桩基础学习教程.pptx

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1、4.4 桩基础沉降的计算随着建筑物越来越高大，所遇到的地质条件日趋复杂，特别是考虑桩间土承担一部分荷载后，沉降已成为一个控制条件，使得桩基沉降计算成为桩基设计的一个重要内容。第1页/共151页桩基础沉降的计算范围需要进行沉降计算：地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。为乙级建筑物桩基。对沉降有严格要求的建筑物桩基。对沉降有严格要求的建筑物桩基。摩擦型桩基。摩擦型桩基。第2页/共151页不需要沉降计算的情况：嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基，对沉降无特殊要求的条形基础

2、下不超过两排桩的桩基。吊车工作制级别A5级A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）。第3页/共151页4.4.1 单桩沉降的计算在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成：（1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降；（2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；（3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。第4页/共151页 目前单桩沉降计算方法主要有下述几种：（1）荷载传递分析法；（2）弹性理论法（3）剪切变形传递法：（4）有限单元分析法（5）其他简化方法。这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍。第5页/共151页4.4.2 群桩沉降的计算 群桩沉降组成：桩间

3、土的压缩变形（包括桩身压缩、桩端贯入变形）；桩端平面以下压缩变形。第6页/共151页地基基础规范GB50007推荐的群桩沉降的计算不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移，以假想基础为刚性整体，验算桩端以下土沉降。第7页/共151页计算方法：单向压缩分层总和法：式中式中 s s桩基最终计算沉降量桩基最终计算沉降量（mmmm）；）；m m桩端平面以下压缩层范围桩端平面以下压缩层范围内土层总数；内土层总数；E Esj,isj,i 桩端平面以下第桩端平面以下第j j层土第层土第i i个分层在自重应力至自重应力加附个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量（加应力作用段的压缩模量（MPaMPa）；

4、）；n nj j桩端平面下第桩端平面下第j j层土的计层土的计算分层数；算分层数；第8页/共151页hhj,ij,i 桩端平面下第桩端平面下第j j层土第层土第i i个分层厚度（个分层厚度（m m）；）；j,ij,i桩端平面下第桩端平面下第j j层土层土第第i i个分层的竖向附加应力个分层的竖向附加应力(kPa)(kPa)；p p桩基沉降计算经验系桩基沉降计算经验系数，各地区根据当地的工程实测资数，各地区根据当地的工程实测资料统计对比确定；料统计对比确定；第9页/共151页 地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论按实体深基础（s6d）或其他方法(包括明德林应力公式方法)计算：F l

5、G B0A第10页/共151页（1）实体深基础（s6d）沉降计算方法同前基础第11页/共151页 实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观测资料及经验统计确定。不具备条件时，测资料及经验统计确定。不具备条件时，pp按按下表选用：下表选用：第12页/共151页实体深基础桩底平面处的基底附加压力p0k按下列方法考虑:1）考虑扩散作用时：地下水位以下扣除浮力。第13页/共151页2）不考虑扩散作用时：G桩基承台及承台上土自重；Gfk实体深基础的桩基桩间土自重；m实体深基础底面以上各层土的加权平均重度。第14页/共151页明德林应力（Mi

6、ndlin）公式单桩荷载分担地基应力：第15页/共151页第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力:第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力:对于一般摩擦型桩，可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形增长的（=0），则：第16页/共151页 采用上式计算时，桩端阻力比。和桩基沉降计算经验系数p应根据当地工程的实测资料统计确定。第17页/共151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18页/共151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

7、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19页/共151页负摩擦力的确定：负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力,对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向4.5.2 负摩擦力的计算第20页/共151页QnNl=Q+(Qn-Qs)Qn-QsQsO1中性点Qn下拉荷载单桩产生负摩阻力时的荷载传递第21页/共151页（1）中性点的位置影响因素：与桩周土的性质和外界条件(堆载、降水、浸水等）变化有关。第22页/共151页（2）负摩阻力强度（3）下拉荷载计算第23页/共151页2.群桩负摩阻力计算群桩中任一基桩的下拉荷载第24页/共151页4.5.

