2011基础工程设计指导书

1、目 录基础工程课程设计指导书1一、教学要求1二、桩基础的设计方法与步骤11、桩基础设计的基本原则12、桩基础设计的基本资料23、桩基础的一般构造要求24、桩基础的设计与计算步骤5（1）、确定桩基持力层5（2）、确定桩型、外形尺寸和构造6（3）、确定单桩承载力6（4）、确定桩数和布桩9（5）、拟定承台尺寸和埋深10（6）、根据荷载条件验算作用在桩上的力11（7）、特殊条件下桩基竖向承载力验算14（8）桩基沉降验算21（9）、承台计算26附录1广东工业大学本科课程设计规范摘编40第五章 课程设计说明书（论文）撰写规范40第六章 成绩评定41第七章 附 则41附录2：基础工程课程设计质量及答辩要求4

2、2附录3：桩基等效沉降系数计算参数表45基础工程课程设计指导书一、教学要求根据教学大纲要求，通过土力学和基础工程课程的学习及其课程设计，使学生能基本掌握桩基础设计步骤和计算方法。本课程设计拟已知其柱底荷载、工程地质条件、拟建筑物的环境等进行基础设计计算，并绘制施工图，对桩基础包括桩位平面布置图、承台配筋图及施工说明。基础设计依据：1. 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）2. 建筑桩基技术规范（JGJ942008）3. 混凝土结构设计规范（GB500102002）二、桩基础的设计方法与步骤1、桩基础设计的基本原则桩基应根据具体条件分别进行下列承载能力验算和稳定性验算：（1）应根据桩

3、基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算。（2）应对桩身和承台承载力进行计算：对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩应进行桩身压屈验算；对于钢筋混凝土预制桩尚应按施工阶段的吊装、运输、堆放和锤击作用进行强度验算；（3）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力；（4）对位于坡地、岸边的桩基础应验算整体稳定性；（5）对于抗浮、抗拔桩基，应进行整体稳定性验算；（6）对于抗震设防区的桩基，应进行抗震承载力验算.下列建筑桩基应进行沉降计算：（1）设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基；（2）设计等级为乙级的体形复杂、荷载分布显著

4、不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基。桩基设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定：（1）确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值。（2）计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组合；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地震效应、风载效应标准组合；（3）在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合。当进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合。2、桩基础设计的基本资料（1）工程地质勘察资料：包括土层的分布及各土层物

5、理力学指标、地下水埋藏情况、试桩资料或邻近类似桩基工程资料、液化土层资料等；（2）建筑物情况：包括建筑物的结构类型、荷载等；（3）建筑场地与环境的有关资料；（4）施工条件的有关资料：施工机械设备、水电供应条件、施工机械的进出场及现场运行条件等。3、桩基础的一般构造要求1）、混凝土预制桩（1）混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm；预应力混凝土预制桩的截面边长不宜小于350mm。（2）采用锤击法沉桩时，预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%，如采用静压法沉桩时，其最小配筋率不宜小于0.6，主筋直径不宜小于，打入桩桩顶（45）d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。（3）预制桩的混凝土强度等级不宜低

6、于C30，采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20，预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于C40，预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。2）、混凝土灌注桩灌注桩应按下列规定配筋：1 配筋率：当桩身直径为3002000mm，正截面配筋率可取0.65%0.2%（小桩径取高值）；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配筋率，并不应小于上述规定；灌注桩的配筋与预制桩不同之处是无需考虑吊装、捶击沉桩等因素。正截面最小配筋率宜根据桩径确定。另外，从承受水平力的角度考虑，桩身受弯截面模量为桩径的3次方，配筋对水平抗力的贡献随桩增大显著增大。从以上两方面考虑，规定正截面最小

7、配筋率为0.2%0.65%，大桩径取低值，小桩径取高值。2 配筋长度：1）端承型桩和位于坡地、岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面宜沿桩身通长配筋；2）摩擦型灌注桩配筋长度不小于2/3桩长；当受水平荷载时，配筋长度尚不宜小于（为桩的水平变形系数）；3）对于受地震作用的基桩，桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层，进入稳定土层一定深度；4）受负摩阻力的桩、因先成桩后开挖基坑而随地基土回弹的桩，其配筋长度应穿过软弱土层并进入稳定土层，进入的深度不应小于（23）d；5）抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，应等截面或变截面通长配筋。3 对于受水平荷载的桩，其极限承载力受配筋率影响大，主筋不应

