质质量量较易保证、施工速度快。较易保证、施工速度快。缺缺缺缺点点点点：自自重重大大，配配筋筋较较灌灌注注桩桩多多，需需大大能能量量的的打打桩桩设设备备，施施工工中中往往往往需需要要接接长长或或截截短短，工工艺比较复杂。艺比较复杂。第11页/共74页第12页/共74页第13页/共74页第14页/共74页第15页/共74页第16页/共74页第17页/共74页 液压式静力压桩机1操纵室；2电气控制台；3液压系统；4导向架；5配重；6夹持装置；7吊桩把杆；8支腿平台；9横向行走与回转装置；10纵向行走装置；11桩第18页/共74页第19页/共74页钢钢钢钢桩桩桩桩：常用钢桩有下端开口或闭口的钢钢钢钢管管管管桩桩桩桩和H H H H型型型型钢钢钢钢桩桩桩桩等。一般钢管桩的直径为250-1200mm。优优优优点点点点：穿透能力强，自重小，锤击沉桩效果好，承载能力高，起吊、运输、沉桩、接桩都很方便。缺缺缺缺点点点点：耗钢量大，成本高，易锈蚀，只在少数重点工程中使用。木木木木桩桩桩桩：常用松木、杉木或橡木做成，一般桩径为160-260mm，桩长4-6 m，桩顶锯平并加铁箍，桩尖削成棱锥形。木木木木桩桩桩桩特特特特点点点点：制作和运输方便、打桩设备简单，目前只在某些加固工程或能就地取材的临时工程中采用。第20页/共74页沉管灌注桩沉管灌注桩利用锤击或振动等方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管。一般可分为单打单打单打单打、复打复打复打复打（浇灌混凝土并拔管后，立即在原位再次沉管及浇灌混凝土）和反插法反插法反插法反插法（灌满混凝土后，先振动再拔管，一般拔0.5-1.0m，再反插0.3-0.5 m）三种。第21页/共74页 锤锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩：常用桩径为300-500 mm，桩长常在20m以内，可打至硬塑粘土层或中、粗砂层。其优点是设备简单、打桩进度快、成本低。但易发生缩颈缩颈（桩身截面局部缩小）现象。振振动动沉沉管管灌灌注注桩桩：钢管底端带有活活瓣瓣桩桩尖尖，或套上预预制制混混凝凝土土桩桩头头。桩横截面尺寸一般为400-500mm。在粘性土中，其沉管穿透能力比锤击沉管灌注桩稍差，承载力也比锤击沉管灌注桩要低。第22页/共74页内内击击式式沉沉管管灌灌注注桩桩（亦称弗弗朗朗基基桩桩）：优点是混凝土密实且与土层紧密接触，同时桩头扩大，承载力较高，效果较好，但穿越厚砂层能力较低，打入深度难以掌握。施工施工：先在竖起的钢套筒内放进约1m高的混凝土或碎石，用吊锤在套筒内锤打，形成“塞头”。以后锤打时，塞头带动套筒下沉。至设计标高后，吊住套筒，浇灌混凝土并继续锤击，使塞头脱出筒口，形成扩大的桩端，其直径可达桩身直径的2-3倍，当桩端不再扩大而使套筒上升时，开始浇注桩身混凝土（若需配筋时先吊放钢筋笼），同时边拔套筒边锤击，直至达到所需高度为止。第23页/共74页第24页/共74页钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩钻钻钻钻（冲冲冲冲）孔孔孔孔灌灌灌灌注注注注桩桩桩桩：用钻机钻土成孔，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。有的钻机成孔后，可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔，浇灌混凝土后在底端形成扩大桩端。常用钻孔设备常用钻孔设备常用钻孔设备常用钻孔设备有：螺旋钻机、冲击钻机、冲抓钻机等。目前国内钻（冲）孔灌注桩多用泥浆护壁泥浆护壁泥浆护壁泥浆护壁，泥浆应选用膨胀土或高塑性粘土在现场加水搅拌制成。常用桩径为800mm、1000mm、1200mm等。优点优点优点优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。缺点缺点缺点缺点：桩身质量取决于成孔和水下灌注混凝土的质量，质量不易保证。第25页/共74页第26页/共74页补充：钻孔灌注桩的施工补充：钻孔灌注桩的施工（一）准备工作准备工作准备工作准备工作（准备场地埋置护筒制备泥浆安装钻机或钻架）护筒的作用护筒的作用护筒的作用护筒的作用：固定桩位，钻孔导向；保护孔口，防止坍塌；隔离孔内外表层水。