8、3 解决方法：1）通过计算预估下沉的沉降量。2）在预制桩表面涂一层薄层沥青3）灌注桩在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。第25页/共151页4.6 桩的水平承载力桩基受水平荷载：风荷载地震作用、机械制动力、土压力、水压力、波浪、撞击等。桩型：斜桩、竖直桩。当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过5第26页/共151页4.6.1 水平荷载下桩的工作性状桩在水平荷载下承载能力极限状态：（1）桩身在水平荷载下破坏。（2）桩顶水平位移超过建筑物允许变形值。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第27页/共151页影响桩基水平承载力因素：影响桩基水平承载力因素：桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入桩的断面尺

9、寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平位移允许值。条件、上部结构水平位移允许值。刚性桩：桩的水平承载力主要由桩的水平刚性桩：桩的水平承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制。（图（位移和倾斜控制。（图（a a）桩的刚度与入土深度的影响称为刚性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第28页/共151页柔性桩：桩身在某处产生较大弯矩，可柔性桩：桩身在某处产生较大弯矩，可能出现屈服。桩的水平承载力主要由桩能出现屈服。桩的水平承载力主要由桩的水平位移和桩的材料强度控制。的水平位移和桩的材料强度控制。半刚性桩、柔性桩统称为弹性桩（图（b）称为半

10、刚性桩。称为柔性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第29页/共151页单桩的水平承载力的确定方法有：单桩的水平承载力的确定方法有：理论分析、静载试验。理论分析、静载试验。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第30页/共151页4.6.2 水平受荷弹性桩的计算1.基本假定线弹性地基反力分析法：x=KxxKx地基水平抗力系数，根据Kx 的假定不同，可分为以下四种方法:H0第31页/共151页H0 xt图4-23 地基水平抗力系数的分布图式Kx=kh（a）常数法Kx=kt（b）”k”法Kx=mz（c）”m”法Kx=cz0.5（d）”c值”法第32页/共151页常数法：常数法假定地基系数Kx沿深度为

11、均匀分布，不随深度而变化，即KxKh，(kNm3)为常数。H0 xtKx=kh（a）常数法第33页/共151页“K”法：假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点所示深度处以上地基系数Kh随深度增加呈凹形抛物线变化；该点以下，地基系数Kh不再随深度变化而为常数KhK。Kx=kt（b）”k”法H0 xt第34页/共151页“m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长目前我国应用较多，Kx=mz。H0 xtKx=mz（c）”m”法第35页/共151页“c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh=cz1/2，c为常数，随土类不同而异。在我国多用于公路交通部门。H0 xtKx=cz0.5（d）”

12、c值”法第36页/共151页2.计算参数（1）桩的截面计算宽度b0为：K Kf f桩的形状系数，圆形桩桩的形状系数，圆形桩K Kf f=0.9=0.9，方形桩，方形桩K Kf f=1.0=1.0；d d桩的直径，方形截面时为桩的边长。桩的直径，方形截面时为桩的边长。水平荷载下桩内力及位移理论分析水平荷载下桩内力及位移理论分析mm法法第37页/共151页（2）钢筋混凝土桩的抗弯刚度EI=0.85EcI0（3）抗力系数Kh=mz中的m值，宜采用试验值，无试验资料时，参考表4-6。桩侧为多层土时，按hm=2(d+1)范围内m值得加权平均值。例如：两层土时：第38页/共151页地基土水平抗力系数的比例

13、常数m 表4-6第39页/共151页3.单桩计算（1）确定桩顶荷载：N0H0M0 xz承台底面第40页/共151页N0H0M0 xz承台底面N0影响很小可忽略不计，P（Z）=kxxb0=mzxb0。上式变为：（2）桩的挠曲微分方程第41页/共151页采用幂级数对上式进行求解，得出桩身z处的内力与位移：第42页/共151页第43页/共151页桩顶水平位移桩顶水平位移桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的工作性状也不同。下表给出了相应的位移系数工作性状也不同。下表给出了相应的位移系数AxAx、BxBx值，利用值，利用基本表达式即