8、小于，以保证受拉区主筋不小于。对抗压桩和抗拔桩，为保证桩身钢筋笼成型刚度以及桩身承载力的可靠性，主筋不应小于，纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm；4 桩身混凝土强度等级不得低于C25，混凝土预制桩尖不得低于C30；5 灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注混凝土主筋混凝土保护层厚度不得小于50mm。3）、承台承台除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的需要外，尚需满足如下构造要求才能保证实现上述要求。 （1）、承台尺寸：对于柱下独立承台，其平面形状通常为方形、矩形、三角形、圆形和正多边形。承台的构造尺寸，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯和上部结构需要外，尚应符合

9、下列规定：、承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分不应小于150mm。这主要是为满足嵌固及斜截面承载力（抗冲切、抗剪切）的要求。对于墙下条形承台梁边缘挑出部分不应小于75mm，主要是考虑到墙体与承台梁共同工作可增强承台梁的整体刚度，受力情况良好。、条形承台和柱下独立桩基础承台的厚度不应小于300mm，高层建筑板式筏形基础承台最小厚度不应小于400mm，是为满足承台基本刚度、桩与承台的连接等构造要求。、承台埋深应不小于600mm，且应满足冻胀等要求。（2）、承台混凝土：承台混凝土材料及其强度等级应符合混凝土结构耐久性的要求和抗渗要求。承台底

10、面钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于50mm，当无混凝土垫层时，不应小于70mm。此外尚不应小于桩头嵌入承台内的长度。（3）、承台的钢筋配置应符合建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)4.2.2条规定4.2.2条规定1 柱下独立桩基承台钢筋应通长配置，对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。柱下独立桩基承台的受力钢筋应通长配置，主要是为保证桩基承台的受力性能良好，根据工程经验及承台受弯试验对矩形承台将受力钢筋双向均匀布置；对三桩的三角形承台应

11、按三向板带均匀布置，为提高承台中部的抗裂性能，最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。承台受力钢筋的直径不宜小于12mm，间距不宜大于200mm。主要是为满足施工及受力要求。独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。具体工程的实际最小配筋率宜考虑结构安全等级、桩基承载力等因素综合确定。2 柱下独立两桩承台，应按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010中的深受弯构件配置纵向受拉钢筋、水平及竖向分布钢筋。3 条形承台梁的纵向主筋应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于，架立筋直径不宜小于f10，箍筋直径不宜小于。承台梁端部纵向受力钢筋的锚

12、固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。4筏板承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用量，考虑整体弯曲的影响，在纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于0.15；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm双向钢筋网。（4）、桩与承台的连接 桩与承台的连接宜符合下列要求：、桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩不宜小于100mm，对中等直径桩不宜小于50mm；、桩顶主筋深入承台内的锚固长度不宜小于35倍主筋直径。对于抗拔桩，桩顶纵向主筋的锚固长度 应现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010确定。对于大直径灌注桩，当采

13、用一柱一桩时，连接构造通常有两种方式：一是设置承台，将桩与柱通过承台相连接；二是将桩与柱直接相连。实际工程根据具体情况选择。4、桩基础的设计与计算步骤（1）、确定桩基持力层关于桩端持力层选择和进入持力层的深度要求，桩端持力层是影响桩基承载力的关键性因素，不仅制约桩端阻力而且影响侧阻力的发挥，因此选择较硬持力层为桩端持力层至关重要；其次，应确保桩端进入持力层的深度，有效发挥其承载力，进入持力层的深度除考虑承载性状外尚应同成桩工艺可行性相结合。一般应选择压缩性低而承载力高的较硬土层作为持力层，同时考虑桩所负荷载特性、桩身强度、沉桩方法等因素。根据桩基承载力、桩位布置、桩基沉降的要求，并结合有关经济

14、指标综合评定确定。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d。碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于3d（d为桩径）同一结构单元避免采用不同类型的桩。同一基础相邻桩的桩底标高差，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1/10。当持力层较厚施工条件许可时，桩端全断面进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。砂与碎石类土的临界深度为(310)d，随其密度提高而增大；粉土、粘土的临界深度为(26)d，随土的孔隙比和液性指数的减小而增大。 根据土层的竖向分布特征，尽可能选定硬土层作为桩端持力层

