建筑桩基技术规范讲解下

《建筑桩基技术规范》2019版本

讲解（下）同济大学高大钊2019年9月济南第五章桩基计算5-1桩顶作用效应计算5-2桩基竖向承载力计算5-3基桩竖向承载力取值5-4设计中考虑承台效应按复合桩基设计的条件5-5桩土共同作用－承台效应5-6单桩竖向极限承载力5-7后注浆灌注桩承载力5-8软弱下卧层验算5-9负摩阻力5-10抗拔桩承载力和裂缝控制验算5-11等效作用分层总和法沉降计算－桩距小于和等于6d的群桩5-12单桩、单排桩、疏桩基础沉降计算5-13软土地区减沉复合疏桩基础设计5-14桩基水平承载力（不讲）5-15桩身受压承载力计算5-16承台计算5-1桩顶作用效应计算对于一般建筑物和受水平力（包括力矩和水平剪力）较小的高层建筑群桩基础，按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应。1)考虑竖向力的设计状况轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下

式中Fk－荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力；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应扣除水的浮力；Nk－荷载效应标准组合轴心竖向力下，基桩或复合基桩的平均竖向力；Nik－荷载效应标准组合轴心竖向力下，第i基桩或复合基桩的竖向力；Mxk、Myk－荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过群桩形心的x、y主轴的力矩xi、xj、yi、yj－第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离；n－桩基中的桩数。必须注意，上述桩顶作用效应的计算结果，只适用于根据基桩的承载力特征值计算桩数；如果用于验算桩身承载力，桩顶作用的形式不变，但所有的荷载均对应于荷载效应基本组合，计算得到的基桩竖向力均为设计值。5-2桩基竖向承载力计算桩基竖向承载力就是群桩基础的承载力，在不考虑群桩效应的条件下，基桩或复合基桩的平均竖向力与基桩或复合基桩的承载力特征值的关系必须满足下列设计表达式：（1）荷载效应标准组合轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式要求：（2）地震作用效应和荷载效应标准组合轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下下，除满足上式外外，尚应满足下式式要求：式中Nk－荷载效应标准组合合轴心竖向力作用用下，基桩或复合合基桩的平均竖向向力；Nkmax－荷载效应标准组合合偏心竖向力下，，桩顶最大竖向力力；R－基桩或复合基桩竖竖向承载力特征值值。5-3基桩竖向承载力取取值《建筑桩基技术规规范》规定，单桩桩竖向承载力特征征值应由下式确定定：式中Quk－单桩极限承载力标标准值；K－安全系数，取K＝2；《建筑地基基础设设计规范》规定，，初步设计时单桩桩竖向承载力特征征值可按下式估算算：式中Ra－单桩竖向承载力特特征值；qpa、qsia－桩端阻力、桩侧阻阻力特征值，由当地静载荷试验验结果统计分析算算得；Ap－桩底端横截面面积积；up－桩身周边长度；li－第i层岩土厚度。比较的结论1）单桩承载力力的特征值，就是是取安全系数为2的单桩容许承载载力；2）按照《建筑筑桩基技术规范》》的术语和符号规规定，对单桩的端端阻力和侧阻力，，只定义力单桩极极限端阻力标准值值和单桩极限侧阻阻力标准值，不定定义桩端阻力和桩桩侧阻力的特征值值；3）《建筑地基基基础设计规范》》在其术语和符号号的规定中没有定定义桩端阻力和桩桩侧阻力的特征值值的条文，但规定定了桩端阻力和桩桩侧阻力特征值是是由静载荷试验结结果统计分析得到到的；5）根据《建筑筑地基基础设计规规范》附录Q中的规定：“将单单桩极限承载力除除以安全系数2，，为单桩竖向承载载力特征值Ra”；6）由此可见，《建筑筑地基基础设计规规范》实际上规定定了桩端阻力特征征值、桩侧阻力的的特征值与桩的极极限端阻力标准值值及桩的极限侧阻阻力标准值之间存存在下列的关系：：??7)《建筑地基基基础设计规范》的的桩基设计方法是是建立在桩端阻力力和桩侧阻力同步步发挥假定的基础础上，而这个假定定已为桩的荷载传传递机理的研究所所否定。