14、可求出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。基本表达式即可求出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。h桩端置于土中桩端置于土中桩端嵌固在基岩中桩端嵌固在基岩中AxBxAxBx2.43.5262.3272.2401.5862.63.1632.0482.3301.5962.82.9051.8692.3711.5933.02.7271.7582.3851.5863.52.5021.6412.3891.5844.02.4411.6212.4011.600各类桩的桩顶水平位移系数第44页/共151页（3）桩身最大弯矩及位置根据最大弯矩截面剪力为零的条件得到。计算步骤如下：1、计算C=M/H0，查表4-7确定有关参数

15、：表表4-74-7时按时按l4.0/l4.0/编制，当编制，当l l4.0/4.0/时，可查有关设计时，可查有关设计手册。手册。第45页/共151页CDCM0.01.000.55.5391.0571.00.8241.7281.8-0.665-0.534.0-0.045-0.011确定桩身最大弯矩截面系数C及最大弯矩系数C 表4-7一般当桩的入土深度达到4.0/时，桩身的内力及位移几乎为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。第46页/共151页4.6.3 单桩水平静载试验1 试验装置图8.16单桩水平静载试验装置第47页/共151页慢速连续加载法模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载

16、试验，类似于垂直静载试验慢速法。单向单循环恒速水平加载法2 试验加载方法 单向多循环加载法 模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器扰力等循环性动力水平荷载。Ht第48页/共151页3.3.终止加载条件终止加载条件（1 1）桩身折断。）桩身折断。（2 2）桩顶水平位移超过）桩顶水平位移超过30-40mm30-40mm（软土取（软土取40mm40mm）。）。（3 3）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。（4 4）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。第49页/共151页4.试验资料整理根据试验可绘制出如下四种曲线图4-2

17、6 水平静载试验H0-t-x0曲线5.确定水平临界荷载Hcr和极限荷载Hu第50页/共151页 水平静载试验H0-x0曲线 水平静载试验H0-x0/H0曲线第51页/共151页 水平静载试验H0-g曲线第52页/共151页4.4.6 单桩水平承载力特征值（1）应通过荷载试验确定，必要时采用带承台桩的荷载试验。宜采用慢速维持荷载法。（2）混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，可取x0=10mm(对于水平变位敏感的建筑物取x0=6mm）所对应的荷载作为单桩水平承载力特征值。（3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取临界荷载Hcr。第53页/共151页（4）当缺少试验资料，可估

18、算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值。第54页/共151页（4）当缺少试验资料，可估算预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩等的单桩水平承载力特征值。式中：式中：EI桩身抗弯刚度，对于混凝土桩，桩身抗弯刚度，对于混凝土桩，EI=0.85EcI0。桩顶允许水平位移。桩顶允许水平位移。桩顶水平位移系数，按表桩顶水平位移系数，按表4-8取值。取值。第55页/共151页第56页/共151页4.7 4.7 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57页/共151页桩的平面布置实例桩的平面布置实例第58页/共151页4.7 4.7 桩的平面布置原则桩的平

19、面布置原则4.7.1 4.7.1 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59页/共151页3.桩的中心距桩的间距过大，承台体积增加，造价增加，有时基础间的空间不允许；桩的间距过小，桩的承载能力不能充分发挥，且给施工带来较大困难。一般情况下：具体见表4-9、4-10规定

20、大面积桩群，桩的最小中心距还应适当加大。第60页/共151页土类与成桩工艺土类与成桩工艺排数不少于排数不少于3 3排且桩数不少排且桩数不少于于9 9根的摩擦型桩基根的摩擦型桩基其他情况其他情况非挤土和部分挤土灌注桩非挤土和部分挤土灌注桩 3.0d 3.0d 2.5d 2.5d挤挤 土土 灌灌 注注 桩桩 穿越非饱和土穿越非饱和土 3.5d 3.5d 3.0d 3.0d穿越饱和软土穿越饱和软土 4.0d 4.0d 3.5d 3.5d挤土预制桩挤土预制桩 3.5d 3.5d 3.0d 3.0d打入式敞口管桩和打入式敞口管桩和H H型钢柱型钢柱 3.5d 3.5d 3.0d 3.0d桩的最小中心距