15、和下卧层，从而可初步确定桩长，这是桩基础要具备较好的承载变形特性所要求的。强度较高、压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，是常用的桩端持力层，如果饱和软粘土地基深厚，硬土层埋深过深，也可采用超长摩擦桩方案。（2）、确定桩型、外形尺寸和构造 随着桩基施工技术的不断发展，桩型的种类日益增多、工艺日趋成熟，对于某一个工程，往往并非只有某一种桩型可以选用，但建筑桩基技术规范（JGJ942008）对桩型的选择作了如下的规定：同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。设计时应根据结构荷载性质、桩的使用功能、地质环境、施工工艺设备、施工队伍水平和经验以及制桩材料供应等条件综合考

16、虑，选择经济合理、安全适用的桩型、成桩工艺、桩的截面尺寸和长度以及桩端持力层等。（参见规范附录A）桩的长度主要取决于桩端持力层的选择。根据上面持力层的选择而确定。（3）、确定单桩承载力通常将群桩基础中的单桩称为基桩；低承台群桩基础中包含承台底土阻力的基桩称为复合基桩；考虑由承台底地基土与桩共同承受荷载的桩基础称作复合桩基。1)一般预制桩及中小直径灌注桩单桩承载力对直径的灌注桩和预制桩，单桩竖向极限承载力标准值可按下式计算：单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定：式中 单桩总极限侧阻力标准值（kN）； 单桩总极限端阻力标准值（kN）； 桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kPa），无当地经验值时，可按

17、教材中的表10-1取值； 桩端极限端阻力标准值（kPa），无当地经验值时，可按教材中的表10-2取值； 桩截面周长。 li 按土层划分的第i层土桩长； K安全系数，K=2。对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值：上部结构整体刚度较好、体型简单的建筑物；对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；软土地基的减沉复合疏桩基础。考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值R可按下

18、列公式确定：式中承台效应系数，见表1；承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值；计算基桩所对应的承台底净面积；桩身截面面积；承台计算域面积对于柱下独立桩基，A为承台总面积；当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取。表1 承台效应系数表Sa/dBc/l345660.40.060.080.140.170.220.260.320.320.500.800.40.80.080.100.170.200.260.300.380.440.80.100.120.200.220.300.340.

19、440.50单排桩条形承台0.150.180.250.300.380.450.500.60注：1 表中Sa/d为桩中心距与桩径之比；Bc/l为承台宽度与桩长之比。当计算基桩为非正方形排列时，A为承台计算域面积，n为总桩数。2 对于桩布置于墙下的箱、筏承台，可按单排桩条形承台取值。3 对于单排桩条形承台，当承台宽度小于1.5d时，按非条形承台取值。4 对于采用后注浆灌注桩的承台，宜取低值。5 对于饱和黏性土中的挤土桩基，软土地基上的桩基承台，宜取低值的0.8倍。 关于群桩效应问题。影响桩基的竖向承载力的因素包含三个方面，一是基桩的承载力；二是桩土相互作用对于桩侧阻力和端阻力的影响，即侧阻和端阻的

20、群桩效应；三是承台底土抗力分担荷载效应。对于侧阻的群桩效应系数、端阻的群桩效应系数，其总的变化规律是：对于侧阻力，在黏性土中因群桩效应而削弱，即非挤土桩在常用桩距条件下小于1，在非密实的粉土、砂土中因群桩小于产生沉降硬化而增强，即大于1；对于端阻力，在黏性土和非黏性土中，均因相邻桩桩端土互逆的侧向变形而增强，即。但侧阻、端阻的综合群桩效应系数对于非单一黏性土大于1，单一黏性土当桩距为34d时略小于1。计入承台土抗力的综合群桩效应系数略大于1，非黏性土群桩较黏性土更大一些。就实际工程而言，桩所穿越的土层往往是两种以上性质土层交互出现，且水平向变化不均，由此计算群桩效应确定承载力较为繁琐。另据美国

21、、英国规范规定，当桩距时不考虑群桩效应。08桩基规范所规定的最小桩距除桩数少于3排和9根桩的非挤土端承桩群桩外，其余均不小于3d。鉴于此，08桩基规范关于侧阻和端阻的群桩效应不予考虑，即。这样处理，方便设计，多数情况下可留给工程更多安全储备。对单一黏性土中的小桩距低承台桩基，不应再另行计入承台效应。【例题1】某PHC桩，桩截面尺寸为，承台埋深1m，桩长12.5m。从地面起土层分布为：淤泥层厚4.0m，桩极限侧阻力标准值；粉土层厚度8.0m，；砂砾层，按建筑桩基技术规范计算，单桩竖向承载力特征值为（ ）。A. B. C. D.【答案】D【解】单桩极限承载力可由公式计算，将各层土的参数带入上式可得

