第四章 桩基础设计计算(3)

1、5承台的设计计算承台的设计计算 承台是一种板式结构，是在成桩后现浇混凝土形成。承台是一种板式结构，是在成桩后现浇混凝土形成。它的作用是将各基桩联结成整体，将上部结构及墩台的荷它的作用是将各基桩联结成整体，将上部结构及墩台的荷载传递给各基桩。载传递给各基桩。承台设计内容主要包括：承台设计内容主要包括： 确定承台材料（等级、规格、标准）；确定承台材料（等级、规格、标准）；形状及平面尺寸（与基桩的布置等有关）；形状及平面尺寸（与基桩的布置等有关）；承台高度及底面标高（与土层分布、水文条件、构造要承台高度及底面标高（与土层分布、水文条件、构造要 求、强度条件等因素有关）；求、强度条件等因素有关）； 强

2、度验算（满足承台的强度、刚度、耐久性要求）；强度验算（满足承台的强度、刚度、耐久性要求）； 符合构造要求（与设计、施工等因素有关）。符合构造要求（与设计、施工等因素有关）。 除强度验算外，上述各项均可根据本章前述有关内容除强度验算外，上述各项均可根据本章前述有关内容初步拟定，经验算后若不能满足有关要求，仍须修改设计，初步拟定，经验算后若不能满足有关要求，仍须修改设计，直至满足为止。直至满足为止。 承台强度验算按极限状态设计，强度验算的主要验算承台强度验算按极限状态设计，强度验算的主要验算内容有：内容有： 承台局部受压；承台局部受压； 抗冲切验算；抗冲切验算； 底板抗弯强度验算及配筋计算；底板抗

3、弯强度验算及配筋计算； 抗剪切强度验算。抗剪切强度验算。 桩顶承台混凝土局部受压验算桩顶承台混凝土局部受压验算 基本概念基本概念 对于桩顶直接埋入承台的预制桩，在很多情况下承台对于桩顶直接埋入承台的预制桩，在很多情况下承台混凝土标号低于桩身混凝土标号，为确保承台不破坏，应混凝土标号低于桩身混凝土标号，为确保承台不破坏，应验算桩顶处承台混凝土的局部受压强度。验算桩顶处承台混凝土的局部受压强度。 校核方法校核方法0结构重要度系数（根据建筑物重要性分为三级，分结构重要度系数（根据建筑物重要性分为三级，分别取：别取：1.1、1.0、0.9）；）；Nd局部承压面积上局部压力设计值（一般取桩的最大局部承压

4、面积上局部压力设计值（一般取桩的最大轴向力）；轴向力）；lbcdldAAfAN,9 . 00混凝土局部承压强度提高系数混凝土局部承压强度提高系数fcd混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；Al混凝土局部承压面积（取承台内基桩桩顶横截面面混凝土局部承压面积（取承台内基桩桩顶横截面面积）；积）；Ab局部承压时的计算底面积，可以参照钢筋混凝土构局部承压时的计算底面积，可以参照钢筋混凝土构件进行计算。件进行计算。局部承压不能满足要求时，应在承台内桩的顶面以上设置局部承压不能满足要求时，应在承台内桩的顶面以上设置12层钢筋网片（层钢筋网片（P.168）。）。 埋入承台部分桩顶处桩侧与承台混

5、凝土受压验算埋入承台部分桩顶处桩侧与承台混凝土受压验算承台底板底面处的桩截面上的荷载：轴向力承台底板底面处的桩截面上的荷载：轴向力Pi、弯矩、弯矩Mi、剪力剪力Qi 桩顶承台混凝土局部受压验算主要是验算在轴向力桩顶承台混凝土局部受压验算主要是验算在轴向力Pi作用下的混凝土局部承压强度，在考虑弯矩作用下的混凝土局部承压强度，在考虑弯矩Mi、剪力、剪力Qi的的作用时，应考虑承台侧面由于弯矩与剪力而产生侧向压力作用时，应考虑承台侧面由于弯矩与剪力而产生侧向压力的作用下的局部承压强度。的作用下的局部承压强度。 如图示，假定桩伸入承台长度为如图示，假定桩伸入承台长度为l1，则作用于中心处，则作用于中心处