泥浆的作用泥浆的作用泥浆的作用泥浆的作用：防止坍孔；护壁；浮渣（二）钻孔钻孔钻孔钻孔（旋转钻成孔；冲击钻成孔；冲抓钻成孔）其中旋转钻成孔分为正循环正循环正循环正循环（钻孔浮渣）和反反反反循环循环循环循环（钻杆浮渣）。（三）清孔及吊装钢筋笼清孔及吊装钢筋笼清孔及吊装钢筋笼清孔及吊装钢筋笼（抽浆清孔、掏浆清孔、换浆清孔）（四）灌注水下混凝土灌注水下混凝土灌注水下混凝土灌注水下混凝土（常用直升导管法）第27页/共74页第28页/共74页第29页/共74页第30页/共74页第31页/共74页第32页/共74页第33页/共74页第34页/共74页第35页/共74页挖挖挖挖孔孔孔孔桩桩桩桩：采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再扩孔、安装钢筋笼及浇灌混凝土而成。内径一般应大于800mm，开挖直径大于1000mm，护壁厚大于100mm，分节支护，每节高500-1000mm，可用混凝土预制块或砖砌筑，桩身长度宜限制在40m以内。优优优优点点点点：可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪音小，场区内各桩可同时施工，且桩径大、适应性强，比较经济。缺缺缺缺点点点点：挖孔存在塌方、缺氧、有害气体、触电等危险，易造成安全事故，此外难以控制流砂现象。第36页/共74页第37页/共74页 爆爆爆爆扩扩扩扩桩桩桩桩：对各类灌注桩，都可以在孔底预先放置适量的炸药，在灌注混凝土后引爆，使桩底扩大呈球形，以增加桩底支承面积而提高桩的承载力，这种爆炸扩底的桩称爆扩桩。随着桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）不同，桩周土所受的排挤作用也很不同。排挤作用将使土的天然结构、应力状态和性质发生很大变化，从而影响桩的承载力和变形性质。这些影响统称为桩的挤土效桩的挤土效桩的挤土效桩的挤土效应应应应。桩按挤土效应挤土效应挤土效应挤土效应可分为下列三类：非挤土桩非挤土桩非挤土桩非挤土桩、部部部部分挤土桩分挤土桩分挤土桩分挤土桩、挤土桩挤土桩挤土桩挤土桩。第38页/共74页、非非非非挤挤挤挤土土土土桩桩桩桩：钻（冲或挖）孔灌注桩、机挖井形灌注桩及机动洛阳铲成孔灌注桩等。设置过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。、部部部部分分分分挤挤挤挤土土土土桩桩桩桩：冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩、H型钢桩、开口钢管桩和开口预应力混凝土管桩等。在桩的设置过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度和变形性质变化不大，一般可用原状土测得的强度指标来估算桩的承载力和沉降量。、挤挤挤挤土土土土桩桩桩桩：实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。在贯入过程中都要将桩位处的土体大量排挤开，使土的结构严重扰动破坏，对土的强度及变形性质影响较大。第39页/共74页按桩身材料的不同桩身材料的不同桩身材料的不同桩身材料的不同可把桩分为：混凝土桩混凝土桩混凝土桩混凝土桩、钢桩钢桩钢桩钢桩、木桩木桩木桩木桩及组合材料桩组合材料桩组合材料桩组合材料桩等。按桩径大小桩径大小桩径大小桩径大小分为：小桩小桩小桩小桩（d250mm）普通桩普通桩普通桩普通桩（250mmd800mm）大直径桩大直径桩大直径桩大直径桩（d800mm）第40页/共74页补充：各种桩的比较补充：各种桩的比较（1 1 1 1）振振振振动动动动噪噪噪噪声声声声：预制桩、沉管灌注桩在用锤击或振动法下沉时，施工噪音大，污染环境；预制桩用静压法施工可消除噪音污染；钻孔桩在施工过程中产生的振动、噪音较小。（2 2 2 2）挤挤挤挤土土土土效效效效应应应应：预制钢筋混凝土桩、沉管灌注桩均属于挤土桩，会造成各种危害；钻孔灌注桩、挖孔灌注桩为非挤土桩，对邻近建筑物及地下管线危害很小。