《CSU基础工程讲》PPT课件.ppt

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1、第第 6 6 章章 桩 基基 础Chapter 6 Pile Foundation第第1 1节 概述概述第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造第第3 3节 竖向荷向荷载下的下的单桩第第4 4节 横向荷横向荷载下的下的单桩第第5 5节 单桩承承载力的确定力的确定第第6 6节 桩基基础的荷的荷载传递第第7 7节 群群桩基基础内力和位移内力和位移计算分析算分析第第8 8节 群群桩作用和作用和桩基的基的竖向承向承载力力第第9 9节 桩基基础设计基基基基础础的的的的类类型型型型第第6 6章章 桩基基础Chapter 6 Pile Foundation 基 础 面 积 加 大 基 础 加 深第第1 1节

2、概概 述述 当当场地浅地浅层土土质不不满足地基承足地基承载力和力和变形的要求；不宜形的要求；不宜采取地基采取地基处理措施理措施时，考，考虑以下部以下部坚实土土层或岩或岩层作作为持力持力层的深基的深基础方案，而方案，而桩基基础是是应用最用最为广泛的一广泛的一类深基深基础。深基深基础与浅基与浅基础的区的区别:深度（相深度（相对于支撑面于支撑面积）；）；侧摩阻力摩阻力(由于非基坑开挖所致由于非基坑开挖所致););施工方法（非基坑方法）施工方法（非基坑方法）概念概念桩土土层中中/垂直或微垂直或微倾杆件杆件/荷荷载传递到到侧壁深部的基壁深部的基础单桩独立的独立的单一的一根一的一根桩,群群桩中中性能不受相

3、性能不受相邻桩影响的一根影响的一根桩基基桩群群桩中相互影响的一根中相互影响的一根桩桩基基础由基由基桩和和连接于接于桩顶的承台的承台共同共同组成基成基础。承台把。承台把桩联结起来并承起来并承受上部受上部结构的荷构的荷载，通，通过基基桩传递到到桩侧和和桩底的地基中底的地基中 第第1 1节 概概 述述优越性越性承承载力高力高沉降小而均匀沉降小而均匀用料用料较省省机械化程度高机械化程度高广泛适用于各广泛适用于各类地地层条件条件 第第1 1节 概概 述述 应用范用范围(1)(1)软弱特殊土上的永久建筑物，不允弱特殊土上的永久建筑物，不允许过大沉降和沉降差；大沉降和沉降差；(2)(2)高重建筑物，地基承高

4、重建筑物，地基承载力不能力不能满足足设计需要；需要；(3)(3)桥梁、烟囱、梁、烟囱、输电塔等，承受塔等，承受较大水平和上拔力；大水平和上拔力；(4)(4)精密或大型精密或大型设备，需要减小基，需要减小基础振振动对结构的影响；构的影响；(5)(5)地震区，地震区，桩基作基作为结构抗震措施或穿越可液化地基；构抗震措施或穿越可液化地基；(6)(6)水上基水上基础，当施工水位，当施工水位较高或河床冲刷高或河床冲刷较大，采用浅基大，采用浅基础施工困施工困难或不能保或不能保证基基础安全。安全。第第1 1节 概概 述述1 1 按按桩身材料分身材料分类第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造桩的的材材料料分分

5、类 木木桩混凝土混凝土桩钢桩组合合桩预制混凝土制混凝土桩现场灌注灌注桩混凝土混凝土桩一、一、桩的分的分类2 2 按按桩承承载性能（土性能（土对桩的支撑特点）分的支撑特点）分类(1)(1)摩擦摩擦桩 Shaft frictionShaft friction (2)(2)端承端承桩 End bearingEnd bearing(3)(3)摩擦端承摩擦端承桩(4)(4)端承摩擦端承摩擦桩第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造总阻力总阻力总阻力总阻力Total resistance force Total resistance force Total resistance force Total re

6、sistance force 桩侧与桩端桩侧与桩端桩侧与桩端桩侧与桩端/总阻力总阻力总阻力总阻力 Side friction or toe force/Side friction or toe force/Side friction or toe force/Side friction or toe force/Total resistance forceTotal resistance forceTotal resistance forceTotal resistance force桩型桩型桩型桩型 Types of pileTypes of pileTypes of pileTypes o

7、f pile摩擦桩摩擦桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩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(柱桩柱桩柱桩柱桩)第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造3 3 按成按成桩（地点）方式分（地点）方式分类预预预预制制制制桩桩桩桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩方形、圆形、管形、三角形和方形、圆形、管形、三角形和方形、圆形、管形、三角形和方形、圆形、管形、三角形和T T T T形、形、形、形、H H H H形、形、形、形、I I I I形等异形截面形等异形截面形等异形截面形等异形截面