单桩竖向静载荷试试验不仅可以测定定单桩在荷载作用用下的桩顶变形性性状曲线，还可以以测定桩的轴向力力随深度的变化，，根据试验结果能能进行单桩荷载传递递的分析、单桩破破坏机理的分析和和单桩承载力的分分析。桩的荷载传递机理理地基土对桩的支承承作用不同荷载下轴力沿沿深度的变化单桩荷载传递的基基本规律超长桩的试验地基土对桩的支承承作用地基土对桩的支承承由两部分组成：：桩端阻力和桩侧侧摩阻力。如果认为两者是同同步增大的，那么么对任何的荷载阶阶段，这个表达式式都是正确的：而实际上，桩侧摩摩阻力和桩端阻力力不是同步发挥的的。竖向荷载施加于桩桩顶时，桩身的上上部首先受到压缩缩而发生相对于土土的向下位移，于于是桩周土在桩侧侧界面上产生向上上的摩阻力；荷载载沿桩身向下传递递的过程就是不断断克服这种摩阻力力并通过它向土中中扩散的过程。对10根桩长为27～46m的大直径灌注桩的的荷载传递性能的的足尺试验结果。。试验表明，桩侧侧发挥极限摩阻力力所需要的位移很很小，粘性土为1～3mm，无粘性土为5～7mm；除两根支承于岩石石的桩外，其余各各桩（桩端持力层层为卵石、砾石、、粗砂或残积粉质质粘土）在设计工工作荷载下，端承承力都小于桩顶荷荷载的10％。最近的试验资料哈大线高速铁路鞍鞍辽特大桥桩径1m，桩长43m单桩荷载传递试验验结果：达到极限承载力9600kN时，极限桩端阻力力2400kN，占25%工作荷载时，容许许承载力4800kN，端阻力400kN，占8.5%端阻力的安全系数数为６不同荷载下轴力沿沿深度的变化单桩荷载传递的基基本规律基础的功能在于把把荷载传递给地基基土。作为桩基主主要传力构件的桩桩是一种细长的杆杆件，它与土的界界面主要为侧表面面，底面只占桩与与土的接触总面积积的很小部分（一般低于1%），这就意味着桩桩侧界面是桩向土土传递荷载的重要要的，甚至是主要要的途径。竖向荷载施加于桩桩顶时，桩身的上上部首先受到压缩缩而发生相对于土土的向下位移，于于是桩周土在桩侧侧界面上产生向上上的摩阻力；荷载载沿桩身向下传递递的过程就是不断断克服这种摩阻力力并通过它向土中中扩散的过程。设桩身轴力为Q，桩身轴力是桩顶荷荷载N与深度Z的函数，Q＝f（N、Z）桩身轴力沿深度分分布的实测资料桩身轴力Q沿着深度而逐渐减减小；在桩端处Q则与桩底土反力Qp相平衡，同时桩端端持力层土在桩底底土反力Qp作用下产生压缩，，使桩身下沉，桩桩与桩间土的相对对位移又使摩阻力力进一步发挥。随随着桩顶荷载N的逐级增加，对于于每级荷载，上述述过程周而复始地地进行，直至变形形稳定为止，于是是荷载传递过程结结束。由于桩身压缩量的的累积，上部桩身身的位移总是大于于下部，因此上部部的摩阻力总是先先于下部发挥出来来；桩侧摩阻力达达到极限之后就保保持不变；随着荷荷载的增加，下部部桩侧摩阻力被逐逐渐调动出来，直直至整个桩身的摩摩阻力全部达到极极限，继续增加的的荷载就完全由桩桩端持力层土承受受；当桩底荷载达达到桩端持力层土土的极限承载力时时，桩便发生急剧剧的、不停滞的下下沉而破坏。桩的长径比L/d是影响荷载传递的的主要因素之一，，随着长径比L/d增大，桩端土的性性质对承载力的影影响减小，当长径径比L/d接近100时，桩桩端土性质的影响响几乎等于零。发发现这一现象的的重要意义在于纠纠正了“桩越长，，承载力越高”的的片面认识。希望望通过加大桩长，，将桩端支承在很深深的硬土层上以获获得高的端阻力的的方法是很不经济济的，增加了工程程造价但并不能提提高很多的承载力力。