单桩竖向极限承载力ppt课件

1、第三节第三节 单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力 单桩的竖向承载力是指单桩在竖向荷载单桩的竖向承载力是指单桩在竖向荷载作用下，桩和桩周土体均能维持其本身的稳作用下，桩和桩周土体均能维持其本身的稳定，并且变形也在允许范围之内，可以满足定，并且变形也在允许范围之内，可以满足建筑物的正常运用要求所能接受的最大荷载。建筑物的正常运用要求所能接受的最大荷载。 在确定单桩的竖向承载力之前，需求了在确定单桩的竖向承载力之前，需求了解单桩的任务性状，即施加于桩顶的竖向荷解单桩的任务性状，即施加于桩顶的竖向荷载是如何传送到地基中去桩土体系荷载载是如何传送到地基中去桩土体系荷载传送规律？传送规律？竖向受压桩的荷

2、载传送一、一、 竖向荷载作用下单桩的任务机理竖向荷载作用下单桩的任务机理 1 1、单桩竖向荷载的传送规律、单桩竖向荷载的传送规律 作用于桩顶的竖向荷载作用于桩顶的竖向荷载 QQ是由桩侧土的总是由桩侧土的总摩阻力摩阻力 QsQs和桩端土的总抗力和桩端土的总抗力 QpQp共同承当共同承当的，如图的，如图4 49 9a a 所示，根据力的竖向平所示，根据力的竖向平衡得：衡得： QQ QsQs十十Qp Qp 当桩顶荷载加大至极限值时，上式改写当桩顶荷载加大至极限值时，上式改写为为 QuQu QsuQsu十十Qpu Qpu 对桩的荷载传送过程的研讨阐明：对桩的荷载传送过程的研讨阐明： 桩在外荷载桩在外荷

3、载QQ作用下，桩侧总阻力作用下，桩侧总阻力QsQs与与桩端总阻力桩端总阻力QpQp的发扬过程就是桩土体的发扬过程就是桩土体系荷载的传送过程由此建立的方程称桩系荷载的传送过程由此建立的方程称桩的荷载传送根本方程。的荷载传送根本方程。 桩顶受竖向荷载后，桩身紧缩而产生向桩顶受竖向荷载后，桩身紧缩而产生向下位移，桩侧外表遭到土的向上摩阻力下位移，桩侧外表遭到土的向上摩阻力qsqs，桩侧土体产生剪切变形，并使桩身荷载传桩侧土体产生剪切变形，并使桩身荷载传送到桩周土层中去，从而使得桩身荷载与送到桩周土层中去，从而使得桩身荷载与桩身紧缩变形随深度递减。随着荷载的添桩身紧缩变形随深度递减。随着荷载的添加，桩

4、端出现竖向位移和桩端反力加，桩端出现竖向位移和桩端反力qpqp。桩。桩端位移加大了桩身各截面的位移，并使桩端位移加大了桩身各截面的位移，并使桩侧阻力进一步发扬。侧阻力进一步发扬。 普通说来，接近桩身上部土层普通说来，接近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发扬，由于的侧阻力先于下部土层发扬，由于发扬桩端阻力所需的极限位移，明发扬桩端阻力所需的极限位移，明显大于桩侧阻力发扬所需的极限位显大于桩侧阻力发扬所需的极限位移，故侧阻力先于端阻力发扬出来。移，故侧阻力先于端阻力发扬出来。 当桩身摩阻力全部发扬出来到当桩身摩阻力全部发扬出来到达极限后，假设继续添加荷载，荷达极限后，假设继续添加荷载，荷载增量将全

5、部由桩端阻力承当。由载增量将全部由桩端阻力承当。由于桩端持力层的大量紧缩和塑性变于桩端持力层的大量紧缩和塑性变形，位移添加速度显著增大，直至形，位移添加速度显著增大，直至桩端阻力到达极限，位移迅速增大桩端阻力到达极限，位移迅速增大至破坏。此时，桩到达其极限承载至破坏。此时，桩到达其极限承载力。力。 对桩的荷载传送规律可归纳如下：对桩的荷载传送规律可归纳如下： 竖向荷载作用下桩土体系荷载传送过程竖向荷载作用下桩土体系荷载传送过程可简单描画为：桩身位移可简单描画为：桩身位移s sz z和桩身荷载和桩身荷载Q Qz z 随深度递减，侧摩阻力随深度递减，侧摩阻力qsqsz z自上自上而下逐渐发扬。而下

6、逐渐发扬。 s sz z 、 Q Qz z和和 qsqsz z三者之间的关系可经过数学表达式加以描画三者之间的关系可经过数学表达式加以描画式式 4-1 4-1 桩的荷载传送根本方程。桩的荷载传送根本方程。单桩的荷载传送分析单桩的荷载传送分析 对于普通摩擦桩，当顶部作用有竖向荷载对于普通摩擦桩，当顶部作用有竖向荷载Q时，时，其桩顶位移其桩顶位移S0普通由两部分组成，一部分为桩端下普通由两部分组成，一部分为桩端下沉量沉量sp，它包括由桩侧荷载引起的桩端以下土体紧，它包括由桩侧荷载引起的桩端以下土体紧缩和桩尖刺人桩端土层而引起的桩身整体位移；另缩和桩尖刺人桩端土层而引起的桩身整体位移；另一部分那么为