8、预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身为减少钢筋混凝土桩的钢筋用量和桩身 裂缝混凝土强度裂缝混凝土强度裂缝混凝土强度裂缝混凝土强度C60C60C60C60C80C80C80C80钢桩（钢管桩和钢桩（钢管桩和钢桩（钢管桩和钢桩（钢管桩和H H H H形桩）形桩）形桩）形桩）型钢和钢管型钢和钢管型钢和钢管型钢和钢管 现现现现场场场场灌灌灌灌注注注注桩桩桩桩n n 钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩(视频视频视频视频)n n 人工挖孔灌

9、注桩人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 n n 沉管灌注桩和夯扩桩沉管灌注桩和夯扩桩沉管灌注桩和夯扩桩沉管灌注桩和夯扩桩(视频视频视频视频)(VEDIO1)(VEDIO2)(1).(1).非非挤土土桩：钻孔灌注孔灌注桩、人工挖孔灌注、人工挖孔灌注桩 (2).(2).部分部分挤土土桩：冲：冲击成孔、成孔、预钻孔打入式孔打入式预制制桩、混凝土、混凝土管管桩、H H型型钢桩、敞口、敞口钢管管桩等等(3).(3).挤土土桩：沉管灌注：沉管灌注桩、打入、静、打入、静压实心心预制制桩、闭口口钢管管桩4 4、按、按设置效置效应（成（成桩方式方式对土土层的影响）分的影响）分类第第2 2节 桩的分的分类

10、及构造及构造第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造5 5、按、按设置方向分置方向分类(1)(1)竖直直桩verticalpiles(2)(2)斜斜 桩rakingpiles 第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造6 6 6 6、按承台底面位置分按承台底面位置分按承台底面位置分按承台底面位置分类类高承台桩高承台桩高出地面；污工少高出地面；污工少稳定性差稳定性差流冰层下流冰层下25cm25cm 低承台桩低承台桩低于地面或局部冲刷线低于地面或局部冲刷线侧向约束；稳定性好侧向约束；稳定性好冻结线以下冻结线以下25cm旱地或季节性河流旱地或季节性河流(1).(1).小小桩d250mmd250mm(2).

11、(2).中等直径中等直径桩 250mmd800mm250mmd 钻孔孔桩 静静压桩2.2.挤土效土效应_ _钢筋混凝土筋混凝土桩、沉管灌注、沉管灌注桩 钻孔挖孔灌注孔挖孔灌注桩3.3.沉沉桩能力能力_ _钻孔灌注孔灌注桩 钢桩 预制制钢筋混凝土筋混凝土桩4.4.施工施工应力力_ _ 预制制桩的配筋的配筋 灌注灌注桩5.5.质量量稳定性定性_ _预制制桩的接的接头的薄弱的薄弱环节，沉，沉桩的的挤土效土效应可使先打可使先打设的的桩被抬起，如果接被抬起，如果接桩不牢固，会使上下两不牢固，会使上下两节桩脱开。沉管灌注脱开。沉管灌注桩的的挤土效土效应也可能使混凝土也可能使混凝土桩被剪断，被剪断，对策是采

12、取策是采取“跳打跳打”第第2 2节 桩的分的分类及构造及构造第第3 3节 单桩轴向荷向荷载单桩（单排桩）单桩（单排桩）群桩（多排桩）群桩（多排桩）刚性桩 弹性桩轴向荷载Q轴向变位与承载力设计轴向变位与承载力设计横向荷载H,M横向变位与承载力设计横向变位与承载力设计第第3 3节 单桩轴向荷向荷载单桩承承载力力 上部上部结构构荷荷载桩顶荷荷载桩顶荷荷载Q H M承承台台地基地基桩顶轴向向位移位移传递方程方程桩顶位移位移侧摩摩阻力阻力桩底土底土变形形桩身身轴向向弹性性变形形=+桩顶轴向向荷荷载Q桩身身位移位移桩端端阻力阻力桩身身材材料料强度度土土对桩的的支支撑撑+边界条件界条件桩身弯矩身弯矩剪力剪力