桩越长，端阻力所所占的比例越低工作状态的安全度度如果要用安全系数数来表示的话，桩桩端阻力的安全系系数Kb必然大于2，而桩侧摩阻力的的安全系数Kf则必然小于2。桩端、桩侧的不同同安全系数1984年，同济大学洪毓毓康教授根据17根桩长为8～62m的试桩资料和5根模型桩的试验结结果，通过分析研研究，提出了“考虑到桩侧摩阻力力和桩尖抵抗力发发挥的过程不同，，在确定桩的轴向向容许承载力时，，应该采用两个承承载力安全系数Kb与Kf的结论”并给出了桩端阻力力和桩侧摩阻力取取用不同安全系数数的建议如表所示示。超长桩的试验90年代末，陕西省建建筑科学研究院等等单位在陕西信息息大厦进行了超长长桩的试验研究，，陕西信息大厦地地上51层，总高度191m，地下3层，深17.6m，基础采用桩－筏基基础，桩为泥浆护护壁钻孔灌注桩，，直径1.0m。场地内第四系土层层厚度700～800m，勘探深度150m，在地面下30m范围内为黄土和古古土壤，在30m至54m范围内为可塑状态态的粉质粘土，在在54m以下为含钙质结核核的硬塑粉质粘土土层。试桩直径1.0m，桩长82.2m，进行了单桩竖向承承载力及桩身荷载载传递机理的测试试与研究，还作了了压浆前后的承载载性状的对比试验验研究。研究成果不仅对黄黄土地区的桩基础础设计有指导的意意义，而且对其他他地区的桩也有参参考作用。实测荷荷载传递资料表明明，黄土地区的超超长桩没有测到桩桩端阻力，在桩长长60~70m处桩身轴力已经趋趋于零，说明在这这个深度以下的桩桩侧阻力也得不到到发挥；在压浆以以后，由于提高了了浅层土的侧摩阻阻力，轴力为零的的深度明显减小。。基桩竖向承载力特特征值不考虑承台效应：：端承型桩基、桩桩数少于4根的摩摩擦型桩基、土性性特殊、使用条件件等因素不宜考虑虑承台效应时：考虑承台效应不考虑地震作用考虑地震作用群桩效应设计方法法退出规范群桩效应及其工程程意义《建筑桩基技术规规范》考虑群桩效效应的设计方法的的定量依据是群桩桩试验的结果。规范方法过于复杂杂，与桩基设计的的误差水平不一致致。具体计算方法退出出规范不等于群桩桩效应不存在。群桩效应的工程意意义1.桩的平面面布置对于单桩承承载力发挥的作用用，桩的中心距的的影响；2.载荷试验验的沉降在什么条条件下才具有工程程意义？3.有没有变变形控制的单桩承承载力？群桩在竖向荷载作作用下，由于承台台、桩、土之间相相互影响和共同作作用，群桩的工作作性状趋于复杂，，桩群中任一根桩桩即基桩的工作性性状都不同于孤立立的单桩，群桩承承载力将不等于各各单桩承载力之和和，群桩沉降也明明显地大于单桩，，这种现象就是群群桩效应。群桩效效应可用群桩效率率系数η和沉降比表示。群桩效率η和沉降比由端承桩组成的群群桩，通过承台分分配到各桩桩顶的的荷载，其大部或或全部由桩身直接接传递到桩端。因因而通过承台土反反力、桩侧摩阻力力传递到土层中的的应力较小，桩群群中各桩之间以及及承台、桩、土之之间的相互影响较较小，其工作性状状与独立单桩相近近。因而端承型群群桩的承载力可近近似取为各单桩承承载力之和，即群群桩效率η和沉降比可近似取为1。由摩擦桩组成的群群桩，桩顶荷载主主要通过桩侧摩阻阻力传递到桩周和和桩端土层中，在在桩端平面处产生生应力重叠。承台台土反力也传递到到承台以下一定范范围内的土层中，，从而使桩侧阻力力和桩端阻力受到到干扰。就一般情情况而言，在常规规桩距（3~4d）下，粘性土中的群群桩，随着桩数的的增加，群桩效率率明显下降，且η<1，同时沉降比迅速增增大，可以从2增大到10以上；砂土中的挤挤土桩群，有可能能η>1；而沉降比则除了端端承桩=1外，均为>1；同时承台下土反力力分担上部荷载可可使群桩承载力增增加。群桩应力的重叠作用桩基设计方法变化化的概括新版规范有4个变变化：群桩效应－退出承台效应－有条件件地保留荷载设计值－标准准值分项系数－改为安安全系数5-4设计中考虑承台效效应按复合桩基设设计的条件1.上部结构整体体刚度较好、体型型简单的建（构））筑物；2.对差异沉降适适应性较强的排架架结构和柔性构筑筑物；3.