21、表4-9成桩方法成桩方法 最最 小小 中中 心心 距距 钻、挖孔灌注桩钻、挖孔灌注桩1.5D1.5D或或D+1mD+1m（当（当D2mD2m时）时）沉管夯扩灌注桩沉管夯扩灌注桩 2.0D 2.0D注：D-D-扩大端设计直径。灌注桩扩底端最小中心距 表4-10第61页/共151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4.7.2 4.7.2 布桩方法举例布桩方法举例第62页/共151页对

22、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63页/共151页4.8 4.8 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

23、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64页/共151页第65页/共151页4.8.1 4.8.1 桩基承台构造要求桩基承台构造要求1.承台的平面尺寸和厚度：厚度300，宽度500500。平面尺寸：承台边缘至边桩中心距离不应小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分应150150，对于条形承台梁应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66页/共151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67页/共151页4.

24、钢筋配置：承承台台的的配配筋筋按按计计算算确确定定，对对于于矩矩形形承承台台板板，宜宜双双向向均均匀匀配配置置，钢钢筋筋直直径径宜宜1010，间间距距应应满满足足100100200200；对对于于三三桩桩承承台台，应应按按三三向向板板带带均均匀匀配配置置，最最里里面面3 3根根钢钢筋筋相相交交围围成成的的三三角角形形，应应位位于于柱柱截截面面范范围围以以内内 见图见图。承台梁的纵向主筋应承台梁的纵向主筋应1212，架立筋，架立筋1010，箍筋直径，箍筋直径66。筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同。筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同。第68页/共151页第69页/共151页5.桩顶与承台的连接构

25、造桩顶嵌入长度：为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶应嵌入承台一定长度，对大直径桩宜100；对中等直径桩宜50。桩顶主筋锚固长度：混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度宜30dg（级）,35dg（、级）对于抗拔桩基应40dg。第70页/共151页6.承台之间的连接构造单桩桩基承台宜在双向设置联系梁。两桩桩基承台：宜在其短向设置联系梁。有抗震要求的柱下独立承台：宜在双向设置联系梁。联系梁顶面宜与承台顶位于同一标高，梁宽应250，梁高可取承台中心距的1/101/15。配筋：计算、构造。第71页/共151页第72页/共151页7.7.承台埋深：应600600；在季节性冻土等地区10001000

26、。保证承台周围填土质量、密实性。d第73页/共151页4.8.2 4.8.2 柱下桩基独立承台柱下桩基独立承台1.1.受弯计算受弯计算（1 1）柱下多桩矩形承台）柱下多桩矩形承台其破坏特征呈梁式破坏：其破坏特征呈梁式破坏：挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，承台在两个方向交替呈梁替出现，承台在两个方向交替呈梁式承担荷载。最大弯矩产生在平行式承担荷载。最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。于柱边两个方向的屈服线处。第74页/共151页多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处。多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处。第75页/共151页 垂直于垂直于

27、x x、y y轴方向计算截面弯矩设计值；轴方向计算截面弯矩设计值；垂直垂直y y轴和轴和x x轴方向自桩轴线到相应计算截面的轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离；距离；扣除承台和承台上土重设扣除承台和承台上土重设计值后计值后 i i 桩竖向净反力设计值；桩竖向净反力设计值；当当不考虑承台效应时，则为第不考虑承台效应时，则为第 根桩根桩的竖向总反力设计值。的竖向总反力设计值。第76页/共151页（2 2）柱下三桩三角形承台）柱下三桩三角形承台等边三角形承台破坏形式：等边三角形承台破坏形式：等腰三角形承台破坏形式：等腰三角形承台破坏形式：第77页/共151页柱下三桩三角形承台受弯计算柱下三桩三角形承