13、M QM Q第第3 3节 单桩轴向荷向荷载(书中第四中第四节）单桩轴向荷向荷载的的传递桩侧摩阻力和摩阻力和桩端阻力影响因素端阻力影响因素桩的的轴向向刚度系数度系数变形形桩侧负桩侧负摩阻力摩阻力摩阻力摩阻力单桩承承载力确定方法力确定方法（第四（第四节）机理机理承承载力力第第3 3节 单桩轴向荷向荷载HMQT桩基基础上承受的荷上承受的荷载的种的种类 一般而言，上部一般而言，上部结构由承台构由承台传给基基桩的荷的荷载分分为：(1)(1)竖向荷向荷载（Q Q、T T）(2)(2)横向荷横向荷载（H H、M M）第第3 3节 单桩轴向荷向荷载HMQT第第3 3节 单桩轴向荷向荷载横向荷横向荷载（H H、

14、M M）下）下桩的内力与的内力与变位分析，主要涉及位分析，主要涉及弯矩和剪力的弯矩和剪力的计算，将在第算，将在第5 5节讲述述QHM+HMQ=Q第第3 3节 单桩轴向荷向荷载单桩轴向荷向荷载的的传递桩身身轴力与力与侧摩阻力和端阻力摩阻力和端阻力桩侧摩阻力和端阻力关系摩阻力和端阻力关系荷荷载传递基本方程基本方程主要内容单桩轴向荷向荷载的的传递桩侧摩阻力和摩阻力和桩端阻力影响因素端阻力影响因素桩的的轴向向刚度系数度系数桩侧负摩阻力摩阻力桩的抗拔力的抗拔力1 1 单桩轴向荷向荷载的的传递桩身身轴力力 截截面面位位移移 轴向向荷荷载向向下下传递 桩侧摩摩阻阻力力 传递到到下下部部轴力力减减小小 桩底底

15、 底底土土层压缩变形形 两两部部分分压缩变形形 构构成成桩顶轴向向位位移移 一一 单桩轴向荷向荷载的的传递第第3 3节 单桩轴向荷向荷载单桩轴向荷向荷载的的传递桩身身轴力与力与侧摩阻力和端阻力摩阻力和端阻力桩侧摩阻力和端阻力关系摩阻力和端阻力关系荷荷载传递基本方程基本方程nhPhyhnhFXFXyxFxyxFxy0yhyxyx第第3 3节 单桩轴向荷向荷载elasticplastiqueelasticplastiqueelasticplastiqueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0yhyxyxelasticplastiqueelasticplastiqueelasticplastiq

16、ueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0yhyxyxh1limitedplastiqueelasticplastiqueelasticplastiqueyhnhyxFxyxFxnhhFXFXy0yhyxyxplastiqueplastiqueend pointlastiqueh1=hnhhFXFXy0yhyxyxyhnhyxFxyxFxh1y0PP0P1P2P3h1=0h1=hW W u uQ Qsusu Q Qpupu土土对单桩轴向向荷荷载支撑支撑桩侧摩阻力摩阻力Q QsusuSide frictionSide friction桩端阻力端阻力Q QpupuToe bearingToe

17、bearing摩擦力摩擦力f fFriction forceFriction forceFriction forceFriction force粘聚力粘聚力c cCohesionCohesion 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载0Q(kN)D(m)第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载2 2 桩身身轴力与力与侧摩阻力和端阻力摩阻力和端阻力桩顶荷荷载 桩身身压缩变形形 桩土界面相土界面相对位移位移 产生摩阻力生摩阻力 桩身截面的身截面的轴向力随深度逐向力随深度逐渐减小减小 传至至桩底截面的底截面的轴向力与向力与桩底支承反力（即底支承反力（即桩端阻力）大端阻力）大小相等、方向相反小相等、

18、方向相反 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 3 3 桩侧摩阻力和端阻力关系摩阻力和端阻力关系 桩身上部土身上部土层的摩阻力先于下部土的摩阻力先于下部土层发挥出来，出来，桩侧阻力先阻力先于于桩端阻力端阻力发挥出来出来.桩底土底土层压缩变形形 桩端位移端位移 加大加大桩侧摩阻力摩阻力第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载4 4 荷荷载传递基本方程基本方程任一深度任一深度z z桩身截面的荷身截面的荷载为竖向位移向位移为 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 桩桩侧侧摩摩阻阻力力是是桩桩侧侧与与桩桩周周土土相相对对位位移移的的函函数数，可可用用曲曲