22、： 953.5+1237.02190.5kN按建筑桩基技术规范计算，其中预制桩的，所以。本算例中容易出现的错误： 搞清楚极限值和特征值之间的关系； 搞清楚桩身在每一层土中的实际长度，空心面积很小，形成的土塞，使桩端面积要按实心面积计算。（4）、确定桩数和布桩、桩的根数初步估定桩数时，先不考虑群桩效应，根据单桩竖向承载力特征值R，当桩基为轴心受压时，桩数n可按下式估算：式中 为相应于荷载效应标准组合时作用在承台上顶面的竖向力； 桩基承台及其上方填土的自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力偏心荷载时，由于桩基中各桩受力可能不均匀，因而应当适当增加桩数量，增加方法的按使上式确定的桩数增加

23、1020%。以上选定的桩数在经过平面布置和单桩受力验算后，可能会有增减。、桩的中心距基桩的最小中心距规定基于两个因素确定：第一， 有效发挥桩的承载力，群桩试验表明对于非挤土桩，桩距34d时，侧阻和端阻的群桩效应系数接近或略大于1；砂土、粉土略高于黏性土。考虑承台效应的群桩效率则均大于1。但基桩的变形因群桩效应而增大，亦即桩基的竖向支承刚度因桩土相互作用而降低。第二， 基桩最小中心距所考虑的第二个因素是成桩工艺。对于非挤土桩而言，无需考虑挤土效应问题；对于挤土桩，为减小挤土负面效应，在饱和黏性土和密实土层条件下，桩距应适当加大。因此最小桩距的规定，考虑了非挤土、部分挤土和挤土效应，同时考虑桩的排

24、列于数量等因素。另外，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。一般桩的最小中心距应符合表2的规定。对于大面积群桩，尤其是挤土桩，桩的中心距还应按表列数值适当加大。表2 基桩的最小中心距土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型基桩其他情况非挤土灌注桩3.0d3.0d部分挤土桩非饱和土、饱和非黏性土3.5d3.0d饱和黏性土4.0d3.5d挤土桩非饱和土、饱和非黏性土4.0d3.5d饱和黏性土4.5d4.0d钻、挖孔扩底桩2D或D+2.0m（当D2m）1.5D或D+1.5m（当D2m）沉管夯扩、钻孔挤扩桩非饱和土、饱和非黏性土2.2D

25、且4.0d2.0D且3.5d饱和黏性土2.5D且4.5d2.2D且4.0d注：1 d为圆桩设计直径或方桩设计边长，D为扩大端设计直径。2 当纵横向桩距不相等时，其最小中心距应满足“其他情况”一栏的规定。3 当为端承桩时，非挤土灌注桩的“其他情况”一栏可减小至2.5d。（5）、拟定承台尺寸和埋深承台的平面尺寸一般由上部结构、桩数及布桩形式决定。通常，墙下桩基础作为条形承台梁；柱下桩基宜采用板式承台（矩形或三角形）。尺寸见承台构造要求。（6）、根据荷载条件验算作用在桩上的力荷载效应标准组合轴心竖向力作用下：偏心竖向作用力下，除满足上式外，尚应满足下式的要求：式中 桩基或复合基桩竖向承载力特征值；

26、荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力；荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的平均竖向力；荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y轴的力矩；第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离；n基桩中的桩数【例题2】某一级建筑预制桩基础，截面尺寸，C30混凝土，桩长16m，承台尺寸，底面埋深2.0m，土层分布和桩位布置如下图。承台上作用竖向力，弯矩 ，水平力，假设承台底承台宽度深度范围（5

27、m）内地基土极限阻力标准值。粘土，；粉土，。试计算以下分项并验算复合基桩承载力是否满足设计要求。1）承台效应系数为（ ）。A.0.24 B.0.06 C.0.26 D.0.272）承台效应系数为0.06，复合基桩竖向承载力特征值R为（ ）。A. B. C. D.3）要满足复合基桩平均竖向力的设计要求，复合基桩竖向承载力特征值R应不小于（ ）。A. B. C. D.4）要满足复合基桩最大竖向力的设计要求，复合基桩竖向承载力特征值R应不小于（ ）。A. B. C. D.【答案】1)B 2)C 3)D 4)A 5)A 6)D【解】1）承台效应系数按下面确定：， 则，查表1，承台效应系数2）复合基桩承

