基础工程-桩基础(20084).ppt
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1、基础工程-桩基础(20084)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本章主要内容本章主要内容概述概述-桩的功能及类型桩的功能及类型 Pile foundation 桩的承载机理桩的承载机理 Mechanism单桩承载力单桩承载力 Capacity of a single pile桩基础设计桩基础设计 Design of pile foundation 如果建筑场地浅层的土质不能满足建如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对筑物对地基承载力地基承载力和和变形变
2、形的要求、而又不的要求、而又不宜采取地基处理措施时,就需要考虑以下宜采取地基处理措施时,就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的部坚实土层或岩层作为持力层的深基础深基础方方案。案。桩基础桩基础是应用最为广泛的一类深基础。是应用最为广泛的一类深基础。第第1节节 概概 述述一一、桩的应用(常用而古老的深、桩的应用(常用而古老的深基础形式)基础形式)1、历史十九世纪以前,木桩、历史十九世纪以前,木桩 (1)7000-8000年前湖上居民年前湖上居民,浙江河姆渡浙江河姆渡 (2)3000-4000年前罗马年前罗马 (3)西安灞桥西安灞桥,北京御河桥北京御河桥,隋唐建塔隋唐建塔2 、十九世纪开始,材料
3、和动力进步、十九世纪开始,材料和动力进步 铸铁管桩,铸铁管桩,1824年波特兰水泥注册专利蒸年波特兰水泥注册专利蒸汽动力汽动力3、十九世纪末,现场钻孔桩、十九世纪末,现场钻孔桩 (1897,Raymond)目前,我国桩基最大入土深度已达目前,我国桩基最大入土深度已达 107m,桩径已超过,桩径已超过5m.4 4、桩的适用范围(常用而古老的深基础形式)、桩的适用范围(常用而古老的深基础形式)(1)(1)、天然地基土质软弱、天然地基土质软弱 (2)(2)、高层建筑、高层建筑 (3)(3)、重型设备、重型设备 (4)、水上建筑物、水上建筑物 (5)、深持力层、深持力层,高地下水位高地下水位 (6)、
4、抗震地基、抗震地基 (7)、对沉降非常敏感的建筑、对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器如精密仪器软 土 层桩桩Pile:指垂直或者稍倾斜布置于地基中,其断面相:指垂直或者稍倾斜布置于地基中,其断面相对其长度较小的杆状构件。对其长度较小的杆状构件。桩的功能:通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结桩的功能:通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。构的荷载传递到深处的地基上。桩的功能及类型桩的功能及类型沉井沉井caisson工作间工作间梯子梯子支护支护通气通气桶桶深基础深基础桩的功能桩的功能新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩,每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部好土将荷载传
5、递到下部好土层层,承载力高承载力高大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩桩的功能桩的功能新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低桩的功能桩的功能桩的功能桩的功能桩的功能及类型桩的功能及类型桩基础:是由基桩和连接于桩顶的承台共同桩基础:是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载,然后通过桩传递到地基中去。荷载,然后通过桩传递到地基中去。桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件,它桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件,它的横截面尺寸比长
6、度小得多。其作用是将上的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。部结构的荷载传递给土层或岩层。桩基础设计也应注意满足地基承载力和变形桩基础设计也应注意满足地基承载力和变形这两项基本要求。这两项基本要求。按行业标准建筑桩基技术规范(按行业标准建筑桩基技术规范(JGJ9494),),建筑桩基设计与建筑结构设计一样,应采用以概率理建筑桩基设计与建筑结构设计一样,应采用以概率理论为基础的极限状态设计法,并按极限状态设计表达论为基础的极限状态设计法,并按极限状态设计表达式计算。桩基的极限状态分为下列两类:式计算。桩基的极限状态分为下列两类:(1)承载能力极限状态承载能力极限状态
7、 对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳对应于桩基受荷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;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 对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。5 5、特点、特点优点:优点:l将荷载传递到下部好土将荷载传递到下部好土层层,承载力高承载力高l沉降量小沉降量小l抗震性能好抗震性能好,穿过液化层穿过液化层l承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及横及横向力向力(如风载荷如风载荷)l与其他深基础比较与其他深基