7、桩身体料在轴力一部分那么为桩身体料在轴力N作用下产生的紧缩变作用下产生的紧缩变形形Ss见图见图49b，可表示为，可表示为S0 SP十十Ss 。 为了解桩侧摩阻力为了解桩侧摩阻力qs与轴力与轴力N和桩身截面位移和桩身截面位移s的关系，可进展专门的实验研讨。例如图的关系，可进展专门的实验研讨。例如图49a所示为一根实验单桩，长度为所示为一根实验单桩，长度为L，截面积为，截面积为A，周长，周长u，可预先沿桩身不同截面埋设应力计，测出各截面，可预先沿桩身不同截面埋设应力计，测出各截面的应力，从而可算出各截面轴力的应力，从而可算出各截面轴力Nz沿桩身沿桩身z的分的分布曲线。显然，当摩擦阻力布曲线。显然，

8、当摩擦阻力qs方向向上时，方向向上时， Nz将随深度的添加而减小。例如图将随深度的添加而减小。例如图49d所示。所示。桩的轴向力与桩侧摩阻力、桩身位移的关系 现从桩身恣意深度现从桩身恣意深度z处取处取dZ微分段，其微分段，其受力情况见图受力情况见图49a，根据微分段的竖，根据微分段的竖向力平衡条件忽略桩身自重，可得向力平衡条件忽略桩身自重，可得4-1式桩的荷载传送根本方程式桩的荷载传送根本方程 ： 上式阐明，恣意深度处单位侧摩阻力上式阐明，恣意深度处单位侧摩阻力qs的大小与该处轴力的大小与该处轴力Nz的变化率成正比，的变化率成正比，且方向相反。只需测得桩身轴力且方向相反。只需测得桩身轴力 Nz

9、的的分布曲线，即可用此式求桩侧摩阻力的大分布曲线，即可用此式求桩侧摩阻力的大小与分布。小与分布。 假设在试桩时，同时测出桩顶竖向位移假设在试桩时，同时测出桩顶竖向位移s0及桩的弹性模量及桩的弹性模量E那么还可利用上述已测那么还可利用上述已测知的轴力分布曲线知的轴力分布曲线Nz ，根据资料力学，根据资料力学公式，求出桩端位移公式，求出桩端位移Sp和恣意深度处的桩和恣意深度处的桩身截面位移身截面位移Sz，即，即 留意：图留意：图4-9中的荷载传送曲线中的荷载传送曲线Nz曲曲线、侧阻分布曲线线、侧阻分布曲线qsz曲线及桩截曲线及桩截面位移曲线面位移曲线sz曲线，都是随着桩顶荷曲线，都是随着桩顶荷载载

10、Q的添加而不断变化的。的添加而不断变化的。 如何采用不同荷载作用下的荷载传送曲如何采用不同荷载作用下的荷载传送曲线，了解侧阻力和端阻力随荷载增大的开展线，了解侧阻力和端阻力随荷载增大的开展变化、它们的发扬程度及两种阻力与桩身位变化、它们的发扬程度及两种阻力与桩身位移的关系等规律，无疑对合理地确定桩的承移的关系等规律，无疑对合理地确定桩的承载力和进展桩根底的设计是很有意义的。载力和进展桩根底的设计是很有意义的。1 1桩侧阻力桩侧阻力 桩与桩之间相对位移的大小，直接影响其阻力的桩与桩之间相对位移的大小，直接影响其阻力的发扬程度。国内外原型桩和模型实验阐明：当桩与桩发扬程度。国内外原型桩和模型实验阐

11、明：当桩与桩周土之间仅有非常小的相对位移时，桩侧摩阻力就发周土之间仅有非常小的相对位移时，桩侧摩阻力就发生了。生了。 在粘性土中，使桩侧摩阻力全部发扬的相对位移在粘性土中，使桩侧摩阻力全部发扬的相对位移量约为量约为46mm，在砂土中约为，在砂土中约为610mm，这一位，这一位移量不受桩的尺寸或长度的影响。移量不受桩的尺寸或长度的影响。 (大直径钻孔灌注桩，假设孔壁呈凹凸形，发扬侧大直径钻孔灌注桩，假设孔壁呈凹凸形，发扬侧摩阻力需求的极限位移较大，可达摩阻力需求的极限位移较大，可达20mm以上，甚至以上，甚至40mm，约为桩径的，约为桩径的2.2%，假设孔壁平直光滑，发，假设孔壁平直光滑，发扬侧

12、摩阻力需求的极限位移较小，只需扬侧摩阻力需求的极限位移较小，只需34mm。)2 2、桩侧阻力和桩端阻力、桩侧阻力和桩端阻力 桩侧摩阻力沿桩身的分布受多种要素如桩桩侧摩阻力沿桩身的分布受多种要素如桩的类型、沉桩方法、土的种类及性质等的影响。的类型、沉桩方法、土的种类及性质等的影响。根据实验研讨结果得出：根据实验研讨结果得出： 普通粘性土中的桩，其摩阻力沿桩身分布的普通粘性土中的桩，其摩阻力沿桩身分布的外形，常近乎抛物线，在桩顶处摩阻力为零，桩外形，常近乎抛物线，在桩顶处摩阻力为零，桩身中段处的摩阻力那么比桩的下段大图身中段处的摩阻力那么比桩的下段大图49c 。 而在砂土中的桩，其摩阻力从地面开场

