桥梁桩基础的设计及验算.docx

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1、一、概述（一）桩基础及应用1、组成：桩群和承台2、优点：承载力高，沉降小，稳定性好。不需大范围的开挖，减少了支护、降 水工作。3、缺点：施工较为复杂，造价较高。4、适用范围：（1）荷载大，软弱土层厚时。（2）河床冲刷较大时。（3）对地基沉降及不均匀沉降控制有较高要求时。（4）水平荷载较大时。（5）河水位较高时。（6）地震区需抗砂土液化时。图1桩基础（二）桩和桩基的分类1、桩的分类材料类型：1）木桩（已少用），2）混凝土桩（较少），钢筋混凝土桩（主 力），3）钢桩（价高）0ns：”桩的周长减小负摩擦力的措施 改善土层性质，降低其沉降；桩一土隔离2、单桩的破坏模式整体剪切破坏整体剪切破坏压屈破坏刺

2、入破坏1）压屈破坏1）压屈破坏小直径柱桩、嵌岩桩、超长桩2）整体剪切破坏打入式短桩、钻孔短桩3）刺入破坏钻孔灌注桩3、单桩竖向承载力确定单桩承载力：轴向【受压（抗压）、单桩承载力：轴向【受压（抗压）、受拉（抗拔）】；横向单桩抗压承载力：材料强度（柱桩）,岩土的支承力（摩擦桩）1）按静载试验确定抗压承载力1）按静载试验确定抗压承载力（1）试验装置及方法/主梁/主梁加乐千斤顶沉降观 测点/锚枇匚（四报）3次梁试验装备：反力系统【锚桩（或堆重）、主梁等】；加载（千斤顶、油压表）； 沉降量测（百分表，基准梁等）试验方法：慢速维持荷载法（1）确定单桩承载力方法：Rs曲线，slogt曲线Rs曲线法确定极限

3、荷载陡变型：曲线明显发生下降的起始点。缓变型：取产40或0.05（大直径桩，桩端直径）所对应的荷载。EE/SEE/S极限承载力极限承载力平均值A、所有试桩的极差不超过平均值的30%时，取平均值为单桩竖向抗压极限承 载力。B、极差超过平均值的30%,应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合 确定，必要时增加试桩数量。C、对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取 低值。容许承载力打入、振动下沉、桩尖爆扩桩G一振动沉桩对端阻的影响系数R 一桩端极限承载力扩桩端阻修正系数限tt阻力 桩侧的响数 沉对阻影系lrp-平安系数平安系数Ou尸=2）按经验法确定抗压承载力（1）摩擦桩

4、钻（挖）孔灌注桩底土容许承载力，按桩底埋深修正底面积底支撑力折减系数台底面或局部冲刷线以下各土层厚度限侧阻力身周长1-2-平安系数（2）柱桩支承于岩石上的打入、震动下沉桩（包括管柱）桩底面积 单轴抗压强度 修正系数桩底面积 单轴抗压强度 修正系数支承于岩石层上与嵌入岩石层内的钻（挖）孔灌注桩及管桩尸=及(CXA + C2Uh)嵌岩深度班或管柱的周长 岩石及洁底情况系散 岩石及清底情况系数3）抗拔承载力确实定桩承受竖向拉拔荷载的能力。主要针对：承受较大的水平荷载的桩基、抗浮桩、锚桩等。（1）单桩抗拔试验P = 0.3。，乎轴向受拉容许承载力轴向受拉容许承载力符号童义同前4、单桩轴向容许承载力检算

5、摩擦桩N+CG-/AJ)P承载力计算值 被S换的士重 桩的自更 轴向压力承载力计算值 被S换的士重 桩的自更 轴向压力柱桩 主力+附加力作用时，月可提高20%;主力+特殊荷载（除地震力外）时柱桩可 提高40%,摩擦桩20%40虬N+GP受拉桩N-GPN-G0主+附（特）时 主力时5、按桩身强度确定抗压容许承载力通常，摩擦桩的承载力主要取决于土（岩）的阻力，柱桩那么主要取决于桩身的 强度。1）按轴心受压构件计算螺旋式或焊接环式间接钢筋普通箍筋小乂40.906几2 +加）纵筋鼓面积 钢筋抗压强度 桩的截面积 混凝土抗压强度 轴压杆件稳定系数 轴向力组合设计值 结构重要性系数%0.90（几4+兄4

6、+4）2）按偏心受压构件计算H型钢桩钢桩基础2、施工方法(钢筋混凝土桩)(1)预制桩施工方法：打入、振入、压入等。优点：桩身质量容易保证；水上施工方便；施工工效高。缺点：单价较灌注桩高；锤击、振动法下沉时噪音大；属挤土桩，易导致地面 的隆起；桩接头是薄弱环节；不易穿透坚硬地层。(2)灌注桩施工方法：钻孔、冲孔、沉管成孔、人工挖孔等。优点：适用于各种地层；可采用大直径，以获得高承载力；与预制桩相比，钢 筋用量较少，更为经济。缺点：桩身质量不易保证；孔底沉积物不易清净(挖孔桩除外)，影响承载力; 一般不宜用于水下施工。(3)管柱基础施工方法：先下沉预制钢筋混凝土管，内部钻挖后，再填钢筋混凝土。特点