（3 3 3 3）沉沉沉沉桩桩桩桩能能能能力力力力：除钢桩、嵌岩桩外，受沉桩能力的限制，预制混凝土桩、沉管灌注桩其桩径、桩长不可太大，单桩极限承载力一般不超过6000kN；钻孔灌注桩直径可大至12 m，桩长可达100m，可适用于各种地层；挖孔灌注桩直径更可扩大至23 m，因此单桩的总承载能力大。第41页/共74页（4 4 4 4）施施施施工工工工应应应应力力力力：预制桩的配筋往往由搬运起吊和锤击时的施工工况控制，因此，桩身需用高标号混凝土、高含筋率，主筋要求通长配置，用钢量大；灌注桩省去了预制桩的制作、运输、吊装和打入等工序，桩不承受这些过程中的弯折和锤击应力，混凝土标号较低，配筋也少。（5 5 5 5）质质质质量量量量稳稳稳稳定定定定性性性性：预制桩预制质量易保证，但接头往往是薄弱环节；钻（冲）孔灌注桩桩身的混凝土质量不易控制和保证，易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥等现象，钻进时用泥浆护壁会影响桩的承载能力；挖孔桩一般为无水作业，因而施工质量比钻孔桩更有保证。第42页/共74页三、桩基检测三、桩基检测桩基础属于地下隐蔽工程地下隐蔽工程地下隐蔽工程地下隐蔽工程，尤其是灌注桩，很易出现缩颈、夹泥、断桩或沉渣过厚等质量缺陷，影响桩身结构完整性和单桩承载力，因此必须进行施工监督、现场记录和质量检测，以保证质量，减少隐患。桩基检测的目的桩基检测的目的桩基检测的目的桩基检测的目的主要有两个：一是为桩基的设计提供合理的依据；二是检验工程桩的施工质量。其中第一个是在设计阶段设计阶段设计阶段设计阶段进行；第二个是在施工阶段施工阶段施工阶段施工阶段桩基施工过程中以及施工完毕施工完毕施工完毕施工完毕后。桩基检测的内容内容内容内容有：平面位置与构造检测平面位置与构造检测平面位置与构造检测平面位置与构造检测；完整性检完整性检完整性检完整性检测测测测；承载力检测承载力检测承载力检测承载力检测。第43页/共74页（一）、桩的平面位置与构造检测（一）、桩的平面位置与构造检测 时间时间时间时间：在施工过程中进行。内容内容内容内容：主要有桩位偏差、孔径及尺寸检查、桩的倾斜度检查、孔深及孔底质量检查等等。实施实施实施实施：通常由监理抽检或施工单位自检。方法方法方法方法：通常采用简单方法进行第44页/共74页（二）、桩的完整性检测（质量检验）（二）、桩的完整性检测（质量检验）时间时间时间时间：在桩基施工完成后进行。内容内容内容内容：检测桩的各种缺陷，如桩是否有夹层、断桩、孔洞、峰窝、离析等内部缺陷。实施实施实施实施：通常由业主委托第三方检测部门进行。方法方法方法方法：常用的方法有开挖检查开挖检查开挖检查开挖检查、钻孔取芯法钻孔取芯法钻孔取芯法钻孔取芯法、超声波透射法超声波透射法超声波透射法超声波透射法、低应变动测法。低应变动测法。低应变动测法。低应变动测法。第45页/共74页1、开挖检查开挖检查开挖检查开挖检查只限于对所暴露的桩身进行观察检查。2、钻孔取芯法钻孔取芯法钻孔取芯法钻孔取芯法在灌注桩桩身内钻孔（直径100-150 mm），取混凝土芯样进行观察和单轴抗压试验，了解混凝土有无离析、空洞、桩底沉渣和夹泥等缺陷。通过钻孔取芯可检测：桩桩桩桩长长长长、桩桩桩桩身身身身强强强强度度度度、桩桩桩桩底底底底沉沉沉沉渣渣渣渣厚厚厚厚度度度度和和和和持持持持力力力力层层层层岩岩岩岩土土土土性性性性状状状状；判判判判断断断断桩桩桩桩身身身身完完完完整整整整性类别性类别性类别性类别。第46页/共74页3、超声波透射法超声波透射法超声波透射法超声波透射法 预先在桩中埋入3-4根金属管，利用超声波在不同强度（或不同弹性模量）的混凝土中传播速度的变化来检测桩身质量。试验时在其中一根管内放入发射器，而在其他管中放入接收器，通过测读并记录不同深度处声波的传递时间来分析判断桩身质量。超声波透射法可检测桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别。超声波透射法检测结果较为可靠，但需预埋声测管，费用较高。第47页/共74页4、低应变动测法低应变动测法低应变动测法低应变动测法低应变动测法包括锤锤锤锤击击击击激激激激振振振振、机机机机械械械械阻阻阻阻抗抗抗抗、水水水水电电电电效效效效应应应应、共共共共振振振振等小应变动测等。