桩基础及其它深基础.pptx

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1、据古籍据古籍法苑珠林法苑珠林记载，塔基记载，塔基是在淤泥中打下木桩而形成的。是在淤泥中打下木桩而形成的。超化寺塔，位于郑州密县原超化寺遗址上，建于超化寺塔，位于郑州密县原超化寺遗址上，建于唐开元二年（公元唐开元二年（公元714714年）。平面呈正方形，共年）。平面呈正方形，共十三层，高约十三层，高约2828米。米。第1页/共92页基础采用钻孔灌注桩基，基础采用钻孔灌注桩基，长度达长度达100100米，是我国目米，是我国目前最长的桩基。前最长的桩基。济南黄河公路桥，大桥济南黄河公路桥，大桥全长全长2033.44m2033.44m，其中，其中主桥长主桥长488m488m，为，为5 5孔连孔连续的预

2、应力混凝土双塔续的预应力混凝土双塔斜拉桥。斜拉桥。第2页/共92页 变变 形的要求形的要求 桩基础的适用性 特殊土特殊土 较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载作用 地下水位很高地下水位很高 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物第3页/共92页4.1 4.1 桩的分类与质量检测 桩基的分类：单桩基础桩基的分类：单桩基础 群桩基础群桩基础根据承台与地面的相对位置：根据承台与地面的相对位置：低承台桩低承台桩 高承台桩高承台桩第4页/共92页4.1.1 按承载性状分类摩擦型桩摩擦型桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩

3、端承型桩端承型桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩第5页/共92页4.1.2 4.1.2 按施工方法分类 预制桩预制桩混凝土预制桩混凝土预制桩钢桩钢桩木桩木桩灌注桩灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩挖孔桩挖孔桩第6页/共92页实心方桩：截面实心方桩：截面300-500mm300-500mm 桩长桩长25-30m25-30m 分节长度分节长度12m12m预应力混凝土管桩：预应力混凝土管桩：先张法离心成型法制作先张法离心成型法制作高压蒸汽养护（高压蒸汽养护（PHC PHC 管桩）管桩）混凝土强度等级混凝土强度等级 C80C80未经高压蒸汽养护（未经高压蒸汽养护（PCPC管桩）

4、管桩）混凝土强度等级：混凝土强度等级：C60-C80C60-C80外径为外径为300-600mm300-600mm，节长节长5-13m5-13m。第7页/共92页第8页/共92页第9页/共92页上海宝山钢铁集团马迹山港的25万吨级海上钢桩 图一：电弧喷涂图一：电弧喷涂图二：防腐施工后图二：防腐施工后图三：打桩现场图三：打桩现场第10页/共92页锤击法 135135桩机桩机+D100+D100柴油桩锤施工柴油桩锤施工桩锤桩锤桩桩斜撑斜撑立柱立柱立柱支撑立柱支撑车体车体第11页/共92页灌注桩灌注桩 灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下设钢筋笼灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下设

5、钢筋笼（也有直接插筋或省去钢筋的（也有直接插筋或省去钢筋的)再浇灌混凝土而成。再浇灌混凝土而成。灌注桩灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩挖孔桩挖孔桩第12页/共92页（1 1）沉管灌注桩）沉管灌注桩打桩机就位打桩机就位灌注混凝土灌注混凝土沉管沉管边拔管边振动边拔管边振动安放钢筋笼继续浇安放钢筋笼继续浇灌混凝土灌混凝土成型成型沉管灌注桩沉管灌注桩锤击锤击：直径：直径300-500mm300-500mm，桩长，桩长20m20m 振动振动：直径：直径300-500mm300-500mm，内击式沉管灌注桩（弗朗基桩）内击式沉管灌注桩（弗朗基桩）吊脚桩缩颈桩第13页/共92页（2

6、 2）钻）钻(冲冲)孔灌注桩孔灌注桩 钻（冲）孔灌注桩用钻机钻（冲）孔灌注桩用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻、如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻、旋转水冲钻等）钻土成孔，然后清除孔底残渣，安旋转水冲钻等）钻土成孔，然后清除孔底残渣，安 放钢筋笼，放钢筋笼，浇灌混凝土。浇灌混凝土。最大优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，最大优点：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。桩身变形小，并可方便地进行水下施工。第14页/共92页TS-22TS-22型长螺旋钻机型长螺旋钻机YCJF-25YCJF-25型全液压冲击反循环钻机型全液压冲击反循环钻机 1.2-1.5m1.2