7、：承载力高，适合于深水施工。直桩和斜桩图4直桩图5斜桩斜桩：可抵抗较大的水平荷载。桩的设置效应根据对周围土的扰动程度挤土桩：实心预制桩、下端封闭的管桩等局部挤土桩：冲孔灌注桩、钢桩等非挤土桩：钻（挖）孔灌注桩等扰动后的土影响桩的承载力及沉降。按（轴向）承载性状的分类桩的轴向受力特征轴向荷载二侧阻力+端阻力极限荷载=极限侧阻力+极限端阻力111侧摩阻力t t t t t11111口端阻力图6受力特征桩侧、桩端阻力的分担比例主要取决于桩侧与桩底以下土（岩）层的性质的刚度、强度以及桩所受荷载的 大小。铁路桥基规范摩擦桩：在承载力极限状态下，轴向荷载由侧阻和端阻承当。轴向荷载几乎完 全由侧阻承当时，称

8、为纯摩擦桩。柱桩：在承载力极限状态下，轴向荷载几乎全由桩端阻力承当。公路桥基规范摩擦桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承当。端承桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承当。建筑桩基技术规范摩擦型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩侧阻力承当。全部由侧阻 承当时，称为摩擦桩；桩底承当少局部时，为端承摩擦桩。端承型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩端阻力承当。全部由端阻 承当时，称为端承桩；桩侧承当少局部时，为摩擦端承桩。建筑地基基础规范摩擦型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承当。端承型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承当。

9、2、桩基础分类低承台桩基：承台底面低于地面或局部冲刷线的桩基础。高承台桩基：承台底面高于地面或局部冲刷线的桩基础。8局承台二、设计计算的主要内容 （一）设计内容1、桩的类型（施工方法）2、桩的材料类型3、承台底面的标高4、承台底面的标高5、桩的根数及平面布置方式 6、桩及承台的配筋（二）验算内容1、单桩轴向承载力（岩土阻力）2、桩身材料强度3、桩基础的承载力4、桩基础的沉降5、墩台顶的水平位移6、承台强度（三）单桩轴向容许承载力1、轴向荷载传递的方式和特点1）轴向荷载和侧摩阻力通过建立微单元平衡方程（竖向）通过建立微单元平衡方程（竖向）得到侧摩阻力与轴力的关系Ny _ 4y dy _（Ny +

10、 叫）=01 dNv 1 AM，Q -: xsy u dy u Ay侧摩阻力的直接量测很困难，应用上式，可通过量测轴力得到摩阻力的分布形 式。轴力（kN）01000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000，二，,-1 -1/轴力1 8 二 10 -12 -14 -16 -18 -一O-2000kN4000kNv 5000 kN-o-6000kN7000kN-x8000kN-*9000kNlOOOOkN季运力(kPa)5050100150200250.-O2000kN摩阻力二二潞;一-6000kN7000kN6-12-X

11、8000k N 一*9Q00kNO-lOOOOkN3.崔第二次)1080kN为曾珞达卷的平假设享公力：159.1kPa16-Y.18-20-2)桩身沉降确定桩身压缩量0200040006000800010000桩顶荷载(kN)5uu 12 100 -1800 -3）荷载传递的一般规律深度02.0932.0933.293一八r 4.501 6.9026.9029.3082700 -2 400 -（1）加载过程中，侧阻发挥先于端阻，并先于端阻到达极限。（2）与桩土间 的相对位移有关。通常，端阻到达极限状态所需的位移高于侧阻所需位移。（3）与桩的长径比及桩端土（岩）与桩侧土的相对刚度等有关。长径比越大, 端阻力越小。端/侧相对刚度越大，端阻力越大。4）桩侧负摩阻力负摩擦力：与轴向压力方向相同的侧摩阻力。危害：降低桩的承载力，增大位移。条件：桩周土的下沉量大于桩的下沉量。(b)表1中性点的位置产生负摩阻力的原因持力层土类黏性土、粉土中密以上砂砾石、卵石基岩40. 50. 60.70. 80.91.0A、大范围降水；B、 桩侧地面大范围堆载；C、欠固结土或新填土;D、湿陷性黄土湿陷；E、冻土融陷负摩阻力确实定（经验公式）桩周土摩擦力系数或占tan。侧压力系数q： = cu （软土或中等强度粘性土）q： = cu （软土或中等强度粘性土）夕：二,丫/5 + 3 （砂土）标准贯入数总的负摩擦力