19、线线OCDOCD表表示示，常常简简化化为为折折线线OABOAB。一一旦旦桩桩土土界界面面相相对对滑滑移移超超过过某某一一极极限限值值，侧侧摩摩阻阻力力保保持持极极限限值值不不变变,桩桩端端阻阻力力发发挥挥效效应应,由由于于桩桩端端持持力力层层的的大大量量压压缩缩和和塑塑性性变变形形，位位移移增增加加速速度度显显著著增增大大，直直至至桩桩端端阻阻力力达达到到极极限限，位位移移增增大大至至破破坏。此时，桩达到其极限承载力。坏。此时，桩达到其极限承载力。二二 桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素桩侧摩阻力和桩端阻力影响因素第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载桩截面位移截面位移桩侧摩阻力摩阻力OCDABn

20、 n由此可见，桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的由此可见，桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的由此可见，桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的由此可见，桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位桩土相对位移，即桩侧和桩端阻力是桩土相对位移的某种函数，这种特定的函数关系，通常称之移的某种函数，这种特定的函数关系，通常称之移的某种函数，这种特定的函数关系，通常称之移的某种函数，这种特定的函数关系，通常称之为荷载传递函数。实际的荷载传递函数比较复杂，为荷载传递函数。实际的荷载传递函数比较复杂，为荷

21、载传递函数。实际的荷载传递函数比较复杂，为荷载传递函数。实际的荷载传递函数比较复杂，与土层性质、埋深、桩径等有关，一般需要对其与土层性质、埋深、桩径等有关，一般需要对其与土层性质、埋深、桩径等有关，一般需要对其与土层性质、埋深、桩径等有关，一般需要对其进行简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限进行简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限进行简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限进行简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限摩阻力和对应的极限位移。摩阻力和对应的极限位移。摩阻力和对应的极限位移。摩阻力和对应的极限位移。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 桩侧摩阻力得到充分的发挥桩侧摩阻力得到充分

22、的发挥-相对位移小相对位移小一般认为粘性土中为一般认为粘性土中为46mm，砂性土中为，砂性土中为610mm 1 桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移2 桩端阻力与对应的桩端极限位移桩端阻力与对应的桩端极限位移 桩底阻力充分发挥桩底阻力充分发挥-位移值大位移值大 在粘性土中约为桩底直径的在粘性土中约为桩底直径的25，在砂性土中约为，在砂性土中约为810，对于钻孔桩，由于孔底沉渣压缩的影响，对于钻孔桩，由于孔底沉渣压缩的影响，发挥端阻极限值所需位移更大。发挥端阻极限值所需位移更大。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载3.桩

23、侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类 桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩端土的性质有关以外，还与桩土相对刚度、长径比端土的性质有关以外，还与桩土相对刚度、长径比l/d有关。有关。按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，按桩侧阻力与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。（1 1）Nb随随长径比长径比l l/d d增大而减小，桩身下部侧阻的发挥相应增大而减小，桩身下部侧阻的发挥相应降低降低（2 2）桩端土与桩侧土相对刚度）桩端

24、土与桩侧土相对刚度R Rbsbs（R Rbsbs定义为桩端土与桩侧土定义为桩端土与桩侧土的压缩模量或变形模量之比）的增大而增大的压缩模量或变形模量之比）的增大而增大（3 3）桩与桩侧土的相对刚度大，桩端阻力大）桩与桩侧土的相对刚度大，桩端阻力大 （4 4）对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比）对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比D/dD/d，桩端分，桩端分担的荷载可以提高担的荷载可以提高第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载4、桩侧、桩端阻力的荷载分担比影响因素、桩侧、桩端阻力的荷载分担比影响因素第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载三三 桩的轴向刚度系数（桩的轴向刚度系数（Axial s

25、tiffness of pileAxial stiffness of pile）s s0 0=s se e+s+sb b 桩顶轴向位移桩顶轴向位移 S S0 0 桩身弹性压缩变形桩身弹性压缩变形s se e桩底处地基土的沉降桩底处地基土的沉降s sb b 桩土界面导致侧摩阻力扩散，在桩底处的扩散面积为桩土界面导致侧摩阻力扩散，在桩底处的扩散面积为A A0 0第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载A A0 0A Ap pQC C0 0=m=m0 0h h为竖向地基抗力系数，按为竖向地基抗力系数，按m m法取法取值，对端承桩值，对端承桩A A0 0=A=Al l0 0l l第第3 3节节 单桩轴

