桩基基础知识培训.pptx
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1、主要内容主要内容1.概述桩的功能及类型概述桩的功能及类型2.桩的承载机理桩的承载机理3.单桩承载力单桩承载力4.桩基础设计桩基础设计第1页/共82页软 土 层第2页/共82页第一节第一节 概概 述述一、桩的应用1.1.历史十九世纪以前,木桩7000-80007000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始,材料和动力进步 铸铁管桩,18241824年波特兰水泥注册专利,蒸汽动力十九世纪末,现场钻孔桩(1897,Raymond)(1897,Raymond)第3页/共82页2.2.特点特点优点1.将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承载力高承载力高2.
2、沉降量小沉降量小3.抗震性能好抗震性能好,穿过液化层穿过液化层4.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及横向力及横向力(如风载荷如风载荷)5.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低缺点缺点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,有一有一定干扰定干扰,深基坑中深基坑中做桩做桩第4页/共82页3.适用条件适用条件(1)水上建筑物水上建筑物(2)深持力层深持力层,高地下水高地下水位位(3)抗震地基抗震地基(4)对沉降非常敏感的建对沉降非常敏感的建筑筑,如精密仪器如精密仪器第5页/共82页承台承台:将几个桩结将几个桩结
3、合起来传递荷载合起来传递荷载1 1.低承台桩基 承台在地面以下承台在地面以下,承台本身可承担部分荷承台本身可承担部分荷载载2 2.高承台桩基 承台在地面以上承台在地面以上,桥桩桥桩,码头码头,栈桥栈桥软土层二、桩基础的类型二、桩基础的类型(按承台位置分类)按承台位置分类)第6页/共82页低承台桩基低承台桩基第7页/共82页高承台桩基高承台桩基第8页/共82页No结构与地质资料结构与地质资料桩型、桩长、桩距桩型、桩长、桩距确定桩数确定桩数n=P/R桩基中基桩承载力验算桩基中基桩承载力验算软弱下卧层验算软弱下卧层验算实体深基础验算实体深基础验算承台设计承台设计沉降计算沉降计算桩基桩基础的础的设计设
4、计步骤步骤四、四、第9页/共82页4.2 4.2 桩的类型桩的类型承载性状承载性状施工方法施工方法成型方式效应成型方式效应材料材料形状形状按尺寸按尺寸软土层按不同的分类标准,叫法不同。按不同的分类标准,叫法不同。4.2.1 4.2.1 桩桩 的的 分分 类类第10页/共82页一、一、按承载性状分类按承载性状分类Q=QQ=Qp p+Q+Qs sTip resistance,Skin frictionTip resistance,Skin friction端承型桩端承型桩 主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩擦型桩摩擦型桩 主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长径比不很大,桩端土为粘土
5、、粉土、砂土等端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩(嵌岩桩)摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩第11页/共82页二、按材料:二、按材料:木桩、混凝土、钢筋混木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管(型钢)桩、凝土、钢管(型钢)桩、复合桩复合桩 钢筋混凝土:钢筋混凝土:普通混凝普通混凝土、预应力混凝土土、预应力混凝土(离(离心预制)、高强混凝土心预制)、高强混凝土第12页/共82页三三 、按形状按形状按纵断面:楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面:圆形,八边形,十字桩、X X形桩第13页/共82页桩身桩身第14页/共82页横断面横断面第15页/共