28、载力考虑群桩、土和承台相互作用效应时，复合基桩承载力特征值按下式计算：计算基桩所对应的承台底净面积本算例中容易出现的错误： 为承台净面积； 为相对于一根基桩的承台底地基土极限承载力标准值。3）复合基桩竖向承载力特征值承台及其覆土重群桩中单桩的平均竖向力为：本算例中容易出现的错误： 建筑桩基技术规范中Fk、Gk为标准值。4）复合基桩竖向承载力特征值根据本算例中容易出现的错误： 应包括所有的桩，而不是对称轴一侧的桩； 上述计算公式不能与偏心荷载作用下的浅基础验算混淆。（7）、特殊条件下桩基竖向承载力验算、软弱下卧层验算桩距不超过6d的群桩基础，当桩端平面以下受力范围内存在承载力低于桩端持力层承载力

29、1/3的软弱下卧层，且荷载引起的局部压力超出其承载力过多时，将引起软弱下卧层侧向挤出，桩基偏沉，严重者引起整体失稳。则桩与桩间土的性状类似于实体墩基础，而可能会引起冲破硬持力层的整体冲剪破坏。为了防止上述情况的发生，需进行相应的群桩承载力验算。验算原则：扩散到软弱下卧层顶面的附加应力与软卧层顶面土自重应力之和要小于软卧层的设计承载力。对于桩距的群桩基础，按下列公式验算：式中 作用于软弱下卧层顶面的附加应力； 软弱层顶面以上各土层重度按土层厚度计算的加权平均值，地下水位以下取浮重度； t 硬持力层厚度； 桩顶至软弱层顶面的深度； Gk桩基承台和承台上土自重标准值；对稳定的地下水位以下部分扣除水的

30、浮力；Fk荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；A0、B0桩群外缘矩形底面的长、短边边长； 桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kPa）,可按教材中表4-2取值； 桩端硬持力层压力扩散角，按下表取值；软弱下卧层经深度z修正后的地基承载力特征值。表3 桩端硬持力层压力扩散角q1351046102012232530注：为硬持力层、软下卧层的压缩模量； 当时，q 降低取值；当时，可内插取值。 此计算方法的物理意义是将群桩基础视为实体基础，其外轮廓为群桩外包线。如果上部荷载减去实体基础侧壁的极限侧摩阻力大于软弱下卧层修正后的承载力，则满足安全要求。对于软弱下卧层承载力验算公式着重说明四点：1) 验算

31、范围。规定在桩端平面以下受力层范围存在低于持力层承载力1/3的软弱下卧层。实际工程持力层下存在软弱土层是常见现象，只有当强度相差过大时才有必要验算。因下卧层地基承载力与桩端持力层差异过小，土体的塑性挤出和失稳也不致出现。2) 传至桩端平面的荷载，按扣除实体基础外表面总极限侧阻力的3/4而非1/2总极限侧阻力。这是主要考虑荷载传递机理，因为极限侧阻力不可能同时沿实体基础外表面发生，而是从上到下逐渐发挥。3) 桩端荷载扩散。持力层刚度愈大扩散角愈大，这是基本性状，这里所规定的的压力扩散角与建筑地基基础设计规范GB50007一致。4) 软弱下卧层承载力只进行深度修正，这是因为下卧层受压区应力分布并非

32、均匀，呈内大外小，不应作宽度修正；考虑到承台底面以上土已挖除且可能和土体脱空，因此修正深度从承台底部计算至软弱下卧层顶面。另外，既然是软弱下卧层，即多为软弱黏性土，故深度修正系数取1.0。【例题3】某一级预制桩基础，群桩持力层下有淤泥质粘土软弱下卧层，桩截面尺寸，C30混凝土，桩长15m，承台尺寸，承台底面埋深2.0m，土层分布与桩位置如图，承台上作用竖直轴力标准值,弯矩值，水平力；粘土，；粉土，地下水位位于承台底面；桩端至软弱下卧层顶面距离。试验算作用于软卧下卧层的承载力是否满足要求。【解】对于桩距的群桩，将桩和桩间土看成一个实体基础，基础软弱层顶面附加应力和自重应力之和应满足下式：和，查表