按变刚度调平平原则设计的桩基基刚度相对弱化区区；4.软土地基的减减沉复合疏桩基础础。5-5桩土共同作用－承承台效应1.桩距越大，，承台下土反力越越大；2.承台分担荷荷载比随承台宽度度与桩长之比增大大而增大。3.承台分担荷荷载比随桩数增加加而降低；4.承台分担荷荷载比随荷载的变变化，一种是趋于于稳定，另一种是是持续增大。1.桩距越大，，承台下土反力越越大；桩周土受桩侧剪应应力作用而产生的的竖向位移为：位移随桩侧剪应力力及桩径的增大而而增大，随桩中心心距增大而呈自然然对数关系减小。。当中心距达到nd时，位移为零。2.承台分担荷荷载比随承台宽度度与桩长之比增大大而增大。3.承台分担荷荷载比随桩数增加加而降低；4.承台分担荷荷载比随荷载的变变化，一种是趋于于稳定，另一种是是持续增大。5-6单桩竖向极限承载载力94规范的试桩资资料229根；本次修订增加资料料416根；桩的极限端阻力增增加了全风化、强强风化等土类；桩的侧摩阻力增加加了角砾和碎石的的侧阻力。大直径桩单桩极限限承载力混凝土空心桩单桩桩极限承载力hb/d5p=0.16hb/dhb/d5p=0.8桩端进入持力层深深度Aj桩端净面积Ap1空心桩敞口面积嵌岩桩单桩极限承承载力嵌岩桩的承载性状状嵌岩桩与非嵌岩桩桩的试验结果嵌岩桩荷载传递的的特点嵌岩段的侧阻力嵌岩深度与端阻的的关系嵌岩桩承载力的组组成嵌岩桩的的承载性性状通过对比比试验和和对桩端端阻力所所占比例例的分析析可以得得到嵌岩岩桩不一定是是端承桩桩的概念念，从而改改变了人人们对嵌嵌岩桩承承载性状状的认识识；其实质是是认识嵌嵌岩桩的的侧阻力的存在和和作用的的问题，，也是研研究侧阻阻力的发发挥条件件的问题题。嵌岩桩与与非嵌岩岩桩的试试验结果果A2和A3进入中风风化泥岩岩2.2m，B3和B4进入中风风化泥岩岩0.4m。桩身轴力力随深度度变化曲曲线比较较嵌岩与非非嵌岩桩桩的荷荷载传递递规律惊惊人地相相似增加了桩桩长，嵌嵌入了岩岩石，但但承载力力并没有显显著提高高；桩身轴力力随深度度明显地减减小；说明侧摩摩阻力得得到了比比较充分地发发挥；嵌岩与不不嵌岩的的条件并不影响响侧阻力力的发挥挥；进入新鲜鲜岩石和和强风化化岩的比比较嵌入新鲜岩石石和强风化岩岩石的桩的荷荷载传递递规律也也惊人地地相似；；嵌入强风风化岩5d，d＝＝0.6m；嵌入风化化泥质砂砂岩3.7m、新鲜泥质质砂岩2.0m，d＝＝1.0m；两者的轴轴力都随随深度递递减；其端阻力都都比较小小；嵌岩桩荷荷载传递递的特点点1.大大量资料料表明，，桩的侧侧阻力和和端阻力力之比都都超过了60％，大部分分在80％以上上；2.桩桩侧阻力力的分担担比例随长径比比（l/d）的增大而增增大；3.当当桩的长径比较较大（l/d35），而覆覆盖层又又不太软软弱的情情况下，，端阻力力分担荷荷载的比比例很小小（<5％），，且桩的的破坏常常因桩身身破坏而而引起。。嵌岩桩侧侧阻力的的发挥侧摩阻力力在几个个毫米时时就可以以发挥；桩身的压缩量很容易达达到毫米米级，就就足以发发挥侧摩摩阻力；；因此，荷荷载是从从桩顶依次向下下传递；桩顶的荷荷载大部分被侧阻力力所平衡衡；传给桩端端的荷载载就剩下不多多了。嵌岩段的的侧阻力力嵌岩段的的侧阻力力是构成嵌嵌岩桩竖竖向承载载力的重重要因素素；嵌岩段的的侧阻力力在很小的相相对位移移时就能被被调动起起来；嵌岩段的的侧阻力力与桩－－嵌岩段段岩石之之间的粗糙程度度有关。嵌岩段粗粗糙程度度比较A3桩，直径径315mm，砂岩，7.5mm槽；S3桩，直径径1170mm，泥岩，粗粗糙嵌岩岩段；S12桩，直径径335mm，泥岩，3mm蚀坑；C2桩，直径径160mm，砂岩，光光滑嵌岩岩段。嵌岩段粗粗糙程度度对侧阻阻的影响响嵌岩段侧侧阻发挥挥的相对对位移条条件嵌岩深度度与端阻阻的关系系嵌岩桩的的端阻与与桩的极极限承载载力之比比随嵌岩深度度与桩的半半径之比比增大而而急剧减小；桩嵌岩越深，端阻的的贡献越小小；与一般的的观念正正好相反。