26、向荷载单桩轴向荷载桩底面地基土竖向抗力系数桩底面地基土竖向抗力系数c c0 0=m=m0 0h hm m0 0桩底地基土竖向抗力系数的比例系数，桩底地基土竖向抗力系数的比例系数，kN/mkN/m4 4，取，取m m0 0=m m；h h桩的入土深度桩的入土深度(m)(m)，h h小于小于10m10m时，按时，按10m10m计算。计算。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 负摩阻力的概念负摩阻力的概念 负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性 负摩阻力的确定负摩阻力的确定 减小负摩阻力的工程措施减小负摩阻力的工程措施四、桩侧负摩阻力四、桩侧负摩阻力四、桩侧负摩阻力四、桩侧负摩阻力Negative

27、 Skin Friction Negative Skin Friction 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载Q QL L1 1Granular Granular FillFillL L2 2F Fc cF Fg gSoft Soft ClayClayRockRockOriginal Original Ground Ground SurfaceSurface 桩负摩阻力，就是当桩身穿越软弱土层支承在桩负摩阻力，就是当桩身穿越软弱土层支承在坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩时，桩周围土体相对桩

28、身产生向下位移，这样使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上;这部分作这部分作用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。1.1.1.1.负摩阻力的概念与原因负摩阻力的概念与原因负摩阻力的概念与原因负摩阻力的概念与原因第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 桩桩周周土土沉沉降降速速率率或或沉沉降降量量大大于于桩桩下下沉沉速速率率或或沉沉降降量量，桩桩侧侧土体对桩产生与桩的位移方向一致的摩擦力。土体对桩产生与桩的位移方向一致的摩擦力。1 1）桩

29、侧地下水位下降使土层产生固结下沉；）桩侧地下水位下降使土层产生固结下沉；2 2）桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩；）桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩；3 3）桩侧有较厚的欠固结土层或新填土，因固结产生下沉；）桩侧有较厚的欠固结土层或新填土，因固结产生下沉；4 4）饱饱和和软软土土中中打打入入桩桩群群，产产生生超超孔孔隙隙水水压压力力，随随超超孔孔隙隙水水压压力消散，因固结引起桩侧土体下沉；力消散，因固结引起桩侧土体下沉；5 5）湿湿陷陷性性黄黄土土、季季节节性性冻冻土土或或可可液液化化土土层层内内的的桩桩，因因重重新新固固结原因引起下沉。结原因引起下沉。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载

30、2.2.2.2.负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性 中中性性点点 在在深深度度l ln n以以上上，桩桩受受负负摩摩阻阻力力作作用用；在在l ln n深深度度以以下下，桩桩受受正正摩摩阻阻力力。在在l ln n处处，既既无无负负摩摩阻阻力力也也无无正正摩摩阻阻力力，该点为中性点。中性点截面处桩身轴力最大该点为中性点。中性点截面处桩身轴力最大 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 桩桩侧侧下下沉沉量量可可能能在在某某一一深深度度处处与与桩桩身身的的位位移移量量相相等等。在在此此深深度度以以上上桩桩侧侧土土下下沉沉大

31、大于于桩桩的的位位移移，桩桩身身受受到到向向下下作作用用的的负负摩摩阻阻力力；在在此此深深度度以以下下，桩桩的的位位移移大大于于桩桩侧侧土土的的下下沉沉，桩桩身身受受到到向向上上作作用用的的正正摩摩阻阻力力。正正、负负摩摩阻阻力力变变换换处处的的位位置置，即即称称中中性性点点。中中性性点点位位置置取取决决于于桩桩与与桩桩侧侧土土的的相相对对位位移移，与与作作用用荷荷载载和和桩桩周周土土性性质质有有关关。精精确确计算出中性点位置是比较麻烦和困难的计算出中性点位置是比较麻烦和困难的,可按经验值确定。可按经验值确定。3.中性点及其位置的确定中性点及其位置的确定 影响中性点深度影响中性点深度l ln

32、n的主要因素：的主要因素：1 1）桩端持力层的刚度越大，则）桩端持力层的刚度越大，则l ln n愈大；愈大；2 2）桩周土层的变形性质和应力历史；）桩周土层的变形性质和应力历史；3 3）当当负负摩摩阻阻力力系系由由沉沉桩桩后后外外部部条条件件变变化化所所致致，则则条条件件变变化化幅度和范围愈大，幅度和范围愈大，l ln n愈大；愈大；4 4）桩的长径比愈小、截面刚度愈大，则）桩的长径比愈小、截面刚度愈大，则l ln n愈大；愈大；5 5）在在桩桩承承受受荷荷载载过过程程中中，随随承承受受荷荷载载及及沉沉降降的的增增加加，l ln n逐逐渐变小。渐变小。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载