28、台受弯计算1)1)等边三桩承台：等边三桩承台：s式中：式中：M M由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值；由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值；N Nmaxmax扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值组合时的最大单桩竖向力设计值;s s桩距桩距;c c方柱边长，圆柱时方柱边长，圆柱时c=0.866d(dc=0.866d(d为圆柱直径为圆柱直径)。第78页/共151页ssc2c12)2)等边三桩承台：等边三桩承台：式中：式中：M M1 1、M M2 2分别由承台形心至承台两腰和底边距离范

29、围内板带的弯分别由承台形心至承台两腰和底边距离范围内板带的弯距设计值；距设计值；N Nmaxmax扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值组合时的最大单桩竖向力设计值;s s长向桩距长向桩距;短向桩距与长向桩距之比，当短向桩距与长向桩距之比，当小于小于0.50.5时，应按变截面两桩设计；时，应按变截面两桩设计；c c1 1、c c2 2分别垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。分别垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。第79页/共151页柱下三桩三角形承台也可按下式计算柱下三桩三角形承台也可按下式计算计算截面

30、应在柱边按下式计算：计算截面应在柱边按下式计算：当计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主当计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主筋方向角进行换算。筋方向角进行换算。第80页/共151页补充：柱下或墙下条形承台梁补充：柱下或墙下条形承台梁柱下条形承台柱下条形承台的正截面弯矩设计值一般可按弹性地的正截面弯矩设计值一般可按弹性地基梁进行分析，基梁进行分析，地基的计算模型应根据地基土层的特地基的计算模型应根据地基土层的特性选取。性选取。当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时，可视当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时，可视桩为不动支座，按连续梁计算。桩为不动支座，按连续梁计算。墙下条形承台梁墙下条形承台梁可按倒置

31、的弹性地基梁计算弯矩和可按倒置的弹性地基梁计算弯矩和剪力。剪力。第81页/共151页受弯承载力计算根据承台内力M，按混凝土结构设计规范设计。近似计算：第82页/共151页2.2.受冲切计算受冲切计算破坏特征：破坏特征：若承台高度不足，或承台变阶处的高度不足，将会产生冲切破坏。若承台高度不足，或承台变阶处的高度不足，将会产生冲切破坏。其破坏方式分为其破坏方式分为沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切（为柱冲切（为柱冲切破坏锥体以外角桩对承台冲切作用）。破坏锥体以外角桩对承台冲切作用）。第83页/共151页（1 1）柱对承台冲切的承载力）柱对承台冲切的承载力 柱边冲切破坏锥体

32、斜面与承台柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于底面的夹角大于或等于45450 0，该斜，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或面的上周边位于柱与承台交接处或变阶处，下周位于相应的桩顶内边变阶处，下周位于相应的桩顶内边缘处。缘处。F F第84页/共151页F F（1 1）柱对承台冲切的承载力）柱对承台冲切的承载力第85页/共151页F FF FL L扣扣除除承承台台及及其其上上填填土土自自重重，作作用用于于冲冲切切破破坏坏锥锥体体上上相相应应于于荷荷载载效效应应基基本本组组合合的的冲冲切切力力设设计计值值，冲冲切切破破坏坏锥锥体体应应采采用用自自柱柱边边或或承承台台变变阶阶处处直直相相应应

33、桩桩顶顶边边缘缘连连线线构构成成的的锥锥体体，锥锥体体与与承承台底面的夹角不小于台底面的夹角不小于45450 0；NNi i冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台和承冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台和承台上土的自重）设计值之和。台上土的自重）设计值之和。F F柱根部轴力设计值；柱根部轴力设计值；第86页/共151页hphp-受冲切承载力截面高度影响系数，当受冲切承载力截面高度影响系数，当h800h800 时，时，hphp取取1.01.0；当；当h2000h2000时，时，hphp取取0.90.9；其间按线性内插法；其间按线性内插法取用。取用。f ft t-承台混凝土抗拉强度设计值

34、；承台混凝土抗拉强度设计值；第87页/共151页h0-承台冲切破坏锥体的有效高度；0 x、0y-冲切系数；冲跨比，=a0/h0（a0为冲跨,即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离；当 a00.2h0时,取a0=0.2h0；当a0 h0时，取 a0=h0。满足0.21.0。F F第88页/共151页（2）角桩对承台的冲切1）多桩矩形承台角桩的冲切承载力第89页/共151页第90页/共151页1x、1y为角桩冲跨比取值范围0.2-1.0；a a1x1x、a a1y1y角桩内边缘引45450 0线与冲切顶面相交点至角桩内边缘的距离；当柱底面或变阶出边线位于该450线以内时，则取柱边或变阶处边与桩内边缘的