7、-1.5m400-600mm400-600mm第15页/共92页第16页/共92页（3）挖孔桩 挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌 混凝土而成。第17页/共92页第18页/共92页4.1.3 按桩的设置效应分类 按设置效应可分为下列三类：按设置效应可分为下列三类：非挤土桩非挤土桩小量挤土桩小量挤土桩挤土桩挤土桩第19页/共92页第20页/共92页4.2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

8、设计值具有一定的指导意义。4.2.1 桩的荷载传递第21页/共92页N0=Q由深度由深度z z处微元处微元dzdz上静力平衡：上静力平衡：z z与与N NZ Z关系：关系：桩端阻力桩端阻力=桩底轴力桩底轴力桩侧总阻力：桩侧总阻力：u up p桩周长桩周长桩顶位移桩顶位移 0 0=s=sZ Z截面位移：截面位移：Z=lZ=l时：时：第22页/共92页若通过沿桩身若干截面预先埋设应力量测元件（传感器）可获得桩身轴力若通过沿桩身若干截面预先埋设应力量测元件（传感器）可获得桩身轴力N Ns s分布分布图，可利用上式求出图，可利用上式求出 z z和和 z z分布图。分布图。传感器传感器第23页/共92页

9、4.2.2 桩侧摩阻力和桩端阻力 桩侧土压力系数桩侧土压力系数 桩的侧阻随深度呈线性增大，桩的侧阻随深度呈线性增大，但砂土中模型但砂土中模型桩试验表明，桩试验表明，当桩入土深达某一临界值当桩入土深达某一临界值(约为约为510510倍桩径）后，侧阻就不再随深度增倍桩径）后，侧阻就不再随深度增 加，加，该现象称为侧阻的深度效应。该现象称为侧阻的深度效应。桩侧摩阻力桩侧摩阻力 是桩截面对桩周土相对位移是桩截面对桩周土相对位移 的函数，见的函数，见OCD,OCD,通常可简化为折线见通常可简化为折线见 OABOAB。其极限值。其极限值 u u可用类似于土的抗剪强度的厍仑公式表可用类似于土的抗剪强度的厍仑

10、公式表达：达：第24页/共92页1 1）桩侧极限摩阻力的影响因素。与所在的深度、土的类别和性质，成桩方法等多）桩侧极限摩阻力的影响因素。与所在的深度、土的类别和性质，成桩方法等多种因素有关。而桩侧摩阻力达到所需的桩种因素有关。而桩侧摩阻力达到所需的桩土相对滑移极限值土相对滑移极限值u u时，时，则基本上只则基本上只与土的类别有关，根据试验资料与土的类别有关，根据试验资料:一般粘性土约为一般粘性土约为46mm46mm 砂土约为砂土约为610mm610mm 2 2）随着桩顶荷载的逐级增加，桩侧摩阻力及桩端阻力的发挥过程。随着桩顶荷载的逐级增加，桩侧摩阻力及桩端阻力的发挥过程。3 3）极限端阻的深度

11、效应。极限端阻的深度效应。4 4）单桩端阻的发挥不仅滞后于侧阻，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩）单桩端阻的发挥不仅滞后于侧阻，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位移值大得多。侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位移值大得多。砂类土：砂类土：d d/12-/12-d d/10 (/10 (d d为桩径）为桩径）粘粘 土：土：d d/10-/10-d d/4(/4(d d为桩径）为桩径）侧阻和端阻的深度效应问题都有待进一步研究。侧阻和端阻的深度效应问题都有待进一步研究。第25页/共92页4.2.3 单桩的破坏模式：单桩在轴向荷载作用下其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度

12、、桩端支承情况、单桩在轴向荷载作用下其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型桩的尺寸以及桩的类型 1 1 屈曲破坏屈曲破坏 桩底坚埂、桩侧软弱，无约束；桩桩底坚埂、桩侧软弱，无约束；桩在轴向荷裁作用在轴向荷裁作用 下如同一细长压杆出现下如同一细长压杆出现纵向挠曲破坏。纵向挠曲破坏。“陡降型陡降型”破坏破坏2 2 整体剪切破坏整体剪切破坏 当具有足够强度的桩穿过抗剪强度当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到强度较高的土层，且桩较低的土层，达到强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩底土层不能阻止滑动土的长度不大时，桩底土层不能阻止滑动土楔的形成，发生整体剪切破

13、坏。楔的形成，发生整体剪切破坏。第26页/共92页3 3 刺入破坏刺入破坏 当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向力作用下将出现强度较均匀时，桩在轴向力作用下将出现刺入破坏。刺入破坏。桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受、桩端桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受、桩端阻力极微，桩的沉降量较大。阻力极微，桩的沉降量较大。当桩周土质较弱时，当桩周土质较弱时，Q-sQ-s曲线曲线“渐进破渐进破坏坏”的缓变型，无明显拐点，极限荷载难的缓变型，无明显拐点，极限荷载难以判断，承载力主要由以判断，承载力主要由s su u确定；确定；当桩周土抗剪强度较高时、当桩周土抗剪强度较高