6、82页四、按尺寸按断面(直径)的大小:大直径桩大直径桩:d:d 800mm;800mm;小直径桩:小直径桩:d d 250mm250mm;中等直径桩:中等直径桩:250d800mm 250d800mm。按长度(长径比):长桩长桩:40m L80m:40m L80m;短桩:;短桩:L L15m15m;中长桩:中长桩:15m L40m15m 80m L 80m 第16页/共82页五、五、按施工方法按施工方法施工方法也即沉桩方法施工方法也即沉桩方法1预制桩预制桩Prefabricatedpile 挤土桩,部分挤土桩2现场灌注桩现场灌注桩Castinplace 非挤土桩,部分挤土桩第17页/共82页1
7、预制桩预制桩2现场灌注桩现场灌注桩气锤打入气锤打入振动沉桩振动沉桩静压桩静压桩引孔,部分挤土,大面积地面隆起不引孔,挤土桩成成孔孔方方法法人工挖孔人工挖孔螺旋钻螺旋钻正反循环正反循环地下水以下泥浆护壁地下水以下泥浆护壁冲击冲击,夯扩夯扩,爆破爆破沉管灌注沉管灌注浇浇注注法法水上水上水下水下其他其他第18页/共82页振动沉桩振动沉桩预制桩预制桩1013mPile Point第19页/共82页人工挖孔桩人工挖孔桩第20页/共82页螺旋钻螺旋钻 第21页/共82页 扩底桩扩底桩人工挖孔扩孔桩人工挖孔扩孔桩第22页/共82页挤扩桩(支盘桩)挤扩桩(支盘桩)第23页/共82页六、按桩的成桩方式效应六、按
8、桩的成桩方式效应分类:非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩分类:非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩1 1)挤土桩:实心预制桩、下端封闭的管桩、以及沉管灌注桩)挤土桩:实心预制桩、下端封闭的管桩、以及沉管灌注桩成桩效应:粘土:打桩成桩效应:粘土:打桩抗剪强度降低抗剪强度降低停一定时间可恢复。停一定时间可恢复。无粘土:抗剪强度提高。无粘土:抗剪强度提高。2 2)部分挤土桩:)部分挤土桩:H H型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩型钢桩、开口的钢管桩、开口预制管桩成桩效应:影响不大。成桩效应:影响不大。3 3)非挤土桩:钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩)非挤土桩:钻孔灌注桩、先钻孔再打入的预制桩成桩效应:侧阻力有所
9、降低。成桩效应:侧阻力有所降低。第24页/共82页4.3 单桩承载力单桩承载力 Bearing capacity of a single pile4.3.1 单桩轴向荷载的传递机理(单桩的工作性能)单桩轴向荷载的传递机理(单桩的工作性能)桩顶荷载一般为:轴向力、水平力、弯矩桩顶荷载一般为:轴向力、水平力、弯矩1.桩身轴力和截面位移(桩的荷载传递)桩身轴力和截面位移(桩的荷载传递)在外载作用下,土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部在外载作用下,土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成。分组成。在外力作用下,桩侧摩阻力开始抵抗打桩时的荷载,桩工作在外力作用下,桩侧摩阻力开始抵抗打桩时的荷载,
10、桩工作状态时随着外载的作用,开始摩阻力发挥作用,只有当桩端状态时随着外载的作用,开始摩阻力发挥作用,只有当桩端产生位移,端阻力才逐渐开始作用。产生位移,端阻力才逐渐开始作用。第25页/共82页2.2.影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素主要影响荷载传递的因素:长径比主要影响荷载传递的因素:长径比 l/dl/d根据长径比根据长径比 l/d l/d 桩的分类:桩的分类:短桩:短桩:l/dl/d1010中长桩:中长桩:l/d=1040l/d=1040长桩:长桩:l/d=40100l/d=40100超长桩:超长桩:l/dl/d100100第26页/共82页2.2.影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素(
11、1 1)桩端土与桩周土的刚度比)桩端土与桩周土的刚度比Eb/EsEb/Es对于中长桩:对于中长桩:Eb/EsEb/Es增大,桩端分担荷载的比例增加。增大,桩端分担荷载的比例增加。(2 2)桩土刚度比)桩土刚度比Ep/EsEp/Es对于中长桩:对于中长桩:Ep/EsEp/Es增大,桩端分担荷载的比例增加。增大,桩端分担荷载的比例增加。Ep/EsEp/Es超过超过10001000后,影响不大。当后,影响不大。当Ep/EsEp/Es1010端阻接近零,端阻接近零,因此:对于砂桩、碎石桩、灰土桩等,应按复合地基设计。因此:对于砂桩、碎石桩、灰土桩等,应按复合地基设计。第27页/共82页当桩长增大(例如