35、水平距离 c c1 1、c c2 2角桩内边缘至承台外边缘水平距离。h0-承台外边缘的有效高度；第91页/共151页2）三桩三角形承台角桩的冲切承载力底部角桩：顶部角桩：第92页/共151页11、11为角桩冲跨比：a a1111、a a1212角桩内边缘引45450 0线与冲切顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱底面处边线位于该450线以内时，则取柱边与桩内边缘的水平距离。c c1 1、c c2 2角桩内边缘至承台外边缘水平距离。第93页/共151页以上计算中：对于圆柱及圆桩，计算时应将截面以上计算中：对于圆柱及圆桩，计算时应将截面换算成方柱或方桩，取换算柱或桩截面边宽换算成方柱或方桩，取换

36、算柱或桩截面边宽 ：第94页/共151页3.3.受剪切计算受剪切计算破破坏坏特特征征：柱柱与与桩桩边边连连线线所所形形成成的的斜斜截截面面（图图）。当当柱柱（变变阶阶处处）外外有有多多排排桩桩形形成成多多个个剪剪切切斜斜截截面面时时，对对每每一一个个斜斜截截面面都都要要进进行行受受剪剪承承载载力计算。力计算。第95页/共151页斜截面受剪承载力计算公式：斜截面受剪承载力计算公式：hshs受剪切承载力截面高度影响系数受剪切承载力截面高度影响系数,hshs=（800/h0800/h0）1/41/4，当，当h h0 0小于小于800mm800mm时，时，h h0 0取取800mm800mm，当当h

37、h0 0大于大于2000mm2000mm时，时，h h0 0取取2000mm2000mmV V扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；斜截面的最大剪力设计值；第96页/共151页b b0 0承台计算截面处的计算宽度。承台计算截面处的计算宽度。剪切系数；计算截面的剪跨比，计算截面的剪跨比，x x=a=ax x/h/h0 0，y y=a=ay y/h/h0 0。此处。此处a ax x、a ay y为柱边或承台变阶处至为柱边或承台变阶处至x x、y y方向计算一排桩的桩边的水平方向计算一排桩的桩边的水平距离，当距离，当0

38、.30.3时，取时，取=0.3=0.3；当；当3 3时取时取=3=3。h h0 0计算宽度处的承台有效高度计算宽度处的承台有效高度第97页/共151页阶梯形承台变阶处、锥形承台的计算宽度阶梯形承台变阶处、锥形承台的计算宽度b b0 0、有效高度有效高度h h0 0的确定：的确定：1 1）对于阶梯形承台应分别在）对于阶梯形承台应分别在变阶处（变阶处（A1-A1A1-A1，B1-B1B1-B1）及）及柱边处（柱边处（A2-A2A2-A2，B2-B2B2-B2）进）进行斜截面受剪计算（图）。行斜截面受剪计算（图）。第98页/共151页A1-A1A1-A1截面：截面：B1-B1B1-B1截面：截面：变

39、阶处（变阶处（A1-A1A1-A1，B1-B1B1-B1）斜截面受剪计算）斜截面受剪计算:第99页/共151页计算柱边截面（计算柱边截面（A2-A2A2-A2，B2-B2B2-B2）进）进行斜截面受剪计算。此时：行斜截面受剪计算。此时：A2-A2A2-A2截面：截面：B2-B2B2-B2截面：截面：第100页/共151页2 2）对于锥形承台应对）对于锥形承台应对A-AA-A及及B-BB-B两个截面进行受剪承载力计算。两个截面进行受剪承载力计算。此时此时截面有效高度均为：截面有效高度均为：h h0 0A-AA-A截面：截面：B-BB-B截面：截面：第101页/共151页4.4.局部受压计算局部受