6、的弯矩：的弯矩：dlldllMi1111113222132221 maxdlMi2116max 在在Qi的作用下，的作用下，考虑桩截面形状对桩侧应力的影响系数，圆桩考虑桩截面形状对桩侧应力的影响系数，圆桩=1.27；方桩方桩=1.0。 dlQdlQii1221maxmax 桩侧与承台混凝土受压验算：桩侧与承台混凝土受压验算：fcd桩顶或承台混凝土的抗压强度设计值（取两者强度桩顶或承台混凝土的抗压强度设计值（取两者强度等级低者）等级低者）0桥梁结构重要性系数。桥梁结构重要性系数。 021 cdfmaxmaxmax 承台悬出部分验算承台悬出部分验算 承台悬出墩身外，边桩中心位于墩身底面以外，且承台

7、悬出墩身外，边桩中心位于墩身底面以外，且墩墩台柱边缘至外排桩中心的距离大于承台高度台柱边缘至外排桩中心的距离大于承台高度时，应验算在时，应验算在承台悬出部分的桩对承台的作用，一般可近似地按承台底承台悬出部分的桩对承台的作用，一般可近似地按承台底板悬出部分为悬臂梁进行计算。板悬出部分为悬臂梁进行计算。 承台的抗冲切承载力验算承台的抗冲切承载力验算 墩、台柱下冲切破坏验算墩、台柱下冲切破坏验算 承台周边桩向上冲切破坏验算承台周边桩向上冲切破坏验算 墩、台柱下冲切破坏验算墩、台柱下冲切破坏验算 沿墩台柱向下冲切的破坏锥体采用自墩台柱边缘至相沿墩台柱向下冲切的破坏锥体采用自墩台柱边缘至相应桩顶边缘连线

8、构成冲切锥体；桩顶位于承台顶面以下应桩顶边缘连线构成冲切锥体；桩顶位于承台顶面以下1 1倍倍有效高度有效高度h h0 0处。处。 冲切锥体斜面与水平面的夹角冲切锥体斜面与水平面的夹角45； 冲切锥体斜面与水平面的夹角冲切锥体斜面与水平面的夹角45时，取时，取45计算。计算。 墩台柱向下冲切承台的冲切承载力验算公式（矩形承墩台柱向下冲切承台的冲切承载力验算公式（矩形承台）：台）： 20212021226000.)()(.yPYxPXxxPYyyPXtdidababhfF 、Fid作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值，可取墩台作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值，可取墩台柱的竖向力设计值（包括承台破坏

9、锥体的重力）减去冲切柱的竖向力设计值（包括承台破坏锥体的重力）减去冲切锥体范围内桩的反力设计值；锥体范围内桩的反力设计值；bx、by墩台柱作用面积的边长；墩台柱作用面积的边长；ax、ay冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距离，即墩台柱边缘到桩内边缘的水平距离，离，即墩台柱边缘到桩内边缘的水平距离，ax、ayh0；x、y冲跨比；冲跨比；当当 取取 与冲跨比与冲跨比x、y对应的冲切承载力系数；对应的冲切承载力系数；ftd混凝土轴心抗拉强度设计值。混凝土轴心抗拉强度设计值。00hahayyxx 、002 . 02 . 0hahayx 、002 . 02

10、 . 0hahayx 、PYPX 、 承台周边桩向上冲切破坏验算承台周边桩向上冲切破坏验算 指墩台柱向下冲切破坏锥体以外的周边桩（角桩或边指墩台柱向下冲切破坏锥体以外的周边桩（角桩或边桩），向上冲切承台的冲切承载力验算。一般有两种情况：桩），向上冲切承台的冲切承载力验算。一般有两种情况：u 角桩冲切承载力验算角桩冲切承载力验算Fld角桩竖向力设计值；角桩竖向力设计值；bx、by承台边缘至桩内边缘的水平距离；承台边缘至桩内边缘的水平距离；20802080226000.)()(.yPYxPXxxPYyyPXtdldababhfF 、ax、ay冲跨，桩边缘至相应柱或墩台柱边缘的水平距离，冲跨，桩边缘