基基基基本本本本原原原原理理理理：通过现场动力试验，在桩身顶部进行竖向激振，通过测定分析桩身波速或振动特性，判断桩身完整性及估计混凝土强度等级。对于等截面、质地较均匀的预预预预制制制制桩桩桩桩测试效果较可靠；而对于灌灌灌灌注注注注桩桩桩桩的动测检验，目前已有相当多的实践经验，具有一定的可靠性。桩身质量的检验，对灌注桩，抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根；其它桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%。且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。第48页/共74页（三）、桩的承载力检测（三）、桩的承载力检测 时间时间时间时间：桩基设计阶段或在桩基施工完成后进行。内容内容内容内容：测定桩的竖向承载力。实施实施实施实施：通常由设计单位进行或业主委托第三方检测部门进行。方法方法方法方法：常用的方法有静载试验静载试验静载试验静载试验、高应变动测法高应变动测法高应变动测法高应变动测法。第49页/共74页1、静荷载试验静荷载试验静荷载试验静荷载试验测定桩的竖向承载力的传传传传统统统统方方方方法法法法。原原原原理理理理是是是是：通过一定设备对桩顶施加荷载，得到桩的荷载沉降（）曲线，通过分析得到桩的极限承载力和承载力设计值。特特特特点点点点：其受力条件比较接近实际，直观而且易于为人们所接受，但其设备笨重，试验费用高，试验过程长，难于普遍实施；此外，静载试验易损坏桩身，试验时不能达到极限荷载，往往只能进行估计。检检检检测测测测要要要要求求求求：对于一级桩基，必须进行静荷载试验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。第50页/共74页2、高应变动测法高应变动测法高应变动测法高应变动测法测定桩的竖向承载力的一种新新新新方方方方法法法法。原原原原理理理理：用重锤冲击桩顶，使桩周土产生塑性变形，实测力和速度的时程曲线，通过波动理论分析得到桩的承载力。特特特特点点点点：无需静载试验中的锚桩或堆载物，时间短、费用低、效率高，但仍需不断积累经验，尤其是重视与静载试验的对比试验。检测要求检测要求检测要求检测要求：当检测条件受到限制时，可采用高应变动力检测，检测桩数不少于总桩数的2%，且不少于5根。第51页/共74页四、桩基设计原则四、桩基设计原则 建筑桩基技术规范规定，建筑桩基采用极限状态设计表达式计算，且桩基的极限状态分为两类：(1)、承承承承载载载载能能能能力力力力极极极极限限限限状状状状态态态态：对应于桩基达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；(2)、正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。第52页/共74页根据建筑物因桩基损坏所造成的后果的严重性（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等），将建筑桩基分为三个安全等级。安全等级安全等级破坏后果破坏后果建筑物类型建筑物类型一级一级很严重很严重重要的工业与民用建筑物；对桩基变形有特殊要求的重要的工业与民用建筑物；对桩基变形有特殊要求的工业建筑物工业建筑物二级二级严重严重一般的工业与民用建筑物一般的工业与民用建筑物三级三级不严重不严重次要的建筑物次要的建筑物第53页/共74页（1）、所有桩基均应进行承载能力极限状态计算。内容包括：、桩基的竖向（抗压或抗拔）承载力和水平承载力计算，某些条件下尚应考虑桩、土、承台相互作用产生的承载力群桩效应；、桩端平面以下软弱下卧层承载力验算；、位于坡地、岸边的桩基整体稳定性验算；、桩基抗震承载力验算；、承台及桩身承载力计算（包括对混凝土预制桩吊运和锤击时的强度验算及软土或可液化土中细长桩的桩身压屈验算等）。