8、础比较,施工施工造价低造价低Downtown HoustonDowntown HoustonSuctionpilesSuctionpiles桩的功能及类型桩的功能及类型缺点缺点比浅基础造价高比浅基础造价高施工环境影响施工环境影响,预制桩施工噪音预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆有地下室时有地下室时,有一定有一定干扰干扰,深基坑中做深基坑中做桩桩桩的功能及类型桩的功能及类型日本阪神地震中日本阪神地震中发生的桩基础的发生的桩基础的破坏导致墩倾倒破坏导致墩倾倒桩的功能及类型桩的功能及类型二、桩的分类、不同的分类标准(一一)按承台按承台 承台承台:将几个桩结合起将几个桩结合起来传递荷载来
9、传递荷载(二二)材料材料(三三)形状形状(四四)承载机理承载机理(五五)按尺寸按尺寸(六六)施工方法施工方法软土层桩的功能及类型桩的功能及类型(一)按承台 承台承台:将几将几个桩结合起来传递荷个桩结合起来传递荷载载1高承台桩 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥2低承台桩 承台在地面以下,承台本身承担部分荷载软土层桩的功能及类型桩的功能及类型低承台低承台 桩桩桩的功能及类型桩的功能及类型高承台桩高承台桩(二二)按材料按材料 木桩、混凝土、钢筋混凝木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管土、钢管(型钢型钢)桩、复合桩、复合桩桩 钢筋混凝土:普通混凝土、钢筋混凝土:普通混凝土、预应力混凝土预应力混凝土(离心预制
10、离心预制)、高强混凝土高强混凝土桩的功能及类型桩的功能及类型(三三)按形状按形状按纵断面:楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节按纵断面:楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面:圆形,八边形,十字桩、按横断面:圆形,八边形,十字桩、X X形桩形桩桩的功能及类型桩的功能及类型桩身桩身桩的功能及类型桩的功能及类型桩端桩端Dd桩的功能及类型桩的功能及类型横断面横断面桩的功能及类型桩的功能及类型(四四)按尺寸按尺寸按断面按断面(直径)的大小:大直径直径)的大小:大直径:d80cm;小直径小直径d 60m(3)长桩长桩 l 10m 短桩短桩 水平变形系
11、数水平变形系数 l 2.5 为刚性短桩为刚性短桩2.5 0.8 m刚性板直径刚性板直径800mm单桩承载力确定单桩承载力确定左左:土工离心机土工离心机右上右上:离心机中的入桩设备离心机中的入桩设备右下右下:模型桩模型桩单桩承载力确定单桩承载力确定第三节第三节 桩的抗拔承载力与负摩擦力桩的抗拔承载力与负摩擦力 Pullout strength and negative shaft friction一一、单桩的抗拔承载力、单桩的抗拔承载力 抗浮桩,冻拔桩抗浮桩,冻拔桩 抗拔桩抗拔桩抗拔桩承载力抗拔桩承载力1.抗拔承载机理特点抗拔承载机理特点抗拔时,桩周土的应力状态、应抗拔时,桩周土的应力状态、应力
12、路径和土的变形与承压桩不同。力路径和土的变形与承压桩不同。一般抗拔的摩阻力小于抗压的摩一般抗拔的摩阻力小于抗压的摩阻力。阻力。pq破坏线破坏线 Kf承压桩路径承压桩路径抗拔桩路径抗拔桩路径抗拔桩承载力抗拔桩承载力2.单桩抗拔承载力特征值单桩抗拔承载力特征值Ta(1)现场抗拔静载荷试验重要建筑物现场抗拔静载荷试验重要建筑物(2)公式非重要建筑物)公式非重要建筑物第第i i层土抗拔折减系数层土抗拔折减系数 pipi:砂土砂土0.5-0.7,粉粉,粘土粘土0.7-0.8抗拔桩承载力抗拔桩承载力Nk Ta G GpNk 相应于荷载效应的标准组合,相应于荷载效应的标准组合,单桩上拔力单桩上拔力 Gp 为
13、桩的自重为桩的自重,水下为浮重水下为浮重 G 永久荷载的分项系数永久荷载的分项系数单桩的抗拔验算单桩的抗拔验算抗拔桩承载力抗拔桩承载力1、摩擦的产生、摩擦的产生(1)桩周附近地面大面积堆载桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位大面积降低地下水位(3)欠固结土欠固结土,新填土新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融陷砂土液化、冻土融陷正摩阻正摩阻负摩阻负摩阻二二、桩的负摩阻力、桩的负摩阻力桩相对桩相对土向下土向下土相对土相对桩向下桩向下2、负摩擦力的确定负摩擦力的确定 负摩擦力成为荷载,下负摩擦力成为荷载,下部为岩石的端承桩部为岩石的端承桩,可能可能全桩为负
14、阻力。全桩为负阻力。抗拔桩承载力抗拔桩承载力lnNegative-+摩阻力摩阻力轴向力轴向力N桩桩顶顶位位移移 S Sp p对于一般桩对于一般桩,因为桩土都有变形因为桩土都有变形,视二者的相对视二者的相对位移量和方向位移量和方向桩桩身身压压缩缩 S Sc c土土的的位位移移 S Se e负摩擦区负摩擦区正摩擦区正摩擦区l抗拔桩承载力抗拔桩承载力第四节第四节 桩基在水平荷载下的承载力桩基在水平荷载下的承载力风荷载风荷载吊车制动荷载吊车制动荷载地震荷载地震荷载风荷载风荷载水平承载桩水平承载桩1 水平承载机理水平承载机理桩土的相互作用桩土的相互作用承载力大小取决于:土性、桩长和桩断面刚承载力大小取决
15、于:土性、桩长和桩断面刚度和桩的约束条件。度和桩的约束条件。l水平承载桩水平承载桩2.横向受力桩的承载力确定横向受力桩的承载力确定静力载荷试验静力载荷试验 RH为设计值为设计值,Hu为横向极限荷载为横向极限荷载 H 为抗力分项系数为抗力分项系数理论公式计算理论公式计算 弹性地基梁挠度方程弹性地基梁挠度方程 kh 水平抗力系数水平抗力系数 常数法、常数法、m法、法、k法、法、c法法水平承载桩水平承载桩常数法m法k法C法kh 抗力系数抗力系数桩的位移水平承载桩水平承载桩不同荷载作用下桩的承载力小结不同荷载作用下桩的承载力小结竖向承压桩承载力竖向承压桩承载力=摩阻力摩阻力+端阻力端阻力 摩阻力摩阻力
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