嵌岩桩承承载力的的组成嵌岩桩的的承载力力由2个部分分组成，即即土层的的侧阻力力、端阻阻力与嵌嵌岩段的的侧阻力力之和；；端阻力与与嵌岩段段的侧阻阻力之和和与岩石石的饱和单轴轴抗压强强度建立联系系，用经经验的综综合系数数r表示。软岩、极极软岩指指frk15MPa；；较硬岩、、坚硬岩岩指frk>30MPa。介于两者者之间的的可以内内插取值值。深径比非非表内数数值时也也可以内内插取值值。5-7后注浆灌灌注桩承承载力后注浆的的作用规范关于于后注浆浆工艺的的规定桩端条件件对试桩桩曲线的的影响后注浆对对侧摩阻阻力的影影响后注浆增增强系数数后注浆技技术是在在灌注桩桩浇注混混凝土以以后，通通过预埋埋的管子子将水泥泥砂浆注注入桩端端以下，，以挤压压桩底的的沉渣，，压密桩桩端土层层，从而而提高端端承力，，也可以以将水泥泥砂浆注注入桩侧侧土层中中以提高高桩侧摩摩阻力的的一种技技术。根据注浆浆的目的的，可以以分成如如下不同同的注浆浆类型：：1）桩端注注浆2）桩侧注注浆3）复式注注浆4)压压浆修补补桩的缺缺损部位位新版《建建筑桩基基技术规规范》将将灌注桩桩后注浆浆纳入规规范，规规定了施施工的要要求和设设计参数数的取法法。规范关于于后注浆浆工艺的的规定后注浆装装置的设设置浆液水灰灰比注浆终止止压力单桩注浆浆量注浆顺序序终止注浆浆的条件件后注浆装装置的设设置：1.后注注浆导管管应采用用钢管，，与钢筋筋笼加劲劲筋绑扎扎固定或或焊接；；2.注浆浆导管数数量，直直径小于于1200mm的用2根根，1200～～2500mm的用3根根；3.桩长长超过15m，且对承载载力增幅幅要求较较高时，，采用桩桩端桩侧侧复式注注浆；4.桩侧侧后注浆浆管阀的的设置应应结合地地层情况况、桩长长和承载载力增幅幅要求等等因素确确定，可可在桩端端5~15m以上，桩桩顶8m以下，每每隔6~12m设置一道道注浆阀阀。浆液水灰灰比根据据饱和度度和渗透透性确定定：饱和土：：0.45~0.65非饱和土土：0.7~0.9松散碎石石土、砂砂砾：0.5~0.6注浆终止止压力根根据土层层性质及及注浆点点的深度度确定：：风化岩、、非饱和和粘性土土、粉土土：3～～10MPa；；饱和土层层：1.2~4MPa。。单桩注浆浆量设计计时应考考虑桩径径、桩长长、桩端端桩侧土土层性质质、单桩桩承载力力增幅及及是否复复式注浆浆等因素素确定：：－注浆量量经验系系数n－桩侧注浆浆断面数数注浆量以以水泥质质量计（（t）注浆顺序序：饱和土中中，先桩桩侧后桩桩端；非饱和土土中，先先桩端后后桩侧；；桩侧桩端端注浆间间隔时间间不宜小小于2小小时。成桩后两两天才可可以注浆浆；注浆作业业点距其其他成孔孔作业点点的距离离不宜小小于8~10m。终止注浆浆的条件件：1.注浆浆总量和和注浆压压力已达达到设计计要求；；2.注浆浆总量已已达到设设计值的的75％％，且注注浆压力力超过设设计值；；检测条件件：在注浆后20天进行；掺入早强剂的的可在注浆后后15天进行行检测。后压浆具有如如下的作用：：1）胶结孔底沉渣，，提高单桩承承载力，消除除桩的过大沉沉降；2）增强桩身身混凝土与桩桩侧土的结合合，提高侧摩摩阻力；3）修补桩身身缺陷部位，，保证设计承承载力；减少桩基的不不均匀沉降。。根据一些试验验的结果，认认为后压浆处处理后可以达达到比较好的的效果，对细细粒土中的桩桩，单桩承载载力可提高30％～70％；对粗粒土土中的桩，增增幅可达60％～120％。压浆后的侧摩摩阻效应表现现为侧摩阻力力提高和桩侧侧土的剪切刚刚度提高；从从而使摩阻力力充分发挥时时的位移值移移后，这就意意味着桩的韧韧性增大。桩端条件对试试桩曲线的影影响后注浆对侧摩摩阻力的影响响常规桩的曲线线压浆桩的曲线线1）在事故处理理、补强中的的应用；单桩承载力不不足时的补强强；此时只能在桩桩体外下管注注浆。2）设计时承载载力不能满足足要求，事先先在桩体中预预设压浆管的的加强措施。。后压浆技术推推广应用中的的问题主要是是如何控制压压浆的均匀性性和如何实现现注浆的技术术要求。