第54页/共74页（2）、以下桩基尚应进行变形验算变形验算变形验算变形验算：、桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基应验算沉降，并宜考虑上部结构与桩基的相互作用；、受水平荷载较大或对水平变位要求严格的一级建筑桩基应验算水平变位。（3）、对不允许出现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台还应进行抗裂或裂缝宽度抗裂或裂缝宽度抗裂或裂缝宽度抗裂或裂缝宽度验算验算验算验算。第55页/共74页桩基承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算应采用荷载效应的基本组合和地震作用效应组合。沉降验算沉降验算沉降验算沉降验算应采用荷载效应的准永久组合（原长期效应组合）。水水水水平平平平变变变变位位位位、抗抗抗抗裂裂裂裂和和和和裂裂裂裂缝缝缝缝宽宽宽宽度度度度验验验验算算算算，应根据使用要求和裂缝控制等级分别采用荷载效应的标准组合（原短期效应组合）。第56页/共74页第二节竖向荷载下单桩的工作性能第二节竖向荷载下单桩的工作性能 单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基础。通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力途径和单桩承载力的构成及其发展过程，以及单桩的破坏机理等，对正确评价单桩轴向承载力设计值具有一定的指导意义。本节主要内容有：一、桩的荷载传递桩的荷载传递桩的荷载传递桩的荷载传递 二、桩的荷载传递的一般规律桩的荷载传递的一般规律桩的荷载传递的一般规律桩的荷载传递的一般规律 三、单桩的破坏模式单桩的破坏模式单桩的破坏模式单桩的破坏模式 四、桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力 第57页/共74页 施加竖向荷载（逐渐增大）桩身自上而下逐渐受到压缩，产生相对于土的向下位移，产生桩侧阻力桩侧阻力下移桩侧阻力到达桩底桩端阻力产生桩端阻力和桩侧阻力进一步增大桩身摩阻力达到极限荷载增量全部由桩端阻力承担桩端阻力达到极限（桩达到其极限承载力）可见，一般情况下桩的荷载传递过程是：桩桩桩桩身身身身位位位位移移移移和和和和桩桩桩桩身身身身荷荷荷荷载载载载（轴轴轴轴力力力力）随随随随深深深深度度度度递递递递减减减减，侧侧侧侧摩摩摩摩阻力自上而下逐步发挥阻力自上而下逐步发挥阻力自上而下逐步发挥阻力自上而下逐步发挥 先桩侧阻力后桩端阻力先桩侧阻力后桩端阻力先桩侧阻力后桩端阻力先桩侧阻力后桩端阻力桩的荷载传递桩的荷载传递第58页/共74页 竖向荷载下桩土体系荷载传递过程可简单描述为：桩身位移 和桩身荷载 随深度递减，侧摩阻力 自上而下逐步发挥。、和 三者之间的关系可通过数学表达式加以描述。设桩的长度为 ，横截面积为 ，周长为 。现从桩身任意深度z处取dz微分段，根据微分段的竖向力平衡条件（忽略桩身自重），可得桩的荷载传递基本微分方程 第59页/共74页图图图图1 1 1 1 单桩荷载传递分析单桩荷载传递分析单桩荷载传递分析单桩荷载传递分析第60页/共74页第61页/共74页二、桩的荷载传递的一般规律二、桩的荷载传递的一般规律 (1)、侧阻端阻的发挥程度与桩土之间的相对位移有关，桩侧阻力的发挥先于桩端阻力。一般粘性土为4-6mm，砂土约为6-10mm。(2)、桩端阻力发挥滞后于桩侧阻力，充分发挥所需桩端位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多,具体值因桩类型不同而有较大差别。小直径桩砂类土约为（0.080.1），一般粘性土为0.25 ;硬粘土为0.1 。，硬粘土为0.1第62页/共74页（3）、桩侧阻力和桩端阻力都存在深度效应深度效应。当桩端入土深 时，桩的极限端阻力随深度而增加，但当 后，极限端阻力基本保持不变，称为端阻临界深度；桩侧摩阻力一般随桩的入土深度增加而线性增大，但当桩入土深度超过一定值后，侧阻力不再随深度增加而增大，该一定深度 称侧阻临界深度。（4）、桩侧、桩端的分配比例与长径比长径比、桩端与桩侧土的相对刚度相对刚度等有关。第63页/共74页三、单桩的破坏模式三、单桩的破坏模式 轴向荷载作用下，单桩破坏模式主要取决于桩周土抗剪强度桩周土抗剪强度、桩端支承情况桩端支承情况、桩的尺寸桩的尺寸以及桩的类型桩的类型等。