14、时、Q-sQ-s曲线可曲线可能为陡降型，有明显能为陡降型，有明显 拐点、桩的承载力主拐点、桩的承载力主要取决要取决 于桩周土的强度。于桩周土的强度。第27页/共92页4.2.4 桩侧负摩阻力（1 1）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；（2 2）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。（3 3）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。QQN Nl l负摩阻力负摩阻力正摩阻

15、力正摩阻力第28页/共92页中性点深度中性点深度l la a应安桩周土层沉降与桩的沉降相等的条件确定应安桩周土层沉降与桩的沉降相等的条件确定单桩负摩阻力标准值：单桩负摩阻力标准值：桩周负摩阻力系数桩周负摩阻力系数桩周第桩周第I I层土平均竖向有效上覆压力层土平均竖向有效上覆压力(Kpa)(Kpa)第29页/共92页经验公式：经验公式：软土或中等强度粘土：软土或中等强度粘土：砂土：砂土：土的不排水抗剪强度土的不排水抗剪强度桩周底桩周底I I层土经钻杆长度修层土经钻杆长度修正后的平均标准贯入实验正后的平均标准贯入实验击数击数桩侧总的负摩阻力：桩侧总的负摩阻力：桩的周长桩的周长中性点以上各土层中性点

16、以上各土层厚度厚度第30页/共92页4.3 单桩竖向承载力的确定 4.3.1按材料强度确定 按材料强度确定单桩竖向求载力时，可将桩视为轴心受压杆件，根据桩材相按材料强度确定单桩竖向求载力时，可将桩视为轴心受压杆件，根据桩材相应按应按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 或或钢结构设计规范钢结构设计规范计算。计算。混凝土桩：混凝土桩：4.3.2 按地基土的支承能力确定 1 1 静载荷试验方法静载荷试验方法试桩数量不宜少于总数试桩数量不宜少于总数1%1%，并不少于，并不少于3 3根。根。预制桩间歇时间：预制桩间歇时间：砂类土：砂类土：1010天；粉土、粘性土：天；粉土、粘性土：1515天；饱和粘性

17、土：天；饱和粘性土：2525天天第31页/共92页（1 1）实验装置）实验装置加荷稳压装置加荷稳压装置提供反力装置提供反力装置沉降观测装置沉降观测装置第32页/共92页 试验时加载方式常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法以及试验时加载方式常有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法以及循环加载法。工程中最常用的是慢速维侍荷载法即逐级加载，每级荷载值约循环加载法。工程中最常用的是慢速维侍荷载法即逐级加载，每级荷载值约为单桩承载力设计值的为单桩承载力设计值的1/5-1/81/5-1/8。当每级荷载下桩顶沉降量小于。当每级荷载下桩顶沉降量小于0.1mm/h0.1mm/h时，时，架下一

18、级荷载直到试桩破坏，再分级卸载引零。架下一级荷载直到试桩破坏，再分级卸载引零。（2 2）终止加载条件）终止加载条件某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的5 5倍；倍；某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2 2倍，倍，且经且经24h24h尚未达尚未达到稳定到稳定已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时；已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时；第33页/共92页（3 3）按试验结果确定单桩承载力）按试验结果确定单桩承载力根据沉降随荷载的根据沉降随荷载的变化特征确定变化特征确定QQUU根据

19、沉降量确定根据沉降量确定QQUU一般：一般：S=40-60S=40-60大直径桩：大直径桩：S=0.03-0.06dS=0.03-0.06d细长桩（细长桩（l/d80)l/d80)：S=60-S=60-8080第34页/共92页根据沉降随时间的变化特征确定根据沉降随时间的变化特征确定QQn n，取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为极限荷载取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为极限荷载QQn n。第35页/共92页计算平均值计算平均值QQn n统计：统计：桩极限承载历实测值与平均值之比：桩极限承载历实测值与平均值之比：i i的标准差：的标准差：折减系数，查桩规范折减系数，查桩规范第

20、36页/共92页2 2 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定以土力学原理为基础，在土的杭剪强度指标的取值上考虑理论公式无法概括的某以土力学原理为基础，在土的杭剪强度指标的取值上考虑理论公式无法概括的某些影响因素，例如：土的类别和排水条件、桩的类型和设置效应等，所以仍是经些影响因素，例如：土的类别和排水条件、桩的类型和设置效应等，所以仍是经验性公式。验性公式。单桩极限承载力：单桩极限承载力：QQsusu、QQpu pu 桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力：桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力：由于桩的设置附加于地基上的重力，常设相等由于桩的设置附加于地基上的重力，常设相等上式简化为：上式简化为