13、约而在砂土中的桩，其摩阻力从地面开场约520倍桩径打人桩约为倍桩径打人桩约为1020倍桩径；灌注桩约倍桩径；灌注桩约为为510倍桩径范围内随深度添加而增大。深倍桩径范围内随深度添加而增大。深度更大处的摩阻力那么接近均匀分布或逐渐减小。度更大处的摩阻力那么接近均匀分布或逐渐减小。2 2桩端阻力桩端阻力 桩端处的阻力是在荷载作用下桩与桩周土之桩端处的阻力是在荷载作用下桩与桩周土之间产生相对位移到一定程度之后，荷载传至桩端间产生相对位移到一定程度之后，荷载传至桩端处引起土的紧缩变形而产生的。处引起土的紧缩变形而产生的。 当作用于桩顶的荷载当作用于桩顶的荷载Q不断增大，桩侧摩阻不断增大，桩侧摩阻力完全

14、发扬到达极限值后，继续添加的荷载就靠力完全发扬到达极限值后，继续添加的荷载就靠桩端阻力的增大来承当，直到桩端下的土体到达桩端阻力的增大来承当，直到桩端下的土体到达极限平衡，桩端阻力也到达极限值，此时桩所接极限平衡，桩端阻力也到达极限值，此时桩所接受的荷载即为极限承载力受的荷载即为极限承载力Qu。 由于桩端阻力是桩侧阻力发扬到一定程度之后由于桩端阻力是桩侧阻力发扬到一定程度之后才开场发生的，因此，要使桩端阻力充分发扬就需才开场发生的，因此，要使桩端阻力充分发扬就需求比桩侧阻力全部发扬时的桩与土之间的相对位移求比桩侧阻力全部发扬时的桩与土之间的相对位移量大得多的相对位移量。量大得多的相对位移量。

15、实验研讨结果阐明，在给定的地基条件下，充实验研讨结果阐明，在给定的地基条件下，充分发扬桩端阻力所需的桩与土之间的相对位移量是分发扬桩端阻力所需的桩与土之间的相对位移量是桩径或边长的函数。桩径或边长的函数。 对于普通土，桩与土之间相对位移为对于普通土，桩与土之间相对位移为0.25倍桩倍桩径；对于巩固粘土，为径；对于巩固粘土，为0.1倍桩径；对砂土，为倍桩径；对砂土，为0 .080.1倍桩径。倍桩径。 在不同的桩顶荷载作用下，桩侧总摩阻力和桩端在不同的桩顶荷载作用下，桩侧总摩阻力和桩端总阻力的比值并非是一个常数。可见桩顶荷载传送总阻力的比值并非是一个常数。可见桩顶荷载传送过程是较复杂的。过程是较复

16、杂的。1) 摩擦型桩摩擦型桩 摩擦型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷摩擦型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力接受。根据桩侧阻力分担载全部或主要由桩侧阻力接受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两荷载的大小，摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。类。3桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类 桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩端阻力的荷载分担情况，除了与桩侧、桩端土的性质有关以外，还与桩土相对桩侧、桩端土的性质有关以外，还与桩土相对刚度、长径比刚度、长径比l/d有关。桩土相对刚度越大，长有关。桩土相对刚度越大

17、，长径比径比l/d越小，桩端传送的荷载就越大。越小，桩端传送的荷载就越大。 按桩侧阻力与桩端阻力的发扬程度和分担按桩侧阻力与桩端阻力的发扬程度和分担荷载比，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类荷载比，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。和四个亚类。 在深沉的脆弱土层作中，无较硬的土层作为在深沉的脆弱土层作中，无较硬的土层作为桩端持力层，或桩端持力层虽然较巩固但桩的长桩端持力层，或桩端持力层虽然较巩固但桩的长径比径比l/d很大，传送到桩端的轴力很小，以致在极很大，传送到桩端的轴力很小，以致在极限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力接限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力接受，桩端阻力很小

18、可忽略的桩，称其为摩擦桩。受，桩端阻力很小可忽略的桩，称其为摩擦桩。 当桩的当桩的l/d不很大，桩端持力层为较巩固的粘不很大，桩端持力层为较巩固的粘性土、粉土和砂类土时，除桩侧阻力外，还有一性土、粉土和砂类土时，除桩侧阻力外，还有一定的桩端阻力桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共定的桩端阻力桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承当，但大部分由桩侧阻力接受的桩，称其为同承当，但大部分由桩侧阻力接受的桩，称其为端承摩擦桩。这类桩所占比例很大。端承摩擦桩。这类桩所占比例很大。 端承型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷端承型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力接受，桩侧阻力相对桩端载全部或主

19、要由桩端阻力接受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。根据桩端阻力阻力而言较小，或可忽略不计的桩。根据桩端阻力发扬的程度和分担荷载的比例，又可分为摩擦端承发扬的程度和分担荷载的比例，又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。桩和端承桩两类。 桩端进入中密以上的砂土、碎石类土或中、微化桩端进入中密以上的砂土、碎石类土或中、微化岩层，桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承岩层，桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承当，而主要由桩端阻力接受，称其为摩擦端承桩。当，而主要由桩端阻力接受，称其为摩擦端承桩。 当桩的当桩的l/d较小较小 (普通小于普通小于10)，桩身穿越脆弱土层，桩身穿越脆弱土层，桩端