33、3可得，则软弱下卧层顶面附加应力为： 软弱下卧层经深度修正的地基承载力特征值：软弱下卧层顶面自重应力：软弱下卧层顶面总应力：，满足。本算例中容易出现的错误： Gk为基底以上基础自重，软弱下卧层顶面的总压力不包括水压力； 、为群桩外缘矩形面积的长、短边长，而不是承台边长； 注意正确理解规范中关于的含义，其中深度修正系数取1.0。、负摩阻力计算在一般情况下，桩受轴向荷载作用后，桩相对于桩侧土体作向下位移，使土对桩产生向上作用的摩擦力，称正摩擦力。但是，当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率大于桩的下沉时，桩侧土就相对于桩作向下位移，而使土对桩产生向下作用的摩阻力，即称为负摩阻力。桩的负摩阻力的发

34、生将使桩侧土的部分重力传递给桩，因此，负摩阻力不但不能成为桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外荷载，对入土深度相同的桩来说，若有负摩阻力发生，则桩的外荷载增大，桩的承载力相对降低，桩桩基沉降加大，这在桩基设计中应予以注意。桩的负摩阻力能否发生，主要看桩与桩周土的相对位移发展情况。桩的负摩阻力产生的原因有： 在桩基础附近地面大面堆载，引起地面沉降，对桩产生负摩阻力，对于桥头路堤高填土的桥台桩基础，地坪大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础，均要特别注意负摩阻力问题； 土层中抽取地下水或其它原因，地下水位下降，使土层产生自重固结下沉； 桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，土层产生自重固结下沉

35、； 桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产生很大的超孔隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉； 在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。从上述可见，当桩穿过软弱高压缩性土层而支承在坚硬的持力层上时最易发生桩的负摩阻力问题。规范推荐的计算方法如下：1桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。（1）对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力：（2）对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并可按下式验算基桩承载力：（3）当土层不均匀

36、或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。注：上两式中基桩的竖向承载力特征值只计中性点以下部分侧阻值和端阻值。2桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资料时可按下列规定计算：（1）中性点以上单桩承载力第i层土负摩阻力标准值，可按下列公式计算：当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时：当地面分布大面积荷载时：式中 第i层桩侧负摩阻力标准值；当按计算值大于正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行计算； 桩周第i层土负摩阻力系数，可按下表取值； 由土自重引起的桩周第i层土平均竖向有效应力；桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起； 桩

37、周第i层土平均竖向有效应力；、分别为第i计算土层和其上第e土层的重度，地下水位以下取浮重度；、第i层土、第e层土的厚度； p地面均布荷载。表4 负摩阻力系数土类饱和软土0.150.25黏性土、粉土0.250.40砂土0.350.50自重湿陷性黄土0.200.35注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较大值。 （2）考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：式中 n中性点以上土层数； 中性点以上第i层土层的厚度； 负摩阻力群桩效应系数；分别为纵横向桩的中心距； 中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值； 中性点以上桩周土层厚

38、度加权平均重度（地下水位以下取浮重度）； 对于单桩基础或按上式计算的群桩效应系数1时，取。 （3）中性点深度应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可参照下表确定。表5 中性点深度持力层性质黏性土、粉土中密以上砂砾石、卵石基石中性点深度比0.50.60.70.80.91.0注：1、分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度； 2桩穿过自重湿陷性黄土层时，可按表列值增大10%（持力层为基岩除外）； 3当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取； 4当桩周土层计算沉降量小于20mm时，应按表列值乘以0.40.8折减。【例题4】某端承灌注桩桩径1.0m，桩长16m，桩周土性参数如图所示

39、，地面大面积堆载，试计算由于负摩阻力产生的下拉荷载。解：根据表5，中性点深度比，黏土取0.25，粉土取0.30。中性点深度。根据公式计算中性点以上桩周土负摩阻力标准值则基桩下拉荷载【例题5】某灌注桩，桩径0.8m，桩顶位于地面下2m，桩长8m，土层参数见图，当水位从-2m降至-7m后，试求单桩负摩阻力引起的下拉荷载。解：地下水位下降中性点深度，饱和软土，黏性土，24m淤泥 ，47m淤泥质黏土，79.2m黏土下拉荷载对单桩，则（8）桩基沉降验算对于桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基，其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。桩基规范法实际上是一种实体基础法，它不考虑桩基侧面应力扩散作用，等效作用面

40、位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。然后按矩形浅基础的沉降计算方法计算实体基础沉降。理论和实践表明，对于群桩基础下的地基土应力，采用各向同性均质直线变形体理论将给出偏大的结果，因此规范给出桩基沉降计算经验系数作为等代实体基础基底附加压力的折减系数。桩基内任意点的最终沉降量可用角点法按下式计算： 式中 桩基最终沉降量； 采用布辛奈斯克（Boussinesq）解，按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量； 桩基沉降计算经验系数；桩基等效沉降系数；角点法计算点对应的矩形荷载分块数；第块矩形底面在荷载效应准永久组合下的附加压力（kPa）；桩基沉降计算深