33、负摩擦力大小的确定关键在于确定中性面，计算负摩擦力大小的确定关键在于确定中性面，计算按模型假设和常规的侧阻力计算一样，国内、外规按模型假设和常规的侧阻力计算一样，国内、外规范一般只提有效应力法范一般只提有效应力法（a a）总应力法）总应力法法法（b b）有效应力法）有效应力法法法 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载4.4.4.4.单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算4.4.4.4.单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算 当当降降低低地地下下水水位位时时，位位于于降降水水后后地地下下水水位位以以下下第第i i 层层土平均

34、竖向有效压力：土平均竖向有效压力：当当降降低低地地下下水水位位时时，位位于于降降水水后后地地下下水水位位以以上上第第i i 层层土土平均竖向有效压力：平均竖向有效压力：当地面作用满布均布荷载时：当地面作用满布均布荷载时：建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94-94JGJ94-94）推荐采用有效应力）推荐采用有效应力法计算单桩负摩阻力标准值：法计算单桩负摩阻力标准值：桩侧总的负摩阻力桩侧总的负摩阻力Q Qn n为：为：软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值 第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载砂类土也可按下式估算负摩阻力标准值砂类土也可

35、按下式估算负摩阻力标准值 ：4.4.4.4.消减负摩阻力的工程措施消减负摩阻力的工程措施消减负摩阻力的工程措施消减负摩阻力的工程措施 原则：原则：第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载桩土截面位移土截面位移桩侧摩阻力摩阻力OCDAB（1 1）桩侧涂层法：在可能产生负摩阻力范围的桩段，桩侧）桩侧涂层法：在可能产生负摩阻力范围的桩段，桩侧涂沥青等降低土与桩身摩擦。涂沥青等降低土与桩身摩擦。第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载什么地方错了？（2 2）预预钻钻孔孔法法：在在桩桩位位预预钻钻孔孔，然然后后桩桩插插入入，在在桩桩周周围灌入膨润土混合浆，一般适用

36、于黏性土地层围灌入膨润土混合浆，一般适用于黏性土地层 （3 3）双双重重套套管管法法：在在桩桩外外侧侧设设置置套套管管，用用套套管管承承受受负负摩阻力的方法摩阻力的方法 （4 4）设置消减负摩阻桩群）设置消减负摩阻桩群第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 （5 5）地地基基处处理理：对对于于松松散散填填土土、欠欠固固结结土土层层，采采用用预预固固结结法法、强强夯夯法法等等使使土土层层密密实实、充充分分固固结结；对对于于湿湿陷陷性性黄土采用浸水、强夯方法消除湿陷黄土采用浸水、强夯方法消除湿陷 （6 6）其其他他方方法法：在在饱饱和和软软土土地地区区，选选择择非非挤挤土土桩桩或或部部分分挤挤土

37、土桩桩，对对挤挤土土型型桩桩，适适当当增增加加桩桩距距，选选择择合合理理的的打打桩桩流流程程，控控制制沉沉桩桩速速率率及及打打桩桩根根数数，打打桩桩后后休休止止一一段段时时间间后后再再施施工工基基础础及及上上部部结结构构；对对于于周周边边有有大大面面积积抽抽吸吸地地下下水水或或降降水水情情况况时时，在在桩桩群群周周围围采采取取回回灌灌等等方方法法来来达达到到消消减减或或避避免负摩阻力的产生免负摩阻力的产生第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 作用：作用：当地下结构的重量小于所受浮力当地下结构的重量小于所受浮力(地下车库、水地下车库、水池放空时池放空时)，或高耸结构，或高耸结构(输电塔等输电

38、塔等)受到较大的倾覆弯矩时，受到较大的倾覆弯矩时，需要设置抗拔桩基础。需要设置抗拔桩基础。拔极限承载力标准值确定拔极限承载力标准值确定：可通过现场单桩上拔载荷试：可通过现场单桩上拔载荷试验确定，单桩上拔静载荷试验方法与抗压静载荷试验方法验确定，单桩上拔静载荷试验方法与抗压静载荷试验方法相似。如无当地经验时，群桩基础及基桩的抗拔极限承载相似。如无当地经验时，群桩基础及基桩的抗拔极限承载力标准值可计算。力标准值可计算。五五 桩基的抗拔承载力计算桩基的抗拔承载力计算第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载第第3 3节节 单桩轴向荷载单桩轴向荷载 单单桩桩或或群群桩桩呈呈非非整整体体破破坏坏时时，基基