20、设置在密实砂层，碎石类土层中、微风化岩层桩端设置在密实砂层，碎石类土层中、微风化岩层中，桩顶荷载绝大部分由桩端阻力接受，桩侧阻力中，桩顶荷载绝大部分由桩端阻力接受，桩侧阻力很小可忽略不计时，称其为端承桩。很小可忽略不计时，称其为端承桩。 对于钻冲孔灌注桩，桩侧与桩荷载分担比还对于钻冲孔灌注桩，桩侧与桩荷载分担比还与孔底沉渣有关，普通为摩擦型桩。与孔底沉渣有关，普通为摩擦型桩。2) 端承型桩端承型桩 4 4极限桩侧阻力、桩端阻力的影响要素极限桩侧阻力、桩端阻力的影响要素 1) 深度效应深度效应 当桩端进入均匀持力层的深度当桩端进入均匀持力层的深度h小于某一小于某一深度时，其端阻力不断随着深度线性

21、增大；当进深度时，其端阻力不断随着深度线性增大；当进入深度大于某个深度后，极限端阻力根本坚持恒入深度大于某个深度后，极限端阻力根本坚持恒定不变，该深度称为端阻力的临界深度定不变，该深度称为端阻力的临界深度hcp，该，该恒定极限端阻力称为端阻稳定值恒定极限端阻力称为端阻稳定值qpl。 Hcp随砂的相对密度随砂的相对密度Dr和桩径的增大而增和桩径的增大而增大，随覆盖压力大，随覆盖压力p0的增大而减小。的增大而减小。 qpl随砂的相随砂的相对密度对密度Dr的增大而增大，而与桩径和覆盖压力的增大而增大，而与桩径和覆盖压力p0无关。无关。 但端阻力将受其下存在的脆弱下卧层影响而降低，但端阻力将受其下存在

22、的脆弱下卧层影响而降低，端阻的临界厚度端阻的临界厚度tc主要随砂的相对密度主要随砂的相对密度Dr和桩径和桩径d的的增大而增大。增大而增大。 在上海、安徽蚌埠对桩端进入粉砂不同深度的打在上海、安徽蚌埠对桩端进入粉砂不同深度的打入桩进展了系列实验阐明：入桩进展了系列实验阐明： 临界深度在临界深度在7d以上，端阻的临界厚度为以上，端阻的临界厚度为5-7d； 硬粘性土中的临界深度与临界厚度接近相等，硬粘性土中的临界深度与临界厚度接近相等，hcp tc 7d 。 2) 成桩效应成桩效应 (a) 挤土桩、部分挤土桩的成桩效应挤土桩、部分挤土桩的成桩效应 非密实砂土中的挤土桩，成桩过程使桩周土因挤压非密实砂

23、土中的挤土桩，成桩过程使桩周土因挤压而趋于密实，导致桩侧、桩端阻力提高。对于桩群，桩而趋于密实，导致桩侧、桩端阻力提高。对于桩群，桩周土的挤密效应更为显著。周土的挤密效应更为显著。 饱和粘土中的挤土桩，成桩过程使桩周土遭到挤压、饱和粘土中的挤土桩，成桩过程使桩周土遭到挤压、扰动、重塑，产生超孔隙水压力，随后出现孔压散失、扰动、重塑，产生超孔隙水压力，随后出现孔压散失、再固结和触变恢复，导致侧阻力、端阻力产生显著的时再固结和触变恢复，导致侧阻力、端阻力产生显著的时间效应，即软粘土中挤土摩擦型桩的承载力随时间而增间效应，即软粘土中挤土摩擦型桩的承载力随时间而增长，间隔沉桩时间越近，增长速度越快。长

24、，间隔沉桩时间越近，增长速度越快。 (b)非挤土桩的成桩效应非挤土桩的成桩效应 非挤土桩钻、冲、挖孔灌注桩在成孔过程由于非挤土桩钻、冲、挖孔灌注桩在成孔过程由于孔壁侧向应力解除，出现侧向土松弛变形。孔壁土的松孔壁侧向应力解除，出现侧向土松弛变形。孔壁土的松弛效应导致土体强度减弱，桩侧阻力随之降低。弛效应导致土体强度减弱，桩侧阻力随之降低。 采用泥浆护壁成孔的灌注桩，在桩土界面之间将采用泥浆护壁成孔的灌注桩，在桩土界面之间将构成构成“泥皮的脆弱界面，导致桩侧阻力显著降低，泥皮的脆弱界面，导致桩侧阻力显著降低，泥浆越稠、成孔时间越长，泥浆越稠、成孔时间越长，“泥皮越厚，桩侧阻力泥皮越厚，桩侧阻力降

25、低越多。假设构成的孔壁比较粗糙降低越多。假设构成的孔壁比较粗糙(凹凸不平凹凸不平)，由，由于混凝土与土之间的咬协作用，接触面的抗剪强度受于混凝土与土之间的咬协作用，接触面的抗剪强度受泥皮的影响较小，使得桩侧摩阻力能得到比较充分的泥皮的影响较小，使得桩侧摩阻力能得到比较充分的发扬。发扬。 对于非挤土桩，成桩过程桩端土不仅不产生挤密，对于非挤土桩，成桩过程桩端土不仅不产生挤密，反而出现虚土或沉渣景象，因此使端阻力降低，沉渣反而出现虚土或沉渣景象，因此使端阻力降低，沉渣越厚，端阻力降低越多。这阐明钻孔灌注桩承载特性越厚，端阻力降低越多。这阐明钻孔灌注桩承载特性受很多施工要素的影响，施工质量较难控制。