11、至相应柱或墩台柱边缘的水平距离，ax、ayh0；x、y冲跨比；冲跨比；当当 取取 与冲跨比与冲跨比x、y对应的冲切承载力系数；对应的冲切承载力系数；v 边桩冲切承载力验算（边桩冲切承载力验算（ ）Fld边桩竖向力设计值；边桩竖向力设计值；bx承台边缘至桩内边缘的水平距离；承台边缘至桩内边缘的水平距离；00hahayyxx 、002 . 02 . 0hahayx 、002 . 02 . 0hahayx 、PYPX、bhby 02)(.)(.xxpPXtdldabhbhfF2667060000 bp方桩的边长；方桩的边长；ax冲跨，桩边缘至相应墩台柱边缘的水平距离，冲跨，桩边缘至相应墩台柱边缘的水

12、平距离，axh0； 注意问题注意问题u 计算圆形桩时，将圆形截面换算成边长为计算圆形桩时，将圆形截面换算成边长为0.8倍桩径的方倍桩径的方形桩：形桩：b=0.8d；v 对于锥形承台，沿墩台柱边冲切验算式中的对于锥形承台，沿墩台柱边冲切验算式中的h0取沿墩台取沿墩台柱边缘垂直截面的承台有效高度；柱边缘垂直截面的承台有效高度；w 对于锥形承台，角桩、边桩冲切验算式中的对于锥形承台，角桩、边桩冲切验算式中的h0取承台边取承台边缘截面的有效高度。缘截面的有效高度。 承台悬臂抗弯验算承台悬臂抗弯验算 按现行按现行公路钢筋混凝土桥梁设计规范公路钢筋混凝土桥梁设计规范规定，当承规定，当承台下外排桩中心距墩台

13、身边缘距离大于承台高度时，承台台下外排桩中心距墩台身边缘距离大于承台高度时，承台正截面（两个方向）的抗弯承载力可作为悬臂梁按一字正截面（两个方向）的抗弯承载力可作为悬臂梁按一字“梁式体系梁式体系” 进行验算。进行验算。 承台抗弯验算截面取承台悬出部分墩身底边缘截面承台抗弯验算截面取承台悬出部分墩身底边缘截面（前图中（前图中-截面）。截面）。 上缘承台混凝土抗压强度验算：上缘承台混凝土抗压强度验算：M1悬出部分各桩桩顶轴向力（承台底面处）悬出部分各桩桩顶轴向力（承台底面处）Pi对验算对验算截面的计算弯矩设计值；截面的计算弯矩设计值；M2悬出部分承台自重及上面土重、水柱重对验算截面悬出部分承台自重

14、及上面土重、水柱重对验算截面的计算弯矩设计值；的计算弯矩设计值；Wh承台验算截面对混凝土受压边缘的换算截面抵抗矩；承台验算截面对混凝土受压边缘的换算截面抵抗矩；fcd混凝土抗压强度设计值；混凝土抗压强度设计值；0桥梁结构的重要性系数。桥梁结构的重要性系数。021 /cdhfWMM 下缘钢筋抗拉强度验算：下缘钢筋抗拉强度验算：Wg承台验算截面对受拉钢筋重心处的换算截面抵抗矩；承台验算截面对受拉钢筋重心处的换算截面抵抗矩；fsd钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；021/sdgfWMM 承台斜截面验算承台斜截面验算承台斜截面抗剪承载力验算：承台斜截面抗剪承载力验算：Nid承台悬臂下面每排桩的竖

15、向力设计值，取其中一根承台悬臂下面每排桩的竖向力设计值，取其中一根最大值乘以该排桩的根数；最大值乘以该排桩的根数；G验算截面以外承台悬出部分自重及其上水柱、土柱重验算截面以外承台悬出部分自重及其上水柱、土柱重力设计值；力设计值；fc u，k边长边长150mm混凝土立方体抗压强度标准值混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；）；0406021090hbmfPGNskcuid).(.)(, P斜截面内纵向受拉钢筋百分率：斜截面内纵向受拉钢筋百分率： P=100，=As/bh0，P2.5 取取 P=2.5；As承台截面计算宽度内纵向受拉钢筋截面面积。承台截面计算宽度内纵向受拉钢筋截面面积。m剪跨比：剪