12、ld25)时,桩端分担荷载减少。因桩身压缩变形大,桩端反力尚未发挥,桩顶位移已超过实用所要求的范围,此时传递到桩端的荷载极为微小。因此,很长的桩实际上总是摩擦桩,用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的。(4)(4)长径比长径比 l/dl/d第28页/共82页单桩的破坏形式单桩的破坏形式屈曲破坏屈曲破坏取取决于桩身的材料强度决于桩身的材料强度整体剪切破坏整体剪切破坏-取取决于桩端土的支承力决于桩端土的支承力刺入破坏刺入破坏-取取决于桩周土强度决于桩周土强度第29页/共82页屈曲破坏屈曲破坏取取决于桩身的材料强度决于桩身的材料强度桩的直径比较小且穿过桩周土的抗剪强度比较低(如淤泥等软桩的直径比较小且穿
13、过桩周土的抗剪强度比较低(如淤泥等软土),桩端进入比较坚硬的岩石,一般端承桩和嵌岩桩属于屈土),桩端进入比较坚硬的岩石,一般端承桩和嵌岩桩属于屈曲破曲破 Q-SQ-S曲线(荷载曲线(荷载-沉降)出现急剧沉降)出现急剧破坏的陡降段,其沉降量很小,破坏的陡降段,其沉降量很小,有明确的破坏荷载。有明确的破坏荷载。桩的承载力取决于桩身材料强度桩的承载力取决于桩身材料强度第30页/共82页整体剪切破坏整体剪切破坏-取取决于桩端土的支承力决于桩端土的支承力Q-SQ-S曲线有明显的拐点,有陡降曲线有明显的拐点,有陡降段,有明显的破坏荷载。段,有明显的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的桩的承载力主要取决于
14、桩端土的支承力。支承力。一般桩基属于本情况。一般桩基属于本情况。第31页/共82页刺入破坏-取决于桩周土强度当桩周土和桩尖土的抗剪强度比较均匀时,桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏。桩顶荷载主要由桩侧阻力来承担,桩端阻力极微,桩的沉降量较大。Q-S曲线为“渐进破坏”的缓变型,无明显拐点。桩的承载力主要取决于桩周土的抗剪强度第32页/共82页4.3.2单桩竖向承载力的确定取决于两个方面:取决于两个方面:桩身材料强度桩身材料强度地层支承力地层支承力极限承载力:极限承载力:承载力特征值:承载力特征值:安全系数安全系数K=2第33页/共82页单桩竖向承载力特征值确定方法:静载荷试验按土的抗剪强度指标确定
15、按经验公式确定第34页/共82页1.静载荷试验获得单桩承载力最可靠的方法次梁次梁锚筋锚筋锚桩锚桩主梁主梁千斤顶千斤顶百分表百分表基准柱基准柱第35页/共82页第36页/共82页锚桩 桁架法,2400吨第37页/共82页桩顶试验中桩顶试验中第38页/共82页1、进行静载试验的工程:、进行静载试验的工程:静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法,其除了静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法,其除了考虑到地基土的支承能力外,也计入了桩身材料强度对于承载考虑到地基土的支承能力外,也计入了桩身材料强度对于承载力的影响。力的影响。对于地基基础设计等级:甲、乙级建筑物必须通过静载荷试验。对于地
16、基基础设计等级:甲、乙级建筑物必须通过静载荷试验。对于地基条件复杂,桩施工质量可靠性低等建筑桩基必须通过对于地基条件复杂,桩施工质量可靠性低等建筑桩基必须通过载荷试验。载荷试验。第39页/共82页2、试验数量:在同一条件下的试验数量,不宜少于总数的1%,并不少于3根。工程总桩数在50根以内时不应少于2根。3、预制桩完成后的间歇时间:时间要求:砂类土间歇时间不少于10天;粉土和粘性土不少于15天;饱和粘性土不少于25天。原因:对于预制桩,由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散,土体因打桩扰动而降低的强度随时间逐渐恢复,为了使试验能真实反映桩的承载力。第40页/共82页单桩竖向承载力特征值确定方法
17、:按规定确定Qu,第41页/共82页2.确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式 地地基基基基础础规规范范指指出出:单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值的的确确定定应应符符合合下列规定:下列规定:(1)单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值应应通通过过单单桩桩竖竖向向静静载载荷荷试试验验确确定定。单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值取取单单桩桩竖竖向向静静载载荷荷试试验验所所得得单单桩桩竖竖向向极极限承载力除以安全系数限承载力除以安全系数2。(2)地地基基基基础础设设计计等等级级为为丙丙级级的的建建筑筑物物,可可采采用用静静力力触触探探及及标准贯入