21、：第37页/共92页3 3 静力触探法静力触探法 静力触探是将圆锥形的金属探头，以静力方式按一定速率均匀压入土中，借助静力触探是将圆锥形的金属探头，以静力方式按一定速率均匀压入土中，借助探头的传感器，测出探头侧阻探头的传感器，测出探头侧阻f fs s及端阻及端阻q qc c。探头由浅人深测出各种土层的这些参数。探头由浅人深测出各种土层的这些参数后，即可算出单桩承载力。后，即可算出单桩承载力。4 4 经验公式法经验公式法 利用经验公式确定单桩竖向极限承载力标准值利用经验公式确定单桩竖向极限承载力标准值QQukuk，是一种沿用多年的传统方法，是一种沿用多年的传统方法，桩基规范桩基规范在在地基规范地

22、基规范基础上，积累了丰富的资料，使其适用于各类基桩，基础上，积累了丰富的资料，使其适用于各类基桩，并以极限状态设计形式表示。并以极限状态设计形式表示。(1)(1)一般预制桩及灌注桩一般预制桩及灌注桩第38页/共92页第39页/共92页第40页/共92页(2)(2)大直径征大直径征(d0.8m)(d0.8m)大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破坏，其大直径桩的桩底持力层一般都呈渐进破坏，其Q-sQ-s曲线呈缓变型，单桩承载力的取曲线呈缓变型，单桩承载力的取值常以沉降控制，极限端阻随桩径的增大而减少，且以持力层为无粘性土时为甚。值常以沉降控制，极限端阻随桩径的增大而减少，且以持力层为无粘性土时为甚。

23、由于大直径桩一般为钻、冲、挖孔灌注桩，在无粘性土的成孔过程中将使孔壁因应由于大直径桩一般为钻、冲、挖孔灌注桩，在无粘性土的成孔过程中将使孔壁因应力解除而松弛使侧阻降幅随孔径的增大而增大。力解除而松弛使侧阻降幅随孔径的增大而增大。(3)(3)嵌岩桩嵌岩桩一般情况下，只要嵌岩桩不是很短，上覆土层的侧阻力就能部分发挥；此外，嵌一般情况下，只要嵌岩桩不是很短，上覆土层的侧阻力就能部分发挥；此外，嵌岩深度内也有侧阻力作用，故传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩岩深度内也有侧阻力作用，故传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩深度达深度达5d5d时，该应力接近于零。所以桩端嵌岩深度一般不是很大

24、，超过某一界限时，该应力接近于零。所以桩端嵌岩深度一般不是很大，超过某一界限则无助于提高桩的竖向承载力。则无助于提高桩的竖向承载力。第41页/共92页第42页/共92页5 5 动力试桩法动力试桩法H HQQe e土对桩的抗力土对桩的抗力回跳高度回跳高度能量损耗能量损耗材料的非弹性变形材料的非弹性变形能量消耗系数能量消耗系数确定十分复杂，与桩的材料、确定十分复杂，与桩的材料、打桩方式、土的性质有关，采打桩方式、土的性质有关，采用不同的假定得出不同的用不同的假定得出不同的 第43页/共92页4.4 4.4 桩基竖向承载力设计值桩基竖向承载力设计值第44页/共92页 国内外大量工程实践和试验研究结果

25、表明，采用单一的群桩效率系数不能正确反映群桩基础的工作状况，其低估了群桩基础的承载能力。其原因是：群桩基础的沉降量只需满足建筑物桩基变形允许值的要求，无需按单桩的沉降量控制；群桩基础中的一根桩与单桩的工作条件不同，其极限承载力也不一样。由于群桩基础成桩时桩侧土体受挤密的程度高，潜在的侧阻大，桩间土的竖向变形量比单桩时大，故桩与土的相对位移减小，影响侧阻力的发挥。通常，砂土和粉土中的桩基，群桩效应使桩的侧阻力提高；而粘性土中，群桩效应使侧阻力降低。目前工程上考虑群桩效应的方法有两种：以概率极限设计为指导，通过实测资料的统计分析对群桩内每根桩的侧阻力和端阻力分别乘以群桩效应系数；把承台、桩和桩间土