26、掌握成受很多施工要素的影响，施工质量较难控制。掌握成熟的施工工艺，加强质量管理对工程的可靠性显得尤熟的施工工艺，加强质量管理对工程的可靠性显得尤为重要。为重要。3 3、桩侧负摩阻力、桩侧负摩阻力 前面讨论的是在正常情况下桩和周围土体之前面讨论的是在正常情况下桩和周围土体之间的荷载传送情况，即在桩顶荷载作用下，桩相间的荷载传送情况，即在桩顶荷载作用下，桩相对桩周土体产生向下的位移，因此土对桩侧产生对桩周土体产生向下的位移，因此土对桩侧产生向上的摩擦力，构成了桩承载力的一部分，称为向上的摩擦力，构成了桩承载力的一部分，称为正摩阻力。正摩阻力。 但是在某些特殊情况下，桩周土层的下沉量但是在某些特殊情

27、况下，桩周土层的下沉量大于相应深度处桩身的下沉量，即土层相对桩产大于相应深度处桩身的下沉量，即土层相对桩产生向下的位移时，土对桩侧产生向下的摩擦力，生向下的位移时，土对桩侧产生向下的摩擦力，这种摩擦力称为负摩阻力见图这种摩擦力称为负摩阻力见图410。 负摩阻力的存在将导致增大桩身荷载或降负摩阻力的存在将导致增大桩身荷载或降低了桩的承载力，并增大桩基的沉降危害！低了桩的承载力，并增大桩基的沉降危害！负摩阻力的分布与中性点1负摩阻力的产生条件2负摩阻力的分布负摩阻力的分布 正负摩阻力分界的地方，即桩土之间不发生相对正负摩阻力分界的地方，即桩土之间不发生相对位移的截面称为中性点见图位移的截面称为中性

28、点见图4-10b。在中性。在中性点以上，土层相对于桩产生向下的位移，在这部分桩点以上，土层相对于桩产生向下的位移，在这部分桩长范围内出现负摩阻力；在中性点以下，桩截面产生长范围内出现负摩阻力；在中性点以下，桩截面产生相对于土层的向下位移，因此产生桩侧正摩阻力，同相对于土层的向下位移，因此产生桩侧正摩阻力，同时在中性点处下拉荷载即由负摩阻力在桩身引起的时在中性点处下拉荷载即由负摩阻力在桩身引起的最大轴力到达最大值见图最大轴力到达最大值见图4-10 d。 中性点的深度中性点的深度Ln与桩周土的紧缩性和变形条件与桩周土的紧缩性和变形条件及桩和持力层土的刚度等要素有关，实际上可根据桩及桩和持力层土的刚

29、度等要素有关，实际上可根据桩的竖向位移和桩周土的竖向位移相等处来确定，但实的竖向位移和桩周土的竖向位移相等处来确定，但实践上准确确定中性点的位置比较困难。践上准确确定中性点的位置比较困难。 一些实测资料阐明：一些实测资料阐明： 对于欠固结的脆弱土层中的摩擦型桩，中对于欠固结的脆弱土层中的摩擦型桩，中性点的位置大多在桩长的性点的位置大多在桩长的7080深度处；深度处； 对于穿过软土、自重湿陷性黄土，支撑在对于穿过软土、自重湿陷性黄土，支撑在基岩、砂卵石上的端承型桩，当沉降在允许范基岩、砂卵石上的端承型桩，当沉降在允许范围之内时，中性点的位置在桩长的围之内时，中性点的位置在桩长的8595深度处，当

30、桩沉降量接近于零时，负摩阻力深度处，当桩沉降量接近于零时，负摩阻力可分布于全桩身，中性点接近基岩面。可分布于全桩身，中性点接近基岩面。 在有可紧缩土层在有可紧缩土层L0的范围内，中性点深的范围内，中性点深度度Ln是随桩端持力层的强度和刚度的增大而是随桩端持力层的强度和刚度的增大而添加的，表添加的，表4-2为为给出的中性给出的中性点深度点深度Ln与桩周脆弱土层下限深度与桩周脆弱土层下限深度L0之比，之比，即中性点深度比即中性点深度比Ln/ L0的阅历值，可供设计时的阅历值，可供设计时参考。参考。4-3所示 对于砂类土，可按下式估算：对于砂类土，可按下式估算： N桩周土经钻杆长度修正的平均规范贯入

31、桩周土经钻杆长度修正的平均规范贯入实验击数实验击数 在工程实践中，应尽量减小桩基负摩阻在工程实践中，应尽量减小桩基负摩阻力使桩竖向承载力降低的影响，在设计和施力使桩竖向承载力降低的影响，在设计和施工时针对性的采取一些有效预防措施：工时针对性的采取一些有效预防措施： 例如：例如： a、对于欠固结土层、湿限性土层、冻、对于欠固结土层、湿限性土层、冻融土层、液化土层、地下水位变动范围，以融土层、液化土层、地下水位变动范围，以及受地面堆载影响而发生沉降的土层中的预及受地面堆载影响而发生沉降的土层中的预制钢筋混凝土桩和钢桩，普通采用在产生负制钢筋混凝土桩和钢桩，普通采用在产生负摩阻力的一段桩身上涂以软沥