41、度范围内所划分的土层数；等效作用底面以下第层土的压缩模量（MPa），采用地基土在自重压力至自重压力加附加作用时的压缩模量；桩端平面第块荷载作用面至第层土、第层土底面的距离（）；桩端平面第块荷载计算点至第层土、第层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按教材表2-19查取。桩基等效沉降系数按下式简化计算：式中 矩形布桩时的短边布桩数，当布桩不规则时按近似计算，当nb计算值小于1时，取nb=1；根据群桩不同距径比（桩中心距与桩径比）、长径比及基础长宽比由桩基规范附录E查出。分别为矩形承台的长、宽和总桩数。当布桩不规则时，等效距径比按下列公式近似计算：圆形桩： 方形桩： A桩基承台总面积； b方形桩截

42、面边长；当无当地可靠经验时，桩基沉降计算经验系数可按表3选用。表6 桩基沉降计算经验系数（MPa）10152035501.20.90.650.500.40注：1 为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值：，式中为第i层土附加压力系数沿土层厚度的积分值，可近似按分块面积计算； 2 可根据内插取值。 计算矩形桩基中点沉降时，桩基沉降量按可下式简化计算：式中平均附加应力系数，根据矩形长宽比a/b及深宽比查规范附录D表D.0.1-2；在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加压力。桩基沉降计算深度应按应力比法确定，即计算深度处处的附加应力与土的自重应力应符合下式要求：式中附加应力系数根据角点法划分的矩形长宽比

43、及深宽比查教材表3-2。桩基沉降计算公式与习惯使用的等代实体深基础分层总和法基本相同，仅增加一个等效沉降系数。其中要注意的是：等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩基承台投影面积，等效作用附加压力取承台底附加压力，等效作用面以下（等代实体深基底以下）的应力分布按弹性半空间Boussinesq解确定，应力系数为角点下平均附加应力系数。各分层沉降量，其中为有效作用面至层层底的深度；为按计算分块长宽比及深宽比、，由桩基规范附录D确定。p0为承台底面荷载效应准永久组合附加压力，将其作用于桩端等效作用面。【例题6】某建筑物，建筑桩基安全等级为二级，场地土层土性如下表所示，柱下桩基础采用9（33）根预制

44、桩，桩长22m，截面积0.40.4m，桩间距2.0m，承台面积4.84.8m2，承台埋深2.0m，地下水位埋深0.5m。假设作用于承台底面准永久组合的竖向力Fk=8778kN。计算沉降压缩层厚度为9.6m，桩基沉降计算经验系数y1.5，桩基承载力满足规范要求。问：用等效作用实体深基础计算桩基的最终沉降量s为（ ）。A. 12mm B. 46mmC. 48mm D. 151mm场地地层条件及主要土层物理力学指标层序土层名称层底深度（m）厚度（m）含水量天然重度孔隙比塑性指数强度指标（固快）压缩模量桩极限侧阻力标准值w（）g0（kN/m3）eIpc（kPa）j（）Es（MPa）qsik（kPa）填

45、 土1.201.2018.0粉质粘土2.000.8031.718.00.9218.323.017.0淤泥质粘土12.0010.0046.617.01.3420.313.08.528-1粘 土22.7010.703818.01.0819.718.014.04.555-2粉 砂28.806.103019.00.785.029.015.00100-3粉质粘土35.306.5034.018.50.9516.215.022.06.00-2粉 砂40.004.702720.00.702.034.530.00【答案】B【解】桩基础的持力层为-2层。桩基沉降按下式计算：根据JGJ942008规范表E，得用应力

46、面积法计算沉降的过程见下表。沉降计算表层序桩端下Z（m）l/bZ/bEsi(MPa)(mm)(mm)01.0040.251.00-24.81.02.040.17640.69843.3523.3521589.4-39.61.04.040.11140.44564.2780.926661.7151.1s1.50.2026151.1=45.9mm本算例中容易出现的错误： 计算沉降要用附加压力； 平均附加应力系数计算要用角点法，平均附加应力系数与附加应力系数a不同； 等效作用实体深基础法与一般实体深基础法的区别。（9）、承台计算承台的作用是将桩联结成一个整体，并把建筑物的荷载传到桩上，因而承台应有足够的