40、压计算当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。级时尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。第102页/共151页4.9 4.9 桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤进行调查研究，场地勘察，收集资料；进行调查研究，场地勘察，收集资料；综综合合勘勘察察报报告告、荷荷载载情情况况、使使用用要要求求、上上部部结结构构条条件等确定桩基持力层；件等确定桩基持力层；选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；确定单桩承载力；确定单桩承载力；根根据据上上部部结结构构荷荷载载情

41、情况况，初初步步拟拟定定桩桩的的数数量量和和平平面面布置；布置；根根据据桩桩的的平平面面布布置置，初初步步拟拟定定承承台台的的轮轮廓廓尺尺寸寸及及承承台底标高；台底标高；第103页/共151页验算作用与单桩上的竖向和横向荷载；验算作用与单桩上的竖向和横向荷载；验算承台尺寸和结构强度；验算承台尺寸和结构强度；必必要要时时验验算算桩桩基基的的整整体体承承载载力力和和沉沉降降量量，当当桩桩端端下下有有软软弱弱下下卧卧层层时时，验验算算软软弱弱下下卧卧层层的的地地基基承承载力；载力；单桩设计、绘制桩和承台的结构及施工详图。单桩设计、绘制桩和承台的结构及施工详图。第104页/共151页4.9.1 4.9

42、.1 必必要要的的资资料准备料准备建筑物类型及规模建筑物类型及规模;岩土工程勘查报告岩土工程勘查报告;施工机具和技术条件施工机具和技术条件;环境条件环境条件;检测条件检测条件;及当地桩基工程经验等。及当地桩基工程经验等。第105页/共151页桩基的详细勘察除满足现行勘察规范要求外，还应满足以下几点：（1）勘探间距：一般为1224m，若相邻两勘探点揭露出的层面坡度大于10%，应适当加密勘探点；摩擦型桩，点距一般为2030m。第106页/共151页（2）勘探深度：控制性孔数量：一般布置1/31/2的勘探孔作为控制性孔，且一级建筑桩基场地至少有3个，二级建筑桩基场地应不少于2个。深度：控制孔应穿透桩

43、端平面以下压缩层厚度，一般勘探孔应深入桩端平面以下35m；嵌岩桩钻孔应深入持力岩层不小于35倍桩径；当持力岩层较薄时，部分钻孔应钻透持力岩层。在勘察深度地区范围内的每一地层，应进行室内试验或原位测试。第107页/共151页4.9.2 4.9.2 选选定定桩桩型型，确确定定单单桩桩竖竖向及水平承载力向及水平承载力1、桩型、截面和桩长的选择。桩型：上部结构的型式、荷载、地质条件、环境条件及当地的施工条件和经验。第108页/共151页从从楼楼层层数数和和荷荷载载大大小小来来看看（如如为为工工业业厂厂房房可可将将荷荷载载折折算算为为相相应的楼层数）：应的楼层数）：1010层层以以下下的的，可可考考虑虑

44、采采用用直直径径500500左左右右的的灌灌注注桩桩和和边边长长为为400400的的预预制制桩桩；10102020层层的的可可采采用用直直径径80080010001000的的灌灌注注桩桩和和边边长长为为450450500500的的预预制制桩桩；20203030层层的的可可用用直直径径1000100012001200的的钻钻（冲冲、挖挖）孔孔灌灌注注桩桩和和边边长长大大于于等等于于500500的的预预制制桩桩；30304040层层的的可可用用直直径径大大于于12001200的的钻钻（冲冲、挖挖）孔孔灌灌注注桩桩和和边边长长为为500500550550的的预预应应力力管管桩桩和和大大直直径径钢钢管

45、管桩桩；楼楼层层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m5m。第109页/共151页截面尺寸：实心方桩边长为300500 L=2530m（现场预制）L12m（工厂预制）第110页/共151页地质条件: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，预制桩难以穿透；当土层分布很不均匀时，混凝土预制桩的预制长度难以控制；在场地土层比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。第111页/共151页经济角度：沉管灌注桩最为经济，后为钻孔灌注撞、冲孔灌注桩、人工挖孔桩、混凝土预制方桩、普通预应力管桩、预应力高强混凝土管桩、