32、青涂层的方法摩阻力的一段桩身上涂以软沥青涂层的方法来减小负摩阻力，施工时留意不要将涂层扩来减小负摩阻力，施工时留意不要将涂层扩展到需求利用桩侧正摩阻力桩身部分的。展到需求利用桩侧正摩阻力桩身部分的。)(35kPaNqn b、对穿过欠固结等土层支承于巩固持力层上的、对穿过欠固结等土层支承于巩固持力层上的灌注桩，可采用以下措施来减小负摩阻力：灌注桩，可采用以下措施来减小负摩阻力： 1)在沉降土层范围内采用双管套桩，使内管接在沉降土层范围内采用双管套桩，使内管接受桩顶荷载，外管接受负摩阻力，在内、外管之受桩顶荷载，外管接受负摩阻力，在内、外管之间填以光滑物质充填高稠度膨润土泥浆，以间填以光滑物质充填

33、高稠度膨润土泥浆，以使外管所受负摩阻力尽量少传到内管上去；使外管所受负摩阻力尽量少传到内管上去； 2) 对钢桩再加一层厚对钢桩再加一层厚3mm的塑料薄膜兼做的塑料薄膜兼做防锈蚀用，来消除或降低负摩阻力的影响等。防锈蚀用，来消除或降低负摩阻力的影响等。二、竖向荷载下单桩的破坏方式二、竖向荷载下单桩的破坏方式 竖向受压单桩的破坏方式与桩的传力性状竖向受压单桩的破坏方式与桩的传力性状桩的尺寸、桩的类型、桩身体料和桩周土体桩的尺寸、桩的类型、桩身体料和桩周土体性能有着亲密关系。性能有着亲密关系。 了解单桩的受力破坏特点，对正确确定单桩了解单桩的受力破坏特点，对正确确定单桩承载力具有指点意义。在竖向荷载

34、作用下桩的破承载力具有指点意义。在竖向荷载作用下桩的破坏形状各异，归纳起来大致有如下两大类：坏形状各异，归纳起来大致有如下两大类： 1桩身构造破坏桩身构造破坏 2桩周土体破坏桩周土体破坏1桩身构造破坏屈曲破坏桩身构造破坏屈曲破坏 桩端支承在很硬的岩土层或穿过极软土层时，桩端支承在很硬的岩土层或穿过极软土层时，在竖向荷载作用下，桩端土提供的承载力超越桩在竖向荷载作用下，桩端土提供的承载力超越桩身构造所能接受的荷载，桩先于桩周土体产生折身构造所能接受的荷载，桩先于桩周土体产生折裂或屈服破坏。这种破坏在荷载沉降裂或屈服破坏。这种破坏在荷载沉降Qs曲线上将出现明显的转机点，即破坏荷载，如上曲线上将出现

35、明显的转机点，即破坏荷载，如上图所示。图所示。 普通细长的嵌岩桩或超长的摩擦桩如超长薄普通细长的嵌岩桩或超长的摩擦桩如超长薄壁管桩和壁管桩和H形桩等，容易发生此类破坏。此时桩形桩等，容易发生此类破坏。此时桩的竖向承载力取决于桩身构造强度。的竖向承载力取决于桩身构造强度。2桩周土体破坏整体剪切破坏和刺入破坏桩周土体破坏整体剪切破坏和刺入破坏 桩穿过抗剪强度较低的脆弱土层支承于较硬的持桩穿过抗剪强度较低的脆弱土层支承于较硬的持力层中，桩端压力超越持力土层的极限承载力时，桩力层中，桩端压力超越持力土层的极限承载力时，桩端以上的脆弱土体不能阻止桩端滑动土楔的构成，桩端以上的脆弱土体不能阻止桩端滑动土楔

36、的构成，桩端土体构成延续的整体滑移面，滑动土楔向上挤出而端土体构成延续的整体滑移面，滑动土楔向上挤出而构成整体剪切破坏。如上图构成整体剪切破坏。如上图b所示，其所示，其QS曲线曲线有明显的转机点。此类桩的承载力主要取决于桩端土有明显的转机点。此类桩的承载力主要取决于桩端土的支承才干普通的打入式短桩、钻扩短桩会发生的支承才干普通的打入式短桩、钻扩短桩会发生 。 另一种桩周土体破坏的方式表达在穿过均匀土层的另一种桩周土体破坏的方式表达在穿过均匀土层的摩擦桩，随着桩顶荷载的添加，桩周土摩阻力不断发摩擦桩，随着桩顶荷载的添加，桩周土摩阻力不断发扬至极限值，桩周土体产生剪切刺入破坏。如上扬至极限值，桩周

37、土体产生剪切刺入破坏。如上图图C所示，其所示，其QC曲线无明显的拐点，作用在桩曲线无明显的拐点，作用在桩顶的竖向荷载主要由桩侧土摩阻力承当普通钻孔灌顶的竖向荷载主要由桩侧土摩阻力承当普通钻孔灌注桩会发生。注桩会发生。 综上所述，单桩竖向承载力取决于桩周土对桩综上所述，单桩竖向承载力取决于桩周土对桩的支承才干和桩本身的构造强度所允许的最大竖向的支承才干和桩本身的构造强度所允许的最大竖向荷载，因此单桩竖向承载力应分别按照桩身的构造荷载，因此单桩竖向承载力应分别按照桩身的构造强度和地基土对桩的支承才干来确定，取其中最小强度和地基土对桩的支承才干来确定，取其中最小值。值。 为了保证单桩平安可靠地传送荷