16、跨比： 当当m0.5时，取时，取m=0.5axi、ayi沿沿x轴、轴、y轴墩台边缘至计算斜截面外侧第轴墩台边缘至计算斜截面外侧第i排桩排桩边缘的距离；当为圆形截面桩时，可换算为边长等于边缘的距离；当为圆形截面桩时，可换算为边长等于0.8倍倍圆桩直径的方形截面桩进行计算；圆桩直径的方形截面桩进行计算；bs承台计算宽度；承台计算宽度；h0承台有效高度。承台有效高度。00hamhamyixi 或注意事项：当承台的同方向可作出多个斜截面破坏面时，应分别对每个注意事项：当承台的同方向可作出多个斜截面破坏面时，应分别对每个斜截面进行抗剪承载力计算。斜截面进行抗剪承载力计算。 承台配筋计算承台配筋计算 承台

17、配筋按墩台柱边缘截面为计算截面，算出该截面承台配筋按墩台柱边缘截面为计算截面，算出该截面的最大弯矩，并按钢筋混凝土单筋截面进行配筋。的最大弯矩，并按钢筋混凝土单筋截面进行配筋。Mxcd、Mycd分别对分别对x、y方向计算方向计算截面所产生的弯矩；截面所产生的弯矩；Nid 计算截面外侧第计算截面外侧第i排桩的竖向力设计值，取该排桩数排桩的竖向力设计值，取该排桩数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值；乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值；xci、yci第第i排桩中心到计算截面距离。排桩中心到计算截面距离。ciidxNMyNMycdciidxcd注意事项：在确定承台的验算截面弯矩后，可根据钢筋混凝注意事项：

18、在确定承台的验算截面弯矩后，可根据钢筋混凝土矩形截面受弯构件进行纵向与横向配筋计算。土矩形截面受弯构件进行纵向与横向配筋计算。 承台板按承台板按“撑杆撑杆-系杆系杆”模式计算配筋模式计算配筋 按现行按现行公路钢筋混凝土桥梁设计规范公路钢筋混凝土桥梁设计规范规定，当外规定，当外排桩中心距墩台柱边缘的距离排桩中心距墩台柱边缘的距离承台高度，则承台属于短悬承台高度，则承台属于短悬臂结构，可按臂结构，可按“撑杆撑杆-系杆系杆”的比拟桁架模式进行配筋计算。的比拟桁架模式进行配筋计算。 基本原理基本原理 将尺寸较小的墩身，看成是以集中力的形式作用于承将尺寸较小的墩身，看成是以集中力的形式作用于承台上，以拉

19、杆模拟受拉钢筋，以抗压撑杆模拟主应力轨迹，台上，以拉杆模拟受拉钢筋，以抗压撑杆模拟主应力轨迹，将墩身作用的荷载将墩身作用的荷载N，通过抗压撑杆将推力传到桩上，而，通过抗压撑杆将推力传到桩上，而要维持桩顶节点的静力平衡，则必须有一比拟拉杆来承受要维持桩顶节点的静力平衡，则必须有一比拟拉杆来承受水平力水平力 T，而，而 T 由承台底面的受拉钢筋来承受。由承台底面的受拉钢筋来承受。 计算方法计算方法根据图示算例：根据图示算例：l承台计算跨径（桩的中心承台计算跨径（桩的中心距离）的一半；距离）的一半；h0承台顶面至拟设的下层承台顶面至拟设的下层钢筋重心的距离，即承台的有钢筋重心的距离，即承台的有效高度

20、；效高度； 0022/hNlThlNT 承台短悬臂按承台短悬臂按“撑杆撑杆-系杆系杆”模型计算撑杆的抗压承载力模型计算撑杆的抗压承载力：Did撑杆压力设计值：撑杆压力设计值：N1d、N2d分别为承台悬臂下面分别为承台悬臂下面“1”排桩和排桩和“2”排桩内排桩内该排桩的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值，在上该排桩的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值，在上式中校核式中校核Did时，取时，取D1d、D2d中两者较大者。中两者较大者。cdsidfbtD0 dshhbtEATfffaiaiissidkcukcuscd60020480304431211 cossincot.,.,222111sin,