26、视为一假想的实体基 础，进行基础下地基承载力和变形验算。第45页/共92页8.5.2 8.5.2 承台下土对荷载的分担作用承台下土对荷载的分担作用 桩基在荷载作用下，由桩和承台底地基土共桩基在荷载作用下，由桩和承台底地基土共同承担荷载，构成复合桩基，复合桩基中基同承担荷载，构成复合桩基，复合桩基中基桩的承载力含有承台底的土阻力，故称为复桩的承载力含有承台底的土阻力，故称为复合基桩。承台底分担荷载的作用随桩群相对合基桩。承台底分担荷载的作用随桩群相对于基土向下位移幅度的加大而增强，为了保于基土向下位移幅度的加大而增强，为了保证台底与土保持接触而不脱开并提供足够的证台底与土保持接触而不脱开并提供足

27、够的上阻力，则桩端必须贯入持力层促使群桩整上阻力，则桩端必须贯入持力层促使群桩整体下沉。此外，桩身受荷压缩，产生桩体下沉。此外，桩身受荷压缩，产生桩-土相土相对滑移，也使底反力增加。对滑移，也使底反力增加。第46页/共92页 8.5.3 8.5.3 按规范确定桩基竖向承载力设计值按规范确定桩基竖向承载力设计值 桩基的群桩效应难以通过承台一桩一土相互作用分析的理论方法求解，桩基的群桩效应难以通过承台一桩一土相互作用分析的理论方法求解，桩基桩基规规根据大量试验，经统计分析，给出了随基土类别、桩距根据大量试验，经统计分析，给出了随基土类别、桩距-桩径比桩径比s sa a/d/d、承台宽、承台宽-桩桩

28、长比长比B Bc cl l等因素而变化的各项群桩效应系数值。其分别定义为：等因素而变化的各项群桩效应系数值。其分别定义为：侧阻群桩效应系数：侧阻群桩效应系数：端阻群桩效应系数：端阻群桩效应系数：侧阻端阻综合群桩效应系数：侧阻端阻综合群桩效应系数：承台土阻力群桩效应系数：承台土阻力群桩效应系数：第47页/共92页复合基桩或基桩的竖向承载力设计值复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R R为：为：静载荷试验确定竖向承载力标准值时：静载荷试验确定竖向承载力标准值时：QQckck相应于任一复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值；相应于任一复合基桩的承台底地基土的总极限阻力标准值；q qckck承台底承台底

29、1/21/2承台宽度深度范围（承台宽度深度范围（=5m=5m）内地基土极限阻力标准值）内地基土极限阻力标准值;A Ac c承台底地基土净面积；承台底地基土净面积；s s p p sp sp c c分别为桩侧阻桩端阻、桩侧阻瑞阻综合抗力及承台底分别为桩侧阻桩端阻、桩侧阻瑞阻综合抗力及承台底土土 阻抗力分项系数，可按表阻抗力分项系数，可按表8.128.12采用；采用；s s p p spsp分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻端阻综合群桩效应系数，可分别为桩侧阻、桩端阻、桩侧阻端阻综合群桩效应系数，可 按表按表8.138.13取值；取值；c c台底土阻力群桩效应系数，可按下式计算：台底土阻力群桩效应系数，

30、可按下式计算：其中：其中：第48页/共92页 当承台底面与土脱开当承台底面与土脱开(非复合桩基非复合桩基)时，不应考虑承台效应，即取时，不应考虑承台效应，即取 c co o，s s、p p、spsp取表取表8 81313中中Bc/l=0.2Bc/l=0.2一栏的对应值；一栏的对应值；对端承桩基和桩数不超过对端承桩基和桩数不超过3 3根的非端承桩基，也不考虑群桩效应，根的非端承桩基，也不考虑群桩效应，c co o，s s=p p=spsp=1=1.0.0第49页/共92页第50页/共92页8.6 8.6 桩基承载力和沉降验算桩基承载力和沉降验算8.6.1 8.6.1 桩顶作用效应桩顶作用效应荷载

31、效应荷载效应地震作用效应地震作用效应作用效应作用效应相应基本组合相应基本组合荷载效应基本组合荷载效应基本组合地震作用效应地震作用效应基本组合基本组合8.6.1.1 8.6.1.1 基桩桩顶荷载效应的计算基桩桩顶荷载效应的计算假定：假定：承台是刚性的承台是刚性的各桩刚度相同各桩刚度相同x,yx,y是桩平面惯性主轴是桩平面惯性主轴第51页/共92页轴心竖向力作用下轴心竖向力作用下:偏心竖向力作用下偏心竖向力作用下:水平力水平力:当基桩承受较大水平力，当基桩承受较大水平力，或为高承台桩基时，桩顶作用或为高承台桩基时，桩顶作用效应的计算应考虑承台与基桩效应的计算应考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力。