18、试验参数确定。标准贯入试验参数确定。(3)初步设计时单桩竖向承载力特征值)初步设计时单桩竖向承载力特征值 可按下式估算:可按下式估算:式式中中:桩桩端端阻阻力力、桩桩侧侧阻阻力力特特征征值值,由由当当地地静静载荷试验结果统计分析算得。载荷试验结果统计分析算得。第42页/共82页4.5桩的负摩问题桩的负摩问题负摩阻负摩阻正摩阻正摩阻第43页/共82页(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解负摩阻负摩阻4.5.1 4.5.1 负摩擦的产生条件负摩擦的产生条件引起桩侧负摩阻力的条件是,桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。第4
19、4页/共82页负摩擦力的确定:负摩阻力成为荷载的一部分负摩擦力的确定:负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力可能全桩为负阻力,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,视二者的相对位移量和方向视二者的相对位移量和方向4.5.2 负摩擦力的计算第45页/共82页4.6 4.6 桩的平面布置原则桩的平面布置原则桩的平面布置实例桩的平面布置实例第46页/共82页桩的平面布置实例桩的平面布置实例第47页/共82页4.6 4.6 桩的平面布置原则桩的平面布置原则4.6.1 4.6.1 一般原则一般原则2.2.桩桩基基中中各各桩桩受受力力应应比
20、比较较均均匀匀,布布桩桩时时应应尽尽可可能能使使上上部部荷荷载载的的中中心心与与群群桩桩的的横横截截面面形形心心重重合合或接近;或接近;1.1.当当承承台台承承受受偏偏心心作作用用时时,应应增增加加桩桩基基横横截截面面的的惯惯性性矩矩,对对群群桩桩基基础础,宜宜采采用用外外密密内内疏疏的的布置方式;布置方式;第48页/共82页3.桩的中心距桩的中心距桩桩的的间间距距过过大大,承承台台体体积积增增加加,造造价价增加,有时基础间的空间不允许;增加,有时基础间的空间不允许;桩桩的的间间距距过过小小,桩桩的的承承载载能能力力不不能能充分发挥,且给施工带来较大困难。充分发挥,且给施工带来较大困难。一般情
21、况下:一般情况下:大大面面积积桩桩群群,桩桩的的最最小小中中心心距距还还应应适适当加大。当加大。第49页/共82页桩在平面上可布置为:方形(或矩形)、三角形、多边形、桩在平面上可布置为:方形(或矩形)、三角形、多边形、梅花形;条形基础下的桩,可采用单排或双排,也可采用不梅花形;条形基础下的桩,可采用单排或双排,也可采用不等距。等距。柱下桩基 墙下桩基圆(环)形桩基4.6.2 4.6.2 布桩方法举例布桩方法举例第50页/共82页对横墙下桩基,可在外纵墙之外设一至二根对横墙下桩基,可在外纵墙之外设一至二根“探头探头”桩。桩。在有门洞口的墙下布桩应将桩设置在门洞的两侧。在有门洞口的墙下布桩应将桩设
22、置在门洞的两侧。外纵墙下 探头 桩 探头 桩架式承台重墙下架式承台桩第51页/共82页4.7 4.7 桩基承台设计桩基承台设计类类型型:柱柱下下独独立立承承台台、柱柱下下或或墙墙下下条条形承台梁、筏板承台和箱形承台。形承台梁、筏板承台和箱形承台。作作用用:是是将将桩桩联联结结成成一一个个整整体体,并并把把建建筑筑物物的的荷荷载载传传到到桩桩上上,因因而而承承台台应应具有足够的强度、刚度。具有足够的强度、刚度。桩基承台设计内容:桩基承台设计内容:构造;构造;计算:受弯、受冲切、受剪、计算:受弯、受冲切、受剪、局压承载力,局压承载力,第52页/共82页4.7.1 4.7.1 桩基承台构造要求桩基承
23、台构造要求1.承台的平面尺寸和厚度:承台的平面尺寸和厚度:厚度厚度300,宽度,宽度500500。平平面面尺尺寸寸:承承台台边边缘缘至至边边桩桩中中心心距距离离不不应应小小于于桩桩的的直直径径或或边边长长,且且边边缘缘挑挑出出部部分分应应150150,对对于于条条形形承承台台梁梁应应7575。筏形、箱形承台:承台板厚度:宜250,且板厚与计算取段最小跨度之比不宜小于1/20。第53页/共82页2.混凝土:C20。3.钢筋保护层厚度:台底钢筋的混凝土保护层厚度宜70。当有混凝土垫层时不应小于40,第54页/共82页4.钢筋配置:钢筋配置:承承台台的的配配筋筋按按计计算算确确定定,对对于于矩矩形形
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