21、sinddddNDND 撑杆的抗压承载力主撑杆的抗压承载力主要与承台的厚度有关要与承台的厚度有关fcd，s撑杆混凝土轴心抗压强度设计值；撑杆混凝土轴心抗压强度设计值；t撑杆计算高度；撑杆计算高度；bs撑杆计算宽度，取承台计算宽度；撑杆计算宽度，取承台计算宽度；b桩的计算宽度，方桩取桩边长，圆桩按桩的计算宽度，方桩取桩边长，圆桩按0.8d0.8d换算成方换算成方桩；桩；fcu，k边长为边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值；的混凝土立方体抗压强度标准值；Tid与撑杆相应的系杆拉力设计值：与撑杆相应的系杆拉力设计值：As在撑杆计算宽度在撑杆计算宽度bs范围内系杆钢筋截面积；范围内系杆钢筋截面

22、积；222111 tan,tanddddNTNTs系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离；系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离；d系杆钢筋直径，当采用不同直径钢筋时，系杆钢筋直径，当采用不同直径钢筋时，d取加权平取加权平均值；均值；i撑杆压力线与系杆拉力线间的夹角：撑杆压力线与系杆拉力线间的夹角：h0承台有效高度；承台有效高度；a撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离，撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离，取取a=0.15h0；x1、x2桩中心至墩台边缘的距离。桩中心至墩台边缘的距离。 202101xahxaharctan,arctan 承台短悬臂按承台短悬臂按“撑杆撑杆-系杆系杆

23、”模型计算系杆的抗拉承载力：模型计算系杆的抗拉承载力：Tid系杆拉力设计值，取系杆拉力设计值，取 T1d、T2d 中较大者；中较大者；fsd系杆钢筋抗拉强度设计值。系杆钢筋抗拉强度设计值。 注意事项：注意事项：u 在垂直于系杆的承台全宽内，系杆钢筋布置应符合在垂直于系杆的承台全宽内，系杆钢筋布置应符合公公路基规路基规、公路钢规公路钢规要求；要求；v 在系杆计算宽度在系杆计算宽度bs内的钢筋截面面积应符合受弯构件受内的钢筋截面面积应符合受弯构件受拉钢筋最小配筋百分率。拉钢筋最小配筋百分率。ssdidAfT 0系杆的抗拉承载力主要与系杆的抗拉承载力主要与承台底面的受拉钢筋有关承台底面的受拉钢筋有关

24、5桩基础设计桩基础设计 收集资料收集资料 上部结构形式与使用要求；上部结构形式与使用要求； 结构的设计技术标准；结构的设计技术标准； 荷载的性质与大小；荷载的性质与大小； 地质与水文资料；地质与水文资料； 材料供应与施工条件。材料供应与施工条件。根据上述资料，先初步拟定设计方案（包括基桩类型、桩径、桩数、桩长、根据上述资料，先初步拟定设计方案（包括基桩类型、桩径、桩数、桩长、桩的平面布置等），进行各项验算（包括基桩、承台及桩基础整体的强度、桩的平面布置等），进行各项验算（包括基桩、承台及桩基础整体的强度、稳定、变形等），再进行必要的修改，直至符合设计要求为止，同时考虑稳定、变形等），再进行必要

25、的修改，直至符合设计要求为止，同时考虑一定的经济合理性，最后得到一个比较好的设计方案。一定的经济合理性，最后得到一个比较好的设计方案。 桩基础类型的选择桩基础类型的选择 承台底面标高的拟定；承台底面标高的拟定； 基桩形式的选择；基桩形式的选择； 桩基础形式的选择。桩基础形式的选择。 承台底面标高的拟定承台底面标高的拟定 基本原则基本原则承台底面的标高应根据桩的受力情况，桩承台底面的标高应根据桩的受力情况，桩的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。 低承台桩基础的特点与适用性低承台桩基础的特点与适用性稳定性好、但需要水稳定性好、但需要水下施工。下施工。