32、协同工作和土的弹性抗力。自重荷载分项系数自重荷载分项系数取取1.21.2，有利时，有利时1.01.0第52页/共92页8.6.1.2 8.6.1.2 地震作用效应地震作用效应 对主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩，下列条件不考虑地震作用对主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩，下列条件不考虑地震作用1 1、按、按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算的建筑屋。的建筑屋。2 2、不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物。、不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物。3 3、桩端及桩身周围无可液化土层；、桩

33、端及桩身周围无可液化土层；4 4、承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土。、承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土。对位于对位于8 8度和度和8 8度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的作用效应和桩身内力时可考虑承台与基桩共同工作和土的弹性抗力作用。作用效应和桩身内力时可考虑承台与基桩共同工作和土的弹性抗力作用。第53页/共92页8.6.2 8.6.2 基桩竖向承载力验算基桩竖向承载力验算8.6.2.1 8.6.2.1 荷载效应基本组合荷载效应基本组合轴心荷载：轴心荷载：偏心荷载：偏心荷载：8.6.2.2 8.6.2.2 地震作用效应组

34、合地震作用效应组合 地震灾害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩承载力均可提高地震灾害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩承载力均可提高25%25%。轴心荷载：轴心荷载：偏心荷载：偏心荷载：第54页/共92页8.6.3 8.6.3 桩基软弱下卧层承载力验算桩基软弱下卧层承载力验算第55页/共92页软弱下卧层经深度修软弱下卧层经深度修正后的地基承载力标正后的地基承载力标准值准值地基承载力分项系数，地基承载力分项系数，可取可取1.651.651.1.桩距桩距s sa a=6d6d6d，且硬持力层厚度，且硬持力层厚度t(st(sa a-d-dc c)ctan)ctan/2/2的群桩基础，以及单桩基础，的

35、群桩基础，以及单桩基础，应作基桩冲剪破坏计算应作基桩冲剪破坏计算圆桩圆桩d de e=d=d方桩方桩d de e=1.13b=1.13b第56页/共92页 当建筑物对桩基的沉降有特殊要求，或桩端存在有软弱下卧层，或为摩擦型当建筑物对桩基的沉降有特殊要求，或桩端存在有软弱下卧层，或为摩擦型群桩基础时，尚应考虑披基的沉降验算。群桩基础时，尚应考虑披基的沉降验算。目前在工程中计算桩基沉降量，仍假定桩群为一假想的实体深基础，按与浅基础目前在工程中计算桩基沉降量，仍假定桩群为一假想的实体深基础，按与浅基础相同的计算方法和步骤计算桩尖平面以下由附加应力引起的压缩层范围内地基的变相同的计算方法和步骤计算桩尖

36、平面以下由附加应力引起的压缩层范围内地基的变形量，但计算过程中各土层的压缩模量，按实际的自重应力和附加应力由实验曲线形量，但计算过程中各土层的压缩模量，按实际的自重应力和附加应力由实验曲线确定，同时，基底边长取承台底面边长确定，同时，基底边长取承台底面边长(a(ac c、b bc c)；最后引入桩基等效沉降系数；最后引入桩基等效沉降系数 e e对对沉降计算结果加以修正，沉降计算结果加以修正，8 86 64 4 桩基沉降验算桩基沉降验算桩基最终沉降量桩基最终沉降量按分层总和法计按分层总和法计算的桩基沉降量算的桩基沉降量桩基等效沉降系数，可按桩基等效沉降系数，可按桩桩基规基规有关规定计算有关规定计

37、算。桩基沉降计桩基沉降计算经验系数算经验系数第57页/共92页8 86 65 5 桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算 群桩中任一基桩：下拉荷载标准值群桩中任一基桩：下拉荷载标准值QQg gn n，可取单桩下拉荷载，可取单桩下拉荷载QQn n乘以负摩阻乘以负摩阻力桩群桩效应系数力桩群桩效应系数 n n（单桩（单桩 n n=1=1）当土层不均匀和建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下当土层不均匀和建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。验算基桩竖向承载力设计值验算基桩竖向承载力设计值R R时时:端承型基桩：应计入下

38、拉荷载端承型基桩：应计入下拉荷载QQg gn n ，摩擦型基桩：取桩身计算中性点以上侧阻力为零摩擦型基桩：取桩身计算中性点以上侧阻力为零QQN Nl l负摩阻力负摩阻力正摩阻力正摩阻力第58页/共92页8 87 7 桩的水平承载力与位移桩的水平承载力与位移 建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主，但在风荷载、地震荷载、机械建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主，但在风荷载、地震荷载、机械制动荷载或土压力、水压力等作用下，也将承受一定的水平荷载。尤其是桥梁工程制动荷载或土压力、水压力等作用下，也将承受一定的水平荷载。尤其是桥梁工程中的桩基，除了满足桩基的竖向承载力要求之外，还必须对桩基的水平