38、载，桩身构造为了保证单桩平安可靠地传送荷载，桩身构造必需有足够的强度。设计时，桩身构造可以选择，必需有足够的强度。设计时，桩身构造可以选择，而地基土的支承才干只能依现场条件而定，因以后而地基土的支承才干只能依现场条件而定，因以后者往往成为单桩竖向承载力的控制要素。在设计时者往往成为单桩竖向承载力的控制要素。在设计时经常先根据地基土对桩的支承才干确定单桩竖向承经常先根据地基土对桩的支承才干确定单桩竖向承载力，然后根据该承载力并思索有一定的平安贮藏载力，然后根据该承载力并思索有一定的平安贮藏选择桩身体料。选择桩身体料。三、单桩竖向极限承载力确实定三、单桩竖向极限承载力确实定 单桩竖向极限承载力是指

39、单桩在竖向荷载作单桩竖向极限承载力是指单桩在竖向荷载作用下到达破坏形状前或出现不适于继续承载的变用下到达破坏形状前或出现不适于继续承载的变形所对应的最大荷载。形所对应的最大荷载。 目前，根据桩周土的变形和强度确定单桩竖目前，根据桩周土的变形和强度确定单桩竖向承载力的方法较多，确定单桩极限承载力的方向承载力的方法较多，确定单桩极限承载力的方法主要有：静载荷实验法、阅历参数法、静力触法主要有：静载荷实验法、阅历参数法、静力触探法、动力分析法等。探法、动力分析法等。 单桩静载荷实验法是确定单桩竖向承载力的最单桩静载荷实验法是确定单桩竖向承载力的最可靠方法，但单桩静载荷实验的费用、时间、人可靠方法，但

40、单桩静载荷实验的费用、时间、人力耗费较大。在工程实践中，普通依桩基工程的力耗费较大。在工程实践中，普通依桩基工程的重要性和建筑场地的复杂程度，并利用地质条件重要性和建筑场地的复杂程度，并利用地质条件一样的试桩资料、触探资料及土的物理目的的阅一样的试桩资料、触探资料及土的物理目的的阅历关系参数，慎重选择一种或几种方法相结合的历关系参数，慎重选择一种或几种方法相结合的方式综合确定单桩的竖向承载力，力争所选方法方式综合确定单桩的竖向承载力，力争所选方法既可靠又经济合理。既可靠又经济合理。 单桩竖向极限承载力主要取决于两个方面：单桩竖向极限承载力主要取决于两个方面： 一是土对桩的支承才干；一是土对桩的

41、支承才干； 二是桩身本身的资料强度。二是桩身本身的资料强度。 普通情况下桩的承载力由土的支承才干所普通情况下桩的承载力由土的支承才干所控制，而桩的资料强度往往不能充分发扬。只需控制，而桩的资料强度往往不能充分发扬。只需对端承桩、超长桩以及桩身有质量缺陷的桩，资对端承桩、超长桩以及桩身有质量缺陷的桩，资料强度才起控制造用。料强度才起控制造用。 教材引见方法主要是按桩周土的支承才干确教材引见方法主要是按桩周土的支承才干确定单桩承载力定单桩承载力 对单桩竖向极限承载力对单桩竖向极限承载力规范值规范值Quk确定的规定如下：确定的规定如下： a、对设计等级为甲级的建筑桩基应经过、对设计等级为甲级的建筑桩

42、基应经过现场静载荷实验法确定；现场静载荷实验法确定； b、对设计等级为乙级的建筑桩基，普通、对设计等级为乙级的建筑桩基，普通情况下应经过单桩静载荷实验法确定；地质情况下应经过单桩静载荷实验法确定；地质情况简单，可参照地质条件一样的试桩，结情况简单，可参照地质条件一样的试桩，结合静力触探等原位测试和阅历参数综合确定；合静力触探等原位测试和阅历参数综合确定； c、对设计等级为丙级的建筑桩基，可根、对设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和阅历参数综合确定据原位测试和阅历参数综合确定一按桩周土的支承才干确定单桩承载力一按桩周土的支承才干确定单桩承载力1单桩静载荷实验单桩静载荷实验 单桩静载荷实验是

43、在实验桩上分级施加静单桩静载荷实验是在实验桩上分级施加静荷载，直至破坏为止，从而求得桩的极限承载荷载，直至破坏为止，从而求得桩的极限承载力。由于打桩对土体有扰动景象，所以试桩从力。由于打桩对土体有扰动景象，所以试桩从成桩到开场实验应有一定的时间，该时间视成成桩到开场实验应有一定的时间，该时间视成桩条件和实验方法而定。桩条件和实验方法而定。 在桩身强度到达设计强度的前提下，对于在桩身强度到达设计强度的前提下，对于砂类土不得少于砂类土不得少于10天；粉土和粘性土不得少于天；粉土和粘性土不得少于15天，饱和软粘土不得少于天，饱和软粘土不得少于25天对于淤泥或天对于淤泥或淤泥质土，不应少于淤泥质土，不