26、u 季节性河流；季节性河流；v 冲刷小的河流；冲刷小的河流；w 岸滩上的墩台；岸滩上的墩台；x 旱地上其他结构物基础。旱地上其他结构物基础。 高承台桩基础的特点与适用性高承台桩基础的特点与适用性避免水下施工，但受避免水下施工，但受力条件复杂，整体稳定性差。力条件复杂，整体稳定性差。u 常年有流水；常年有流水；v 河流冲刷较深；河流冲刷较深；w 水位较高；水位较高；x 施工排水困难。施工排水困难。 其他应考虑的因素其他应考虑的因素u 有冻土时承台底面应位于冻结线有冻土时承台底面应位于冻结线0.25m；v 承台位于水下，在有流冰的河道，承台底面应位于最低承台位于水下，在有流冰的河道，承台底面应位于

27、最低冰层底面以下冰层底面以下0.25m；w 作用在桩基础上的水平力或弯矩较大，或桩侧土质较差作用在桩基础上的水平力或弯矩较大，或桩侧土质较差时应适当降低承台底标高；时应适当降低承台底标高；x 为减少桩身内力，可适当降低承台底标高；为减少桩身内力，可适当降低承台底标高；y 为节省墩台材料用量，可适当提高承台底面标高。为节省墩台材料用量，可适当提高承台底面标高。 基桩形式的选择基桩形式的选择 基本依据基本依据地质和受力情况。地质和受力情况。 不同桩形的特征：不同桩形的特征：u 端承桩端承桩单桩承载力大、沉降变形小、桩基础稳定性单桩承载力大、沉降变形小、桩基础稳定性好。好。v 摩擦桩摩擦桩单桩承载力

28、较小、沉降变形大。单桩承载力较小、沉降变形大。w 嵌岩桩嵌岩桩单桩承载力大、能承受较大水平荷载、整体单桩承载力大、能承受较大水平荷载、整体稳定性较好。稳定性较好。 不同桩形的适用性：不同桩形的适用性：u 端承桩端承桩基岩埋深较浅，上部荷载较大；基岩埋深较浅，上部荷载较大；v 摩擦桩摩擦桩基岩埋深较深，受施工条件限制无法采用柱基岩埋深较深，受施工条件限制无法采用柱承桩；承桩；w 嵌岩桩嵌岩桩基岩覆盖层较薄、水平荷载较大。基岩覆盖层较薄、水平荷载较大。 嵌岩桩的计算嵌岩桩的计算u 计算原则计算原则 嵌入基岩的深度与桩嵌固处的内力及桩周岩石强度有关，嵌入基岩的深度与桩嵌固处的内力及桩周岩石强度有关，

29、应分别考虑弯矩和轴向力的要求，由要求较大的来控制设应分别考虑弯矩和轴向力的要求，由要求较大的来控制设计深度。计深度。v 计算假定计算假定忽略嵌固处水平剪力的影响，桩在岩层表面处弯矩忽略嵌固处水平剪力的影响，桩在岩层表面处弯矩MB作作用下，绕嵌入深度用下，绕嵌入深度h的的1/2处转动；处转动；不计桩底与岩石间的摩擦力（偏于安全）；不计桩底与岩石间的摩擦力（偏于安全）；不考虑桩底抵抗弯矩，不考虑桩底抵抗弯矩，MB由桩侧岩层产生的水平抗力平由桩侧岩层产生的水平抗力平衡；衡；桩侧为圆柱状曲面，四周受力不均匀，假定最大应力为桩侧为圆柱状曲面，四周受力不均匀，假定最大应力为平均应力的平均应力的1.27倍。

30、倍。w 验算方法验算方法 根据以上假定，由静力平衡条件（根据以上假定，由静力平衡条件（M=0），可得到：），可得到：（其中，一侧总作用荷载（其中，一侧总作用荷载 = ，距转动中心力臂，距转动中心力臂= ，考虑两侧总力矩，所以再乘以，考虑两侧总力矩，所以再乘以2） 271632227121.maxmaxdMhhhdMHH 227121hd .max 3h 为保证桩在岩层中嵌固牢靠，对桩周岩层产生的最大为保证桩在岩层中嵌固牢靠，对桩周岩层产生的最大侧向压应力侧向压应力max岩石的侧向容许抗力岩石的侧向容许抗力 ，由此，由此得到圆形截面柱桩嵌入岩层的最小深度：得到圆形截面柱桩嵌入岩层的最小深度：K安