46、钢管桩周边环境:城市环境：不允许打桩时，选用振动比较小的桩，如：钻孔灌注桩、人工挖孔桩、冲孔灌注桩、静力压桩等。建筑物的重要程度。第112页/共151页桩长：1 1）桩的长度主要取决于桩端持力层的选择。桩端最好选择在进入坚硬土层或岩层，采用嵌岩桩或端承桩；当坚硬土层埋藏很深时，宜采用摩擦桩基，桩端应尽量达到低压缩性、中等强度的土层上。2）桩端进入持力层的深度（13d）：粘性土、粉土2d2d，砂类土1.5d,1.5d,碎石类土1d,1d,当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度4d,4d,嵌岩桩进入微风化或中等风化的岩体的最小深度0.5m.0.5m.第113页/共151页3)当硬持力层较厚且施工

47、条件允许时，桩端进入持力层的深度尽可能达到桩端阻力的临界深度,以提高桩端阻力.临界深度:砂、碎石类土临界深度=（310）d （d为桩径）粘性土、粉土临界深度=（26）d嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。第114页/共151页4 4）同一建筑物避免同时采用不同类型的桩（如用摩擦桩和端承桩，但用沉降缝分开除外）。5 5）同一基础相邻桩的标高差，对于非嵌岩端承桩不宜超过相邻桩的中心距，对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长的1/101/10。6 6）桩长、桩型初步确定后，即可定出桩的截面面积，并初步确定承台的底面标高。7 7）一

48、般建筑物层数多、荷载大，宜采用大直径的桩。尤其是大直径的人工挖孔桩。目前国内最大人工挖孔桩的直径为5m5m。第115页/共151页确定桩型、桩长后，可初步确定桩的截面尺寸。承台埋深：满足结构和施工要求。确定单桩竖向及水平承载力。2.2.确定单桩竖向及水平承载力确定单桩竖向及水平承载力第116页/共151页4.9.3 4.9.3 桩的平面布置及承载力验算桩的平面布置及承载力验算1.1.桩的根数和布置桩的根数和布置（1 1）桩的根数桩的根数中心荷载作用（轴心受压）：中心荷载作用（轴心受压）：式中：式中：Fk-Fk-相应于荷载效应标准组相应于荷载效应标准组合时，作用在桩基承台顶面的竖向力；合时，作用

49、在桩基承台顶面的竖向力；Gk-Gk-桩基承台及其上填土的自重标桩基承台及其上填土的自重标准值。准值。xFK+GK承台底面第117页/共151页偏心荷载作用（偏心受压），如果群桩重心与荷载合偏心荷载作用（偏心受压），如果群桩重心与荷载合力点重合，桩数按上式计算，否则，按上式计算适当力点重合，桩数按上式计算，否则，按上式计算适当增加（增加（10%10%20%20%）。）。yMxKxFK+GKMyKHK承台底面xixmaxyiymax第118页/共151页（）（）桩在平面上的布置：遵循桩在平面上的布置：遵循.7.7的原则，若布桩的原则，若布桩不合理宜重新选择桩型及几何尺寸。不合理宜重新选择桩型及几何

50、尺寸。柱下桩基 墙下桩基第119页/共151页2.2.桩基承载力验算桩基承载力验算*（1 1）桩顶作用效应计算桩顶作用效应计算中心荷载作用（轴心受压）：中心荷载作用（轴心受压）：式中：式中：Fk-Fk-相应于荷载效应标准组相应于荷载效应标准组合时，作用在桩基承台顶面的竖向力；合时，作用在桩基承台顶面的竖向力；Gk-Gk-桩基承台及其上填土的自重标桩基承台及其上填土的自重标准值。准值。xFK+GK承台底面第120页/共151页xyxixmaxymaxyiyMxKxFK+GKMyKHK承台底面xixmaxyiymax偏心竖向力作用下：水平力作用下：*桩顶作用效应均按荷载作桩顶作用效应均按荷载作用效