39、桩桩的的抗抗拔拔极极限限承承载载力标准值可按下式计算：力标准值可按下式计算：抗拔系数，砂土，粘性土、粉土抗拔系数，砂土，粘性土、粉土0.70.8。按材料按材料强度确定度确定 按按单桩竖向抗向抗压静静载试验法确定法确定 按土的抗剪按土的抗剪强度指度指标确定确定 按静力触探法确定按静力触探法确定 按按经验公式法确定公式法确定 按按动力力试桩法确定法确定（略）（略）桩的抗拔承的抗拔承载力（略）力（略）单桩竖向承向承载力特征力特征值 第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定（书书中第八中第八中第八中第八节节）五五单桩承承载力确定方法力确定方法桩的承的承载力取决于力取决于桩身材身材料的料的强度和土度和土

40、对桩的支撑的支撑 对于于摩摩擦擦型型桩，桩端端持持力力层地地基基反反力力系系数数k ks s值很很小小，2 23 3直直线段段近近似似于于竖直直线，一一般般属属整整体体破破坏坏,Q Qs s曲曲线在在点点2 2处不出不出现明明显拐点拐点；对于于端端承承型型桩，桩端端阻阻力力占占承承载力力的的比比例例较大大，k ks s值较大，一般属大，一般属刺入破坏刺入破坏,Q Qs s曲曲线陡降陡降;单桩的破坏模式的破坏模式 对于端承于端承桩和和桩身有缺陷的身有缺陷的桩，在土，在土阻力尚未充分阻力尚未充分发挥情况下，出情况下，出现桩身材料破身材料破坏坏，Q Qs s曲曲线也呈也呈陡降型陡降型。第第4 4节

41、单桩承承载力的确定力的确定 按材料按材料强度度计算算单桩竖向承向承载力力时，将，将桩视为一一轴向受向受压构件，混凝土构件，混凝土桩单桩竖向承向承载力力设计值公式：公式：式中：式中：单桩竖向承向承载力力设计值；混凝混凝轴心受心受压构件的构件的稳定系数；定系数；混凝土混凝土轴心抗心抗压强度度设计值；纵向受力向受力钢筋的抗筋的抗压强度度设计值；桩身横截面面身横截面面积；纵向受力向受力钢筋的截面面筋的截面面积。第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定(a)锚桩横梁反力装置；横梁反力装置；(b)(b)压重平台反力装置重平台反力装置第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定静静载荷荷试验(Static lo

42、ad test)试验设备(Test device)反力反力设备、加、加载设备和和记录终止加荷条件止加荷条件(Condition for stop to load)极限承极限承载力的确定力的确定(Determination of ultimate bearing capacity)第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定 国外广泛采用基于土力学原理的国外广泛采用基于土力学原理的单桩极限承极限承载力公式力公式 Pu Psu Ppu (G Apl)G桩的重力；的重力；Apl与与桩同体同体积土重，当土重，当=Apl时：Pu Psu Ppu Psu与与Ppu的的计

43、算，国外学者提出了算，国外学者提出了计算公式算公式第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定 静静力力触触探探与与桩打打入入土土中中的的过程程基基本本相相似似，可可把把静静力力触触探探视为小小尺尺寸寸打打入入桩模模拟试验。建建筑筑桩基基规范范提提出出，当当按按双双桥探探头静静力力触触探探资料料确确定定混混凝凝土土预制制桩单桩竖向向极极限限承承载力力标准准值Puk时，无当地，无当地经验时可按下式可按下式计算算 Puk qcAp Uli i fsi 粘性土和粉土粘性土和粉土 i （fsi）砂性土砂性土 i （fsi）各符号的含各符号的含义见P.273 第第4 4节 单桩承承载力的确定力的确定 一般一

44、般预制制桩及中小直径灌注及中小直径灌注桩 对预制制桩和和直直径径dhhh的端承的端承的端承的端承桩桩 第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)Ax、Bx、A、B、Am、Bm、AQ、BQ为无量纲系数，均为为无量纲系数，均为 h和和 z的函数的函数对对于于于于h h h h的嵌岩的嵌岩的嵌岩的嵌岩桩桩，整理得，整理得，整理得，整理得第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)由上式可由上式可由上式可由上式可简简捷地求得捷地求得捷地求得捷地求得桩桩身各截面的水平位移、身各截面的水平位移、身各截面的水平位移、身各截面的水平位移、转转角、弯角、弯角、弯角、弯矩、剪力以及矩、剪力以

