土力学课件桩基础及深基础

1、本本 章章 内内 容容9.1 概述概述 9.4 桩水平承载力桩水平承载力 9.2 桩基础的类型桩基础的类型 9.3 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 9.5 群桩基础群桩基础 9.6 桩基础设计桩基础设计 9.7 沉井基础沉井基础 u桩桩将建筑物将建筑物( (构筑物构筑物) )的荷载（竖向的和水平的）全部或部分的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给良好地基土或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。传递给良好地基土或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。u桩基础是一种历史悠久的基础形式。在我国古代，隋朝的郑州桩基础是一种历史悠久的基础形式。在我国古代，隋朝的郑州超化寺，五代的杭州湾

2、大海堤以及南京的石头城和上海的龙华塔超化寺，五代的杭州湾大海堤以及南京的石头城和上海的龙华塔等，都成功地使用了桩基础。等，都成功地使用了桩基础。19811981年年1 1月美国考古学家在智利蒙月美国考古学家在智利蒙特维尔德附近的森林里发现一间用木桩支撑的木屋，经认定其距特维尔德附近的森林里发现一间用木桩支撑的木屋，经认定其距今至少已有今至少已有12000140001200014000年的历史，我国与年的历史，我国与19731973年至年至19781978年年在浙江余姚河姆渡村发掘了新石器时代的文化遗址，出土了占地在浙江余姚河姆渡村发掘了新石器时代的文化遗址，出土了占地4000040000平方米

3、的大量木结构遗址，其中木桩数百根，研究认为距平方米的大量木结构遗址，其中木桩数百根，研究认为距今大约今大约70007000年。年。桩基础组成：桩基础组成：桩基础的作用：桩基础的作用： 桩基础优点：桩基础优点： 将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层, ,承载力高承载力高软 土 层承台承台桩桩侧阻侧阻端阻端阻 沉桩沉桩( (预预制桩制桩) ) 灌注桩灌注桩螺旋钻机干作业成孔灌注桩施工示意螺旋钻机干作业成孔灌注桩施工示意成孔设备：成孔设备：端承桩端承桩是桩顶荷载由桩端阻力是桩顶荷载由桩端阻力承受的桩承受的桩 摩擦桩摩擦桩: :摩擦桩是桩顶荷载由桩摩擦桩是桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受的

4、桩侧阻力和桩端阻力共同承受的桩 纯摩擦桩纯摩擦桩: :当软弱的土层很厚时，当软弱的土层很厚时，桩只需打入一定的深度，桩顶荷桩只需打入一定的深度，桩顶荷载主要由桩侧摩擦力承受载主要由桩侧摩擦力承受 端承桩端承桩摩擦桩摩擦桩9.2.4.19.2.4.1就地就地( (现场现场) )灌注钢筋混凝土桩的构造灌注钢筋混凝土桩的构造9.2.4.29.2.4.2钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩 )(9 . 0sycaAfAfR R Ra a 单桩竖向承载力特征值，单桩竖向承载力特征值，N N； 纵向弯曲系数，考虑土的侧向作用，一般取纵向弯曲系数，考虑土的侧向作用，一般取=1.0=1.0；f fc c 混凝土的

5、轴心抗压强度设计值，混凝土的轴心抗压强度设计值，N/mmN/mm2 2； A A 桩身的横截面面积，桩身的横截面面积，mmmm2 2； f fY Y纵向钢筋的抗压强度设计值，纵向钢筋的抗压强度设计值，N/mmN/mm2 2； A A桩身内全部纵向钢筋的截面面积，桩身内全部纵向钢筋的截面面积，mmmm2 2。桩承载力静载试验装置示意图 (a)锚桩反力法试桩；(b)压重平台法试桩pusuaQQRisiaPPpaalqAqR.PpaaAqR 端承桩端承桩摩擦桩摩擦桩ppkiskipkskukAqlqQQQ桩基础的设计步步骤： （1）调查研究，收集资料（2）择桩的类型和几何尺寸，初步确定承台底面标高；

6、（3）确定单桩竖向和水平向（承受水平力为主的桩）承载力设计值；（4）确定桩的数量、间距和布置方式；（5）验算桩基的承载力和沉降；（6）桩身结构、承台设计；（7）绘制桩基施工图。9.6.1 9.6.1 调查研究，收集资料调查研究，收集资料 建筑物上部结构的情况； 上部结构传来的荷载及其性质。 当地的施工条件，包括沉桩机具、施工方法及施工质量； 施工现场及周围环境的情况，交通和施工机械进出场地条件， 周围是否有对振动敏感的建筑物； 当地及现场周围建筑基础设计及施工的经验等； 当地建筑材料供应情况； 工程地质勘察资料，必须在提出工程地质勘察任务时，说明 拟定的桩基方案；9.6.2 9.6.2 选择桩