压浆浆后单桩承载载力的提高幅幅度与压浆工工艺密切相关关，而均匀性性和稳定性是是在工程中应应用的关键；；后压浆技术推推广应用中的的问题主要是是如何控制压压浆的均匀性性和如何实现现注浆的技术术要求。压浆浆后单桩承载载力的提高幅幅度与压浆工工艺密切相关关，而均匀性性和稳定性是是在工程中应应用的关键；；标准化将有助助于这一技术术的推广应用用。后注浆增强系系数后注浆增强系系数系通过数数十根不同土土层中的后注注浆桩与普通通桩的静载对对比试验求得得。其侧阻和和端阻增强系系数不同，而而且变化很大大。总的变化规律律是：端阻的的增幅高于侧侧阻，粗拉土土的增幅高于于细粒土，桩桩端、桩侧复复式注浆高于于单一注浆。。根据北京、上上海、天津、、河南、山东东、西安、武武汉、福州等等地106份份资料验证。。5-8软弱下卧层验验算当桩端持力层层下存在软弱弱下卧层时，，需要验算其其强度是否满满足。此时桩桩基作为实体体深基础，假假设作用于桩桩基的竖向荷荷载全部传到到持力层顶面面并作用于桩桩群外包线所所围的面积上上，该荷载以以角扩散到软弱弱下卧层顶面面。z－作用于软弱下下卧层顶面的的附加应力；；m－软弱层顶面以以上各土层重重度（地下水水位以下取浮浮重度）的厚厚度加权平均均值；l－硬持力层的厚厚度；faz－软弱下卧层经经深度修正的的地基承载力力特征值，深深度修正系数数取1.0；；A0、B0－桩群外缘矩形形面积的长、、短边长；qsik－桩周第I层土的极限侧侧阻力标准值值；─压力扩散角角，按表取取用。5-9负摩阻力负摩阻力是指指桩周土层由由于某种原因因而产生超过过桩身沉降量量的下沉时，，作用于桩身身的向下的摩摩阻力。作用用于一根桩上上的负摩阻力力之和称为下下拉荷载，记记为Qn，由于负摩阻力力的作用可能能导致基础和和上部结构的的沉降和破坏坏，不少建筑筑物桩基因负负摩阻力而产产生过大的沉沉降、倾斜或或建筑物开裂裂等过程事故故，需要花费费大量资金进进行加固，甚甚至无法使用用而拆除。负负摩阻力已称称为基础工程程界的一个技技术热点，设设计时必须充充分予以注意意。负摩阻力发生生的条件1)桩穿过欠压密密的软粘土或或新填土，而而支承于坚硬硬土层（硬粘粘性土、中密密以上砂土、、卵石层或或岩层）时；；2)在桩周地面有有大面积堆载载或超填土时时；3)由于抽抽取地下水或或桩周地下水水位下降，使使桩周土下沉沉时：4)挤土桩群施工工结束后，孔孔隙水消散，，隆起的或扰扰动的土体逐逐渐固结下沉沉时；5)自重湿陷性黄黄土浸水下沉沉或冻土融化化下沉时。中性点的特征征中性点有三个个特征：所在在断面处桩土土位移相等、、摩阻力为零零、轴力最大大。中性点的深度度ln与桩周土的压压缩性和持力力层的刚度等等因素有关；；且在桩、土土沉降稳定之之前，它始终终处于变动中中。例如上海海宝钢支承于于砂层的钢管管桩，随着地地面堆载从2m加到8m，中性点的深度度从0.22L逐渐下移至0.85L（L为桩的入土深深度）。中性点的深度度中性点深度应应按桩周土层层沉降与桩沉沉降相等的条条件计算确定定，也可按表表确定：ln－自桩顶算起的的中性点深度度；l0－桩周软弱土层层的下限深度度；桩穿过湿陷性性黄土时，可可增大10％％；桩周土的固结结与桩基的固固结沉降同时时完成时ln＝0；当桩周土计算算沉降小于20mm时，ln应按0.4～～0.8折减减。负摩阻力标准准值的计算中性点以上单单桩桩周第i层土负摩阻力力标准值由上上式计算。下拉荷载的计计算负摩阻力对于于桩基承载力力和沉降的影影响，随侧阻力和端端阻力的分担担荷载比、建建筑物各桩基基周围土层沉沉降的均匀性性、建筑物对对不均匀沉降降的敏感程度度而异，因此此，应区别不不同情况，分分别处理：1）对于摩擦型桩桩基，当出现现负摩阻力对对桩基施加下下拉荷载时，，由于桩端持持力层的压缩缩性较大，随随之引起桩的的下沉，这种种沉降有减小小相对位移、、降低负摩阻阻力的作用，，直至负摩阻阻力降为零。。因此，一般般情况下对于于摩擦型桩基基，可近似将将理论中性点点以上的侧阻阻力作为零近近似验算桩基基承载力；2）对于端承型桩桩基，由于其其桩端持力层层比较坚硬受受负摩阻力引引起的下拉荷荷载后不致产产生沉降或沉沉降量较小，，负摩阻力将将长期作用于于桩身中性点点以上侧表面面。