45、及矩、剪力以及矩、剪力以及桩侧桩侧土抗力。由此便可土抗力。由此便可土抗力。由此便可土抗力。由此便可验验算算算算桩桩身身身身强强度，决定配度，决定配度，决定配度，决定配筋量，筋量，筋量，筋量，验验算算算算桩侧桩侧土抗力及其墩台位移等土抗力及其墩台位移等土抗力及其墩台位移等土抗力及其墩台位移等第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)（五）（五）（五）（五）桩桩身最大弯矩位置和最大弯矩的确定身最大弯矩位置和最大弯矩的确定身最大弯矩位置和最大弯矩的确定身最大弯矩位置和最大弯矩的确定 为为检验桩检验桩的截面的截面的截面的截面强强度和配筋，需要找出弯矩最大的截度和配筋，需要找出弯矩最大的截度

46、和配筋，需要找出弯矩最大的截度和配筋，需要找出弯矩最大的截面所在的位置相面所在的位置相面所在的位置相面所在的位置相应应的最大弯矩的最大弯矩的最大弯矩的最大弯矩值值，将各深度，将各深度，将各深度，将各深度处处的的的的MzMzMzMz值值求出求出求出求出后后后后绘绘制制制制z-Mz-Mz-Mz-MZ Z Z Z图图 在最大弯矩截面在最大弯矩截面在最大弯矩截面在最大弯矩截面处处，其剪力等于零，因此，其剪力等于零，因此，其剪力等于零，因此，其剪力等于零，因此Q Q Q QZ Z Z Z=0=0=0=0处处的截面的截面的截面的截面为为最大弯矩所在位置最大弯矩所在位置最大弯矩所在位置最大弯矩所在位置第第5

47、 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)令令C CH H及及D DH H也也为与有关的系数，当与有关的系数，当时，按表，按表查得得第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)桩身最大弯矩身最大弯矩为第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)（六）（六）桩顶位移的位移的计算算对于出露地表以上的于出露地表以上的桩需要需要计算地表以上的算地表以上的桩的内力与位移的内力与位移逆逆时针为正，所以式中用正，所以式中用负号号 第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)H1M1H1M1M1H1考考考考虑虑剪切力的平移，剪切力的平移，剪切力的平移，剪切力的平移，第第5

48、5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)露出段作露出段作露出段作露出段作为为下端嵌固、跨度下端嵌固、跨度下端嵌固、跨度下端嵌固、跨度为为l l l lo o o o的的的的悬悬臂梁臂梁臂梁臂梁计计算而得算而得算而得算而得 第第5 5节 横向荷横向荷载下的下的单桩 (单排排桩)一、单排桩情况一、单排桩情况一、单排桩情况一、单排桩情况y yx x第第第第6 6 6 6节节节节 桩基础荷载传递桩基础荷载传递桩基础荷载传递桩基础荷载传递 当竖向力当竖向力当竖向力当竖向力N N在单排桩方向（在单排桩方向（在单排桩方向（在单排桩方向（y y轴方向上）有偏心距轴方向上）有偏心距轴方向上）有偏心距轴方向

49、上）有偏心距e e时，便时，便时，便时，便产生绕产生绕产生绕产生绕X X轴的附加弯矩，即轴的附加弯矩，即轴的附加弯矩，即轴的附加弯矩，即MMx x=NeNe，因此每根桩上的竖向，因此每根桩上的竖向，因此每根桩上的竖向，因此每根桩上的竖向作用力可按偏心受压计算作用力可按偏心受压计算作用力可按偏心受压计算作用力可按偏心受压计算 第第第第6 6节节节节 桩基础荷载传递桩基础荷载传递第第第第6 6 6 6节节节节 桩基础荷载传递桩基础荷载传递桩基础荷载传递桩基础荷载传递方法：方法：方法：方法：一般将外力作用平面内的桩作为一平面框架，用一般将外力作用平面内的桩作为一平面框架，用一般将外力作用平面内的桩作

50、为一平面框架，用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结构位移法解出各桩顶上的作用力结构位移法解出各桩顶上的作用力结构位移法解出各桩顶上的作用力P Pi i、Q Qi i、MMi i后，即可后，即可后，即可后，即可应用单桩的计算方法来进行桩的承载力与强度验算。应用单桩的计算方法来进行桩的承载力与强度验算。应用单桩的计算方法来进行桩的承载力与强度验算。应用单桩的计算方法来进行桩的承载力与强度验算。目标：目标：目标：目标：计算群桩在外荷载计算群桩在外荷载计算群桩在外荷载计算群桩在外荷载N N、HH、MM作用下各桩桩顶的作用下各桩桩顶的作用下各桩桩顶的作用下各桩桩顶