第64页/共74页1 1、压屈破坏、压屈破坏 桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵抗力，桩在轴向荷载作用下，如同一细长压杆出现纵向压屈破坏纵向压屈破坏，荷载沉降（）关系曲线为“急剧破坏”的陡降型。桩的承载力取决于桩身材料强度桩身材料强度。穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩、细长的木桩细长的木桩等多属于此种破坏。第65页/共74页2 2、整体剪切破坏、整体剪切破坏 具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到抗剪强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏，主要荷载由桩端阻力承受。荷载沉降（）关系曲线也为陡降型。桩的承载力主要取决于桩端土的支承力桩端土的支承力。一般打入式短桩一般打入式短桩、钻扩短桩钻扩短桩等的破坏均属于此种破坏。第66页/共74页3 3、刺入破坏、刺入破坏 桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，将出现刺入破坏，荷载主要由桩侧阻力承担，桩端阻力极微，桩的沉降量较大。具体有：具体有：1 1）、）、桩周土质较软弱时，荷载沉降（）曲线为“渐进破坏”的缓变型，桩的承载力主要由上部结构所能承受的极限沉降确定；2 2）、）、桩周土的抗剪强度较高时，荷载沉降（）曲线可能为陡降型，有明显拐点，桩的承载力主要取决于桩周土的强度。桩的承载力主要取决于桩周土的强度桩周土的强度。一般情况下的钻孔灌注桩一般情况下的钻孔灌注桩多属于此种情况。第67页/共74页四、桩侧负摩阻力四、桩侧负摩阻力1、正正摩摩阻阻力力：正常情况下在桩顶荷载作用下，桩对相于桩侧土产生向下的位移，土对桩侧产生向上的摩擦力，构成了桩承载力的一部分，称之为正摩阻力。2、负负摩摩阻阻力力：当桩周围的土体由于某些原因发生下沉，且变形量大于相应深度处桩的下沉量，即桩侧土相对于桩产生向下的位移，土体对桩产生向下的摩擦力，这种摩擦力称为负摩阻力。3、负摩阻力产生的条件：桩周围的土体下沉大于桩的沉降桩周围的土体下沉大于桩的沉降。第68页/共74页4、容易产生负摩擦力的场合容易产生负摩擦力的场合：(1)、软土地区大范围地下水位下降，使土中有效应力增加，导致桩侧土层沉降；(2)、桩侧有大面积地面堆载；(3)、桩侧有较厚的欠固结土或新填土，土层发生自重沉降；(4)、自重湿陷性黄土地区，由于浸水而引起桩侧土的湿陷；(5)、在冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的融陷。第69页/共74页5、负摩擦力分布特性1）、中性点中性点：正负摩擦力分界的地方称为中性点。桩身负摩阻力并不一定发生于整个软弱压缩土层中，而是在桩周土相对于桩产生下沉的范围内。在地面发生沉降的地基中，长桩的上部为负摩擦力而下部往往仍为正摩擦力。2）、中性点的特点中性点的特点：摩擦力为零；桩土相对位移为零；下拉荷载最大；截面桩身轴力达到最大值 。第70页/共74页第71页/共74页3）、中性点的位置确定中性点的位置确定：地面至中性点的深度与桩周土的压缩性和变形条件桩周土的压缩性和变形条件、桩和持力桩和持力层土的刚度层土的刚度等因素有关。理论上可根据桩的竖向位移和桩周地基内竖向位移相等的地方来确定中性点的位置。但要准确确定中性点的位置比较困难，一般根据现场试验所得的经验数据经验数据近似地加以确定。第72页/共74页6 6、负摩擦力的防治、负摩擦力的防治1、治治治治：通过涂层减小摩阻系数，从而减小负摩阻力。如在预制桩的桩身侧面涂沥青或合成树脂等。2、防：防：防：防：采用各种措施对桩周土进行预先处理，使桩周土提前完成沉降。如：1）、尽量在填土沉降稳定后成桩；2）、当建筑场地有大面积堆载时，成桩前采取预压措施；3）、对湿陷性黄土地基，先进行强夯、素土或灰土挤密桩等方法处理，消除或减轻湿陷性。第73页/共74页感谢您的观看！第74页/共74页