39、承载力进行中的桩基，除了满足桩基的竖向承载力要求之外，还必须对桩基的水平承载力进行验算。验算。确定单桩水平承载力的方法，以水平静载荷试验最能反映实际情况，所得确定单桩水平承载力的方法，以水平静载荷试验最能反映实际情况，所得到的承载力和地基土水平抗力系数最符合实际情况，若预先埋设量测元件，还能到的承载力和地基土水平抗力系数最符合实际情况，若预先埋设量测元件，还能反映出加荷过程中桩身截面的内力和位移。此外，也可采用理论计算，根据校顶反映出加荷过程中桩身截面的内力和位移。此外，也可采用理论计算，根据校顶水平位移容许值，或材料强度、抗裂度验算等确定，还可参照当地经验加以确定。水平位移容许值，或材料强度

40、、抗裂度验算等确定，还可参照当地经验加以确定。第59页/共92页8 87 71 1 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验第60页/共92页 桩和承台：足够的强度、刚度和耐久性桩和承台：足够的强度、刚度和耐久性 地基（主要桩端持力层地基（主要桩端持力层)：足够的承载力和不产生过量的变形：足够的承载力和不产生过量的变形8 88 8 桩基础设计桩基础设计进行调查研究，场地勘察，收集有关资料；进行调查研究，场地勘察，收集有关资料；综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件确定桩基持力层；综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件确定桩基持力层；选择桩材，确定校的类型、外形尺寸和构造；选择桩材，

41、确定校的类型、外形尺寸和构造；确定单校承裁力设计值；确定单校承裁力设计值；根据上部结构荷载情况，初步拟定校的数量和平面布置；根据上部结构荷载情况，初步拟定校的数量和平面布置；根据桩的平面布置，初步拟订承台轮廓尺寸及承台底标高；根据桩的平面布置，初步拟订承台轮廓尺寸及承台底标高；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算承台尺寸及结构强度；验算承台尺寸及结构强度；必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，验算软弱下卧层地基承载力；必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，验算软弱下卧层地基承载力；单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工祥图。单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工祥图。第

42、61页/共92页 设计桩基之前必须充分掌握设计原始资料，包括建筑类型、荷载、工程地设计桩基之前必须充分掌握设计原始资料，包括建筑类型、荷载、工程地质勘察资料、材料来源及施工技术设备等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。质勘察资料、材料来源及施工技术设备等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。8 88 81 1收集设计资料收集设计资料8 88 82 2 桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择 桩基设计时，首先应根据建筑物的结构类型、荷载情况、地层条件、施工能力及桩基设计时，首先应根据建筑物的结构类型、荷载情况、地层条件、施工能力及环境限制环境限制(噪音、振动噪音、振动)等因素，选择预制桩

43、或灌注桩的类别，桩的截面尺寸和长度以等因素，选择预制桩或灌注桩的类别，桩的截面尺寸和长度以及桩端持力层等。及桩端持力层等。一般当土中存在大孤石、废金属以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩一般当土中存在大孤石、废金属以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩将难以穿越；当土层分布很不均匀时，混凝土须制桩的预制长度较难掌握；在场地土将难以穿越；当土层分布很不均匀时，混凝土须制桩的预制长度较难掌握；在场地土层分布比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。层分布比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。桩的长度主要取决于桩端持力层的选择桩的长度主要

44、取决于桩端持力层的选择第62页/共92页 粘性土、粉土：不宜小于粘性土、粉土：不宜小于2d2d，砂类土：砂类土：不宜小于不宜小于1.5d1.5d，碎石类土碎石类土:不宜小于不宜小于1d1d。当存在软弱下卧层时当存在软弱下卧层时:桩端以下硬持力层厚度不宜小于桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d4d嵌岩灌注桩的周边嵌入微、中等风化嵌岩灌注桩的周边嵌入微、中等风化岩体的岩体的d dminmin不宜小于不宜小于0.5m0.5m，桩端阻力的临界深度桩端阻力的临界深度:砂、砾为砂、砾为(3-6)d(3-6)d，粉土、粘性土为粉土、粘性土为(5-10)d(5-10)d。桩端进入持力层的深度桩端进入持力层的深度：