47、强度和刚度。桩基承台厚度应满足柱（墙）对承台和基桩对承台的冲切承载力要求。模型试验研究表明，柱下独立桩基在配筋不足的情况下将产生弯曲破坏。所以，作为一种地下的钢筋混凝土构件，承台内力计算包括：受弯计算、受剪计算、受冲切计算、局部承压计算，必要时需对承台的抗裂性和变形进行验算。、受冲切计算 若承台有效高度不足，将产生冲切破坏。其破坏方式可分为沿柱（墙）边的冲切和单一基桩对承台的冲切两类。 冲切破坏锥体采用自柱（墙）边和承台变阶处至桩顶边缘连线所构成的截锥体，锥体斜面与承台底面之夹角不小于45，如上图：式中 不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； 承台混凝土抗

48、拉强度设计值；承台受冲切承载力截面高度影响系数,当时，=1.0，时，=0.9，其间按线性内插法取值； 承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长； 承台冲切破坏锥体的有效高度；柱（墙）冲切系数；l冲跨比，l=a0/h0，a0为柱（墙）边或承台变阶处到桩边的水平距离；当l0.25时时，取l=0.25，当l1.0时，取l=1.0。 F不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下柱（墙）底的竖向荷载设计值；不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下冲切破坏锥体范围内各基桩的反力设计值之和；对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算（如上图）：式中 冲切系数，由公式求得，；均应满足0.251.0的要

49、求。 分别为方向柱截面的边长； 、分别为方向承台柱边至最近桩边的水平距离；对于柱下矩形独立阶形承台受上阶冲切的承载力可按下列公式计算（如上图）：式中 冲切系数，由公式求得，；均应满足0.251.0的要求。 分别为方向承台上阶的边长； 、分别为方向承台上阶边至最近桩边的水平距离；对于圆柱和圆桩，计算时应将其截面换算成方柱及方桩，即取换算柱截面边长（为圆柱直径），换算桩截面边长（d为圆桩直径）。对于柱下两桩承台，宜按深受弯构件（，为两桩净距）计算受弯、受剪承载力，不需要进行受冲切承载力计算。对于位于柱（墙）冲切破坏锥体以外的基桩，可按下列规定计算承台受基桩冲切的承载力：四桩（含四桩）以上承台受角柱

50、冲切的承载力按下列公式计算： 式中 不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下角桩（含复合基桩）反力设计值；角桩冲切系数；角桩冲跨比，；其值均应满足0.251.0的要求； 从角桩内边缘至承台外边缘的距离； 从承台底角桩顶内边缘引冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱（墙）或承台变阶处位于线以内时，则取由柱（墙）边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线； 承台外边缘的有效高度。、承台受剪计算由于剪切破坏面通常发生在柱边（墙边）与桩边连线形成的贯通承台的斜截面处，因而受剪计算斜截面取在柱边处。当柱（墙）承台悬挑边有多排基桩时，应对多个斜截面的受剪承载力进行计算。所以，规范规定：柱（墙

51、）下桩基承台，应分别对柱（墙）边、变阶处和桩边联线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。当承台悬挑边有多排基桩形成多个斜截面时，应对每个斜截面的受剪承载力进行验算。 桩基承台斜截面的受剪承载力计算截面为通过柱边（墙边）和桩边连线形成的斜截面（见下图）。柱下独立桩基承台斜截面受剪承载力应按下列规定计算：1)承台斜截面受剪承载力可按下列公式计算：式中， 不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下，斜截面的最大剪力设计值； 混凝土轴心抗拉强度设计值； 承台计算截面处的计算宽度；承台剪切系数； 承台计算截面处的计算高度； 计算截面的剪跨比，此处，为柱边（墙边）或承台变阶处至方向计算一排桩的桩边的水

52、平距离，当时，取；当时，取；受剪切承载力截面高度影响系数；当时，取；当时，取；其间按线性内插法取值。 当柱边（墙边）外有多排桩形成多个剪切斜截面时，对每一个斜截面都应进行受剪承载力计算。 2）对于阶梯形承台应分别在变阶处（A1-A1,B1-B1）及柱边处（A2-A2,B2-B2）进行斜截面受剪计算，如上图所示。计算变阶处截面A1-A1,B1-B1处的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度为h10，截面计算宽度分别为by1和bx1。计算柱边截面A2-A2,B2-B2处的斜截面受剪承载力时，其截面有效高度为h10+ h20，截面计算宽度分别为：对于A2-A2：对于B2-B2：3）对于锥形承台应对变阶处及柱边