31、全系数，安全系数，K= =2；h柱桩嵌入岩层的最小深度；柱桩嵌入岩层的最小深度；d嵌岩桩嵌岩部分的设计直径；嵌岩桩嵌岩部分的设计直径；MH在岩层顶面处的桩身弯矩；在岩层顶面处的桩身弯矩；cRK 1dRMhcH 066. 0岩石垂直极限抗压强度换算为水平极限抗压强度的折岩石垂直极限抗压强度换算为水平极限抗压强度的折减系数，减系数，=0.51.0，岩层侧面节理发达的取小值，节理不，岩层侧面节理发达的取小值，节理不发达的取大值；发达的取大值；RC天然湿度的岩石单轴抗压强度。天然湿度的岩石单轴抗压强度。x 注意问题注意问题考虑桩底轴向力计算嵌岩深度时，可按嵌岩桩单桩承载考虑桩底轴向力计算嵌岩深度时，可

32、按嵌岩桩单桩承载力公式计算；力公式计算；为保证嵌固稳定，计算的嵌固深度不包括风化层；为保证嵌固稳定，计算的嵌固深度不包括风化层；嵌入岩层的最小深度嵌入岩层的最小深度0.5m。 桩基础形式的选择桩基础形式的选择 主要影响因素主要影响因素受力条件、桩数、桩长等。受力条件、桩数、桩长等。 单排桩的特点与适用性单排桩的特点与适用性能较好地与柱式墩台结构形能较好地与柱式墩台结构形式配合，节省工程量，减小竖向荷载。但整体稳定性较差、式配合，节省工程量，减小竖向荷载。但整体稳定性较差、抗弯刚度小、水平承载力低，水平位移大。抗弯刚度小、水平承载力低，水平位移大。 桥跨不大；桥跨不大； 桥高较矮；桥高较矮； 单

33、桩承载力较大，桩数较少。单桩承载力较大，桩数较少。 多排桩的特点与适用性多排桩的特点与适用性整体稳定性好、抗弯刚度大、整体稳定性好、抗弯刚度大、水平承载力大、水平位移小，但要求承台尺寸大，施工困水平承载力大、水平位移小，但要求承台尺寸大，施工困难。难。 较高的桥台；较高的桥台； 拱桥桥台；拱桥桥台； 制动墩；制动墩； 单向水平推力墩。单向水平推力墩。 桩径、桩长的拟定桩径、桩长的拟定 主要考虑因素主要考虑因素荷载大小、土层分布与性质、桩周土荷载大小、土层分布与性质、桩周土阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长细比、施工设备阻力状况、桩基类型与结构特点、桩的长细比、施工设备与条件等，结合考虑经济合

34、理性。与条件等，结合考虑经济合理性。 桩径的拟定桩径的拟定当桩的类型选定后，桩的截面尺寸可根当桩的类型选定后，桩的截面尺寸可根据各类桩的特点与常用尺寸，并考虑上述因素选定。据各类桩的特点与常用尺寸，并考虑上述因素选定。 桩长的拟定桩长的拟定与与持力层持力层的选定有密切的关系。可按地的选定有密切的关系。可按地质条件初步拟定持力层并确定桩长，并通过承载力、变形、质条件初步拟定持力层并确定桩长，并通过承载力、变形、稳定性验算对所选桩长进行校核。稳定性验算对所选桩长进行校核。 拟定桩长的基本原则拟定桩长的基本原则 持力层选择持力层选择 岩基或坚硬土层；岩基或坚硬土层； 压缩性低或强度较高的土；压缩性低

35、或强度较高的土； 避免选择软土层或距离软土层太近的土层作为持力层。避免选择软土层或距离软土层太近的土层作为持力层。 摩擦桩的桩长不宜太短，一般摩擦桩长摩擦桩的桩长不宜太短，一般摩擦桩长4m； 摩擦桩底端应进入持力层一定深度，一般摩擦桩底端应进入持力层一定深度，一般1m。 桩的根数估算及平面布置桩的根数估算及平面布置 桩的根数估算桩的根数估算 桩长可定桩长可定 在已定持力层情况下，桩长已经拟定，可根据土层分布在已定持力层情况下，桩长已经拟定，可根据土层分布及土质条件确定单桩承载力及土质条件确定单桩承载力Ra，由下式估算桩数：，由下式估算桩数：N作用在承台底面上的竖向荷载；作用在承台底面上的竖向荷