44、应少于25天，对灌注桩应在桩天，对灌注桩应在桩身混凝土强度到达设计强度后，才干开场进展身混凝土强度到达设计强度后，才干开场进展荷载实验。荷载实验。 规定：规定： 在同一条件下，进展静载荷实验的桩数不在同一条件下，进展静载荷实验的桩数不宜少于总桩数的宜少于总桩数的1%，且不应少于，且不应少于3根。根。 工程桩总桩数在工程桩总桩数在50根以内时不应少于根以内时不应少于2根。根。 关于单桩竖向静载抗压实验的方法、关于单桩竖向静载抗压实验的方法、终止加载条件以及单桩竖向承载力规范值终止加载条件以及单桩竖向承载力规范值确实定详见确实定详见JGJ942019。1 1静载荷实验安装及方法静载荷实验安装及方法

45、 各试桩其极差不超越平均值的各试桩其极差不超越平均值的30%30%时，时，可取其平均值为单桩竖向极限承载力。极差可取其平均值为单桩竖向极限承载力。极差超越平均值的超越平均值的30% 30% 时，宜添加试桩数量并分时，宜添加试桩数量并分析离差过大的缘由，结合工程详细情况确定析离差过大的缘由，结合工程详细情况确定极限承载力。极限承载力。 按按 将单桩竖向极限承载力将单桩竖向极限承载力除以平安系数除以平安系数2 2，为单桩竖向承载力特征值，为单桩竖向承载力特征值RaRa。 2(ukukQKQPRa）或2静力触探法静力触探法 静力触探法是将园锥形的金属探头，以静力静力触探法是将园锥形的金属探头，以静力

46、方式按一定的速度均匀压人土中，根据探头所测方式按一定的速度均匀压人土中，根据探头所测得的贯人阻力，确定单桩竖向承载力。得的贯人阻力，确定单桩竖向承载力。 静力触探与桩的静载荷实验虽有很大区别，静力触探与桩的静载荷实验虽有很大区别，但与桩打人土中的过程根本类似，探头贯人土中但与桩打人土中的过程根本类似，探头贯人土中所遭到的阻力可以反映土层的强度特点，且设备所遭到的阻力可以反映土层的强度特点，且设备简单，自动化程度高，运用方便，在国内外已得简单，自动化程度高，运用方便，在国内外已得到广泛运用。但探头的贯人速度和尺寸及组成资到广泛运用。但探头的贯人速度和尺寸及组成资料等均与实践的桩有一定差别，不能直

47、接将探头料等均与实践的桩有一定差别，不能直接将探头阻力作为单桩承载力，因此需将触探资料与单桩阻力作为单桩承载力，因此需将触探资料与单桩静载荷实验的资料进展对比，并运用统计分析的静载荷实验的资料进展对比，并运用统计分析的方法，经必要的修正和换算，建立表示二者之间方法，经必要的修正和换算，建立表示二者之间关系的阅历公式来确定单桩竖向承载力。关系的阅历公式来确定单桩竖向承载力。 目前国内建筑、铁路和公路部门已提出了不少根据静力触探资料计算单桩竖向极限承载力的阅历公式，以下仅引见引荐的根据单桥探头资料和双桥探头资料，确定混凝土预制单桩竖向极限承载力的阅历公式。4-74-84-93阅历参数法阅历参数法

48、利用阅历参数确定单桩的竖向承载力利用阅历参数确定单桩的竖向承载力是一种沿用多年的传统方法，我国的各类是一种沿用多年的传统方法，我国的各类行业规范及地域规范都引荐了各自的阅历行业规范及地域规范都引荐了各自的阅历参数表及相应的阅历公式。其中的阅历参参数表及相应的阅历公式。其中的阅历参数表是根据大量的静载荷实验资料经统计数表是根据大量的静载荷实验资料经统计分析而得出，而阅历公式的建立是根据实分析而得出，而阅历公式的建立是根据实验研讨结果，思索了桩的类型及施工方法、验研讨结果，思索了桩的类型及施工方法、桩的长度和桩径、桩周土性参数及桩进人桩的长度和桩径、桩周土性参数及桩进人持力层的深度等影响要素。现将

49、持力层的深度等影响要素。现将的部分公式引见如下。的部分公式引见如下。 单桩竖向极限承载力规范值为单桩竖向极限承载力规范值为 为了便于计算，经常假定同一土层中的单位为了便于计算，经常假定同一土层中的单位侧摩阻力侧摩阻力qs是均匀分布的，于是可得到土的是均匀分布的，于是可得到土的物理目的与承载力参数之间的阅历公式。物理目的与承载力参数之间的阅历公式。 4-101普通预制桩及灌注桩普通预制桩及灌注桩不同成桩工艺的阅历值按表44和表45取值。2对大直径灌注桩对大直径灌注桩d 800 mm 大直径灌注桩竖向极限承载力计算与中小直大直径灌注桩竖向极限承载力计算与中小直径灌注桩竖向极限承载力计算的区别是：大直径径灌注桩竖向极限承载力计算的区别是：大直径灌注桩须思索其侧阻力的松弛效应和端阻力的尺灌注桩须思索其侧阻力的松弛效应和端阻力的尺寸效应。桩底持力层普通都呈渐进破坏，使其具寸效应。桩底持力层普通都呈渐进破坏，使其具有缓变的有缓变的QS曲线，因此其极限端阻力随桩径的曲线，因此其极限端阻力随桩径的增大而减小，尤其以持力层为无粘性土时为甚；增大而减小，尤其以持力层为无粘性土时为甚；至于其极限侧阻力本来与桩