45、桩全长桩全长l l=承台底至持力层顶厚度承台底至持力层顶厚度+桩沉入持力层深度桩沉入持力层深度 +深入承台深度深入承台深度+桩尖长桩尖长第63页/共92页8 88 833桩数及桩位布置桩数及桩位布置8 88 83 311桩的根数桩的根数作用在承台上的轴向作用在承台上的轴向压力设计值压力设计值承台及其上方填土的承台及其上方填土的重力重力偏心受压偏心受压轴心受压轴心受压8.8.3.28.8.3.2桩的中心距桩的中心距桩的间距过大：承台体积增加，造价提高；桩的间距过大：承台体积增加，造价提高；间距过小：桩的承载能力不能充分发挥，且给施工造成困难间距过小：桩的承载能力不能充分发挥，且给施工造成困难第6

46、4页/共92页 1 1、上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近。、上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近。2 2、采用外密内疏、采用外密内疏8 88 83 333桩位的布置桩位的布置3 3、保持桩距、保持桩距Sa=(3-4)dSa=(3-4)d为宜，扩底桩为宜，扩底桩1.5-2.0d1.5-2.0d第65页/共92页8 88 84 4桩身截面强度计算桩身截面强度计算混凝土强度等级：混凝土强度等级：预制桩：宜预制桩：宜 C30 C30，灌注桩：宜，灌注桩：宜 C20C20，预应力混凝土桩：宜，预应力混凝土桩：宜 C40 C40 钢筋：钢筋：预制桩主筋：预制桩主筋：打入法宜打入法宜 min

47、min 0.8%0.8%，静压法宜静压法宜 minmin 0.6%0.6%灌注桩灌注桩:minmin 0.20.65%(0.20.65%(小直径桩小直径桩 取大值）取大值）箍筋：箍筋：直径：直径：6-8mm6-8mm，间距间距200mm200mm第66页/共92页 灌注桩：灌注桩：混凝土强度：混凝土强度：C15C15，水下，水下C20C20，预制桩尖应，预制桩尖应C30C30。当桩顶轴向压力和水平力满足当桩顶轴向压力和水平力满足桩基规桩基规受力条件时，可按构造要求配置桩顶受力条件时，可按构造要求配置桩顶与承台的连接钢筋笼。与承台的连接钢筋笼。一级建筑桩基，主筋：一级建筑桩基，主筋：6-106-

48、10根根12-1412-14，mianmian 0.20.2，锚入承台，锚入承台30d30dS S(主筋直主筋直径径)，伸入桩身长度，伸入桩身长度 10d10d，且不小于承台下软弱土层层底深度；，且不小于承台下软弱土层层底深度；二级建筑桩基，主筋：二级建筑桩基，主筋：4-84-8根根10-1210-12，锚入承台，锚入承台30d30dS S，且伸人桩身长度，且伸人桩身长度 5d5d，对于沉管灌注桩，配筋长度不应小于承台软弱土层层底厚度对于沉管灌注桩，配筋长度不应小于承台软弱土层层底厚度三级建筑桩基可不配构造钢筋。三级建筑桩基可不配构造钢筋。一般一般 g g可取可取0.20.2一一0.650.6

49、5(小直径取高值，大直径取低值小直径取高值，大直径取低值)第67页/共92页对受水平荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定。对受水平荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定。主筋：长度一般可取主筋：长度一般可取4.04.0(为桩的水平变形系数），当为抗拔桩、端承为桩的水平变形系数），当为抗拔桩、端承桩或承受负摩阻力和位于坡地岸边的基桩应通长配置。桩或承受负摩阻力和位于坡地岸边的基桩应通长配置。承受水平荷载的桩：主筋宜承受水平荷载的桩：主筋宜 8 81010，抗压和抗拔桩：抗压和抗拔桩：6 61010，周边均匀布置，净距，周边均匀布置，净距 60mm60mm，箍筋宜采用箍筋宜采

50、用6-86-8200-300mm200-300mm的螺旋箍筋，受水平荷载较大和抗震的桩的螺旋箍筋，受水平荷载较大和抗震的桩基，桩顶基，桩顶35d35d内箍筋应适当加密，当钢筋笼长度超过内箍筋应适当加密，当钢筋笼长度超过4m4m时，每隔时，每隔2m2m左右应设左右应设一道一道12-1812-18的焊接加劲箍筋。的焊接加劲箍筋。主筋的混凝土保护层厚度应主筋的混凝土保护层厚度应35mm35mm，水下浇灌混凝土时应，水下浇灌混凝土时应50mm50mm。第68页/共92页轴心荷载作用下的桩身截面强度可按轴心荷载作用下的桩身截面强度可按8.48.4节方法计算；节方法计算；偏心荷载偏心荷载(包括水平力和弯距