36、载；考虑偏心荷载时各桩受力不等而增加桩数的经验系数，考虑偏心荷载时各桩受力不等而增加桩数的经验系数，一般取一般取=1.11.2。aRNn 桩长不可定桩长不可定 各土层情况比较接近，无明显持力层。可先拟定桩数、各土层情况比较接近，无明显持力层。可先拟定桩数、桩的布置、承台尺寸等，然后计算基桩所受荷载，再根据桩的布置、承台尺寸等，然后计算基桩所受荷载，再根据单桩轴向容许承载力反算桩长。单桩轴向容许承载力反算桩长。u 中心荷载：中心荷载：v 单向偏心荷载：单向偏心荷载：w 双向偏心荷载：双向偏心荷载： 验算时，令，其中验算时，令，其中 Pimax 为基桩最大竖向力，为基桩最大竖向力，K 为荷载为荷载

37、组合系数，由此反算出所需桩长。组合系数，由此反算出所需桩长。 nNPi2iiyixxMnNP22iixiiyiyyMxxMnNP 桩的间距桩的间距考虑桩与桩侧土的共同作用条件及施工，对桩距的规定：考虑桩与桩侧土的共同作用条件及施工，对桩距的规定： 钻（挖）孔灌注桩：钻（挖）孔灌注桩： 摩擦桩的中心距摩擦桩的中心距2.52.5倍成孔直径；倍成孔直径； 支承或嵌固在岩层的柱桩的中心距支承或嵌固在岩层的柱桩的中心距2.02.0倍成孔直径；倍成孔直径； 矩形为边长，桩的最大中心距一般不超过矩形为边长，桩的最大中心距一般不超过56倍桩径。倍桩径。 打入桩的中心距打入桩的中心距3.0倍桩径，在软土地基可适

38、当增大。倍桩径，在软土地基可适当增大。 斜桩：斜桩： 桩底处桩的中心距桩底处桩的中心距3.03.0倍桩径；倍桩径； 承台底面处桩的中心距承台底面处桩的中心距1.51.5倍桩径；倍桩径； 振动沉桩进入砂土，桩底处桩的中心距振动沉桩进入砂土，桩底处桩的中心距4.0倍桩径。倍桩径。 管柱：管柱： 摩擦桩的中心距一般取摩擦桩的中心距一般取23倍管柱外径；倍管柱外径； 柱桩的中心距一般取柱桩的中心距一般取2倍管柱外径；倍管柱外径； 边桩外侧距承台边缘的距离：边桩外侧距承台边缘的距离： 0.5倍桩径且不小于倍桩径且不小于0.25m（桩径（桩径1.0m）；）； 0.3倍桩径且不小于倍桩径且不小于0.5m（桩

39、径（桩径1.0m）；）； 盖梁不受以上限制。盖梁不受以上限制。 桩的平面布置桩的平面布置 多排桩可布置成行列式、梅花式等形式；多排桩可布置成行列式、梅花式等形式； 为使各桩受力均匀，充分发挥桩的承载力，尽可能使桩为使各桩受力均匀，充分发挥桩的承载力，尽可能使桩群形心与荷载合力作用点重合；群形心与荷载合力作用点重合； 水平力或弯矩较大时，宜将桩布置在离承台形心较远处，水平力或弯矩较大时，宜将桩布置在离承台形心较远处，采用外密内疏的布置方式，增大基桩对承台形心或合力作采用外密内疏的布置方式，增大基桩对承台形心或合力作用点的惯性矩，提高桩基的抗弯能力。用点的惯性矩，提高桩基的抗弯能力。 基桩的布置应使承台受力比较有利，尽量使墩柱轴线与基桩的布置应使承台受力比较有利，尽量使墩柱轴线与基桩轴线重合；基桩轴线重合； 盖梁式承台的桩柱布置应使盖梁发生的正负弯矩接近或盖梁式承台的桩柱布置应使盖梁发生的正负弯矩接近或相等。相等。 桩基础设计方案的检验桩基础设计方案的检验 对拟定设计方案进行检验，