因此，应应计算中性点点以上负摩阻阻力形成的下下拉荷载，并并以下拉荷载载作为外荷载载的一部分验验算其承载力力。式中n—中性点以上的的土层数；li—中性点以上各各土层的厚度度(m)；n—负摩阻力桩群群效应系数saX,saY—分别为纵、横横向桩的中心心距(m)；qsn—中性点以上桩桩的平均负摩摩阻力标准值值；m—中性点以上桩桩周土的加权权平均有效重重度(kN/m3)。消减下拉荷载载的措施1.电渗法在在相邻两根桩桩中，以一根根为阴极，以以另一根为阳阳极，通以直直流电，使土土中水流向阴阴极的桩，从从而降低该桩桩的负摩阻力力。但此法只只适用于钢桩桩，且费用比比较贵；2.扩大桩端以减减少桩身摩阻阻力，但此法法将正、负摩摩阻力都降低低，只适用于于端承桩；3.套管法在在中性点以上上桩段的外面面，套上尺寸寸较大的套管管，隔离负摩摩阻力，但此此法需多用钢钢材，费用较较高；4.涂层法在在桩的中性点点以上部分涂涂以薄层涂料料，以降低负负摩阻力，常常用沥青涂层层，价格便宜宜，效果比较较好。5-10抗拔桩承载力力和裂缝控制制验算1.塔式高耸结构构物包括海洋洋石油平台及及系泊系统的的桩基、高压压输电塔基、、电视塔、微微波通讯塔等等高耸结构物物桩基；2.承受巨大浮托托力作用的基基础，如荷载载比较小的地地下室、地下下电站、泵房房、船闸、船船坞等地下建建筑物；3.承受巨大水平平荷载的叉桩桩结构，如码码头、桥台、、挡土墙下的的斜桩；4.特殊地区的建建筑物桩基，，如地震荷载载作用下的建建筑物、膨胀胀土及冻胀土土地基上的建建筑物。桩基承受上拔拔力的情况有有两类，设计计的要求不完完全一样。一一类是恒定的的上拔力，如如地下水的浮浮托力。为了了平衡浮托力力，避免地下下室上浮，需需要设置抗拔拔桩，完全按按抗拔桩的要要求验算抗拔拔承载力、配配置通长的钢钢筋、设置能能抗拉的接头头等。另一类类是在某一方方向水平荷载载作用下才会会使某些桩承承受上拔力，，但在荷载方方向改变时这这些桩可能又又承受压力，，设计时应同同时满足抗压压和抗拔两方方面的要求，，或按抗压桩桩设计并验算算抗拔承载力力。抗拔桩基础础应同时验验算群桩呈呈整体破坏坏和非整体体破坏基桩桩的抗拔承承载力：整体破坏非整体破坏坏式中Nk—按荷载效应应标准组合合计算的基基桩拔力；；Tgk—群桩呈整体体破坏时基基桩的抗拔拔极限承载载力标准值值；Tuk—群桩呈非整整体破坏时时基桩的抗抗拔极限承承载力标准准值；Ggp—群桩基础所所包围体积积的桩土总总自重除以以总桩数；；地下水位位以下取浮重度；Gp—基桩自重，，地下水位位以下取浮浮重度；；对于扩底底桩，应按按表11-11确定定桩、土柱柱体周长，，计算柱、、土自重。。群桩呈整体体破坏基桩的抗拔拔极限承载载力标准值值—抗拔系数，，砂土按0.50~0.70取用；粘粘性土和粉粉土按0.70~0.80取用。当当桩的长径径比小于20时，取取小值。群桩呈非整整体破坏基桩的抗拔拔极限承载载力标准值值抗拔桩的桩桩身强度验验算N－荷载效应基基本组合下下的桩顶轴轴向拉力设设计值；fy、fpy－普通钢筋、、预应力钢钢筋的抗拉拉强度设计计值；Ay、Apy－普通钢筋、、预应力钢钢筋的截面面面积。抗拔桩的裂裂缝控制1.严格要求不不出现裂缝缝的一级裂裂缝控制等等级预应力力混凝土基基桩，在荷荷载效应标标准组合下下，混凝土土不应产生生拉应力。。2.对于一般要要求不出现现裂缝的二二级裂缝控控制等级预预应力混凝凝土基桩，，在荷载效效应标准组组合下的拉拉应力不应应大于混凝凝土轴心抗抗拉强度标标准值。标准组合准永久组合合对于允许出出现裂缝的的三级裂缝缝控制等级级的基桩，，按荷载效效应标准组组合计算的的最大裂缝缝宽度应符符合下列规规定。5-11等效作用分分层总和法法沉降计算算－桩距小小于和等于于6d的群桩桩基沉降计计算时，一一般将群桩桩所包围的的土体作为为实体深基基础计算。。