7、材、桩型及其几何尺寸选择桩材、桩型及其几何尺寸 预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；水下灌注桩不应低于C25；预应力桩不低于C40。9.6.3 9.6.3 确定单桩承载确定单桩承载单桩承载力根据地基土的性质和桩的型式与尺寸，按规定方法确定。9.6.4 9.6.4 确定桩的根数及其布置确定桩的根数及其布置 RGFnRGFn中心受压偏心受压F桩基受到的竖向荷载设计值，kN；G承台及其上的土受到的重力，kN；R单桩竖向承载力设计值，kN；增大系数，一般取1.11.2。9.6.4.1 9.6.4.1 确定桩数确定桩数 9.6.4.2 9.6.4.2 桩的间距桩的间距 桩距就是指

8、桩的中心距，一般取桩距就是指桩的中心距，一般取3 34 4倍桩径，间距太大会增加承台倍桩径，间距太大会增加承台的体积，太小则使桩基在施工过程造成困难，应符合规范要求。的体积，太小则使桩基在施工过程造成困难，应符合规范要求。 9.6.4.3 9.6.4.3 桩的布置桩的布置桩位的布置应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面重心重合。桩桩位的布置应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面重心重合。桩在平面内可布置成方形（或矩形）、网格或三角形网格的形式；条形在平面内可布置成方形（或矩形）、网格或三角形网格的形式；条形基础下的桩，可采用单排或双排布置，见图：基础下的桩，可采用单排或双排布置，见图：9.6.

9、4.4 9.6.4.4 桩基础中各桩受力的验算桩基础中各桩受力的验算 RnGFQ 当轴心受压时：当轴心受压时： 当偏心受压时当偏心受压时 22iiyiixixxMyyMnGFQRxxMyyMnGFQiyix2 . 12max2maxmax桩顶荷载计算简图桩顶荷载计算简图 9.6.5 9.6.5 承台的设计承台的设计 2 2、承台的种类、承台的种类 (1)(1)高承台：由建筑物决定高承台：由建筑物决定, ,如桥如桥( (过船过船), ),码头；码头； (2)(2)低承台：确定基础埋深低承台：确定基础埋深 60 cm60 cm 建筑物要求建筑物要求 地质水文地质水文 冻胀冻胀1 1、承台的作用、承

10、台的作用 把多根桩联结成一整体，共同承受上部荷载；把多根桩联结成一整体，共同承受上部荷载；同时把上部荷载通过桩承台传到各根桩的桩顶。同时把上部荷载通过桩承台传到各根桩的桩顶。 3 3、承台的构造要求、承台的构造要求形状：矩型、三角形、多边形、圆形形状：矩型、三角形、多边形、圆形最小宽度最小宽度 50 cm50 cm最小厚度最小厚度 30 cm30 cm桩外缘距离桩外缘距离承台边承台边 15 cm15 cm边桩中心距离边桩中心距离承台边承台边 1.0D1.0D桩嵌入桩嵌入承台：大桩承台：大桩 10 cm10 cm，普通桩普通桩 5 cm5 cm，钢筋伸入钢筋伸入承台承台 30d30d混凝土标号混

11、凝土标号 C15 C15 ，保护层保护层 7cm7cm4 4、承台的计算、承台的计算桩承台的内力按简化计算方法确定，按桩承台的内力按简化计算方法确定，按混凝土结构设计混凝土结构设计规范规范进行局部承压、受冲切、受剪及受弯的强度计算。进行局部承压、受冲切、受剪及受弯的强度计算。 教学目的：教学目的：通过本次课教学使学生掌握沉井的概念，通过本次课教学使学生掌握沉井的概念， 沉井的结构构造，沉井的施工方法。沉井的结构构造，沉井的施工方法。教学重点：教学重点：沉井的概念，沉井的结构构造，沉井的施沉井的概念，沉井的结构构造，沉井的施 工方法。工方法。教学难点：教学难点：沉井的施工方法。沉井的施工方法。本本 章章 内内 容容江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥北岸锚锭的沉井平面尺寸北岸锚锭的沉井平面尺寸69m69m51m51m，埋深，埋深58m58m江阴长江公路大桥北锚沉井江阴长江公路大桥北锚沉井南京长江大桥的沉井下沉深度达南京长江大桥的沉井下沉深度达54.8754.87米米泰州长江大桥中塔沉井，泰州长江大桥中塔沉井，20082008年年9 9月月1111日，封底。日，封底。国外采用沉井基础的桥梁国外采用沉井基础的桥梁由由1010个个23m23m17m17m沉井群组成。相邻井间距沉井群组成。相邻井间距2m2m。单个沉井内。单个沉井内分分6 6格，井格净空平面尺寸为格，井格净空平面尺寸为5