对于实体体深基础，，国内外提提出了各种种不同的经经验处理的的方法，其其目的是使使计算结果果接近于实实际。我国采用经经验修正系系数的方法法使计算结结果接近于于实际，但但修正系数数应和经验验处理的假假定相匹配配。附加应力计计算的假定定1.压力力分布面积积按/4扩散的的假定2.压力力分布面积积不扩散的的假定3.压力分布面面积不扩散散但扣除侧侧面的摩阻阻力4.按Boussinesq理论计算应应力5.按Mindlin理论计算应应力压力分布面面积扩散不扩散沉降计算结结果的修正正1.按压压缩模量的的大小修正正2.按桩桩长修正3.按不不同应力计计算假定的的等效修正正沉降计算结结果修正的的比较建筑桩基规规范的方法法将附加压力力作用面的的位置放在在桩端标高高处，附加加压力的分分布不扩散散，即直接接按群桩外外围面积分分布附加压压力。采用按Boussinesq理论计算应应力－按压缩模模量取用的的修正系数数，取用方方法改变了了，94版版规范是根根据桩长取取用的。e－桩基等效修修正系数，，与94版版规范一样样，没有变变化。按压缩模量量取用修正正系数时，，分别考虑虑不同桩型型的影响。。采用后注注浆工艺，，将修正系系数再乘以以0.8的的折减系数数；软土中中的挤土桩桩，乘以1.3～1.8的挤挤土效应系系数。建筑地基基基础设计规规范的方法法1.基底底压力分布布同时采用用两种假定定，分别采采用扩散压压力和扣除除侧摩阻力力；2.附加加应力计算算也同时采采用两种假假定，分别别按Boussinesq理论和按Mindlin理论；3.对计计算结果按按照压缩模模量进行修修正；其实，修正正系数的取取用与计算算假定密切切相关。5-12单桩、单排排桩、疏桩桩基础沉降降计算1.单桩桩和单排桩桩的沉降用用群桩基础础的沉降计计算方法不不合适，得得到的结果果偏大；2.新版版《建筑桩桩基技术规规范》提出出了一种计计算沉降的的方法；3.根据据产生沉降降的不同原原因，采用用不同的应应力计算方方法，桩产产生的附加加应力用考考虑桩径影影响的Mindlin解，承台底底压力引起起的附加应应力用Boussinesq解，将两者者叠加。1.沉降降由两部分分组成，一一部分是土土层的压缩缩，一部分分是桩身压压缩；2.从公式式的相加，，可以判断断，所谓土土层的压缩缩，都是指指桩端以下下的土层；；3.桩端端以下土层层的压缩是是由两种附附加应力引引起的，一一种是桩的的作用结果果，另一种种是承台作作用的结果果。关于Mindlin课题应用94版《建建筑桩基技技术规范》》采用Geddes解明德林─盖盖得斯法假假定承台是是柔性的；；桩群中各各桩承受的的荷载相等等；桩端平平面以下土土中的附加加应力按明明德林─盖盖得斯解分分布；各层层土的压缩缩量按分层层总和法计计算。单桩桩顶上的总总荷载Q可以分解为为桩端阻力力Qp和桩侧摩阻阻力Qs之和，即Q=Qp+Qs。假设桩端阻阻力占总荷荷载的比例例为，则Qp=Q；桩侧摩阻力力Qs分解为均匀匀分布的摩摩阻力Qw=Q，和随深度线线性增长的的摩阻力Qv=(1)Q，为均布摩阻阻力占总荷荷载之比。。盖得斯对对图示的Qp、Qw和Qv三种荷载分分别进行积积分，给出出了单桩荷荷载下土中中任一点竖竖向应力的的显式。zp由桩端阻集集中力Qp引起的竖向向应力：zw由均匀分布布摩阻力Qw引起的竖向向应力：zv由三角形分分布摩阻力力Qv引起的竖向向应力：1.Geddes解假定集中中力，使桩桩端平面以以下应力集集中现象明明显；2.在桩桩端下l/10处，两者接接近，越近近桩端，差差异越大；；桩端集中力力假定与桩桩端分布压压力的区别别在于Ip这个系数。。因此，新版版《建筑桩桩基技术规规范》对单单桩、单排排桩和疏桩桩复合桩基基采用计入入考虑桩径径影响的Mindlin解。摩擦型桩的的桩身压缩缩量：端承型桩的的桩身压缩缩量：5-13软土地区减减沉复合疏疏桩基础设设计减沉复合疏疏桩基础的的用途减沉复合疏疏桩基础设设计的原则则减沉复合疏疏桩基础设设计公式原型观测的的结果软土地基减减沉复合疏疏桩基础软土地基上上多层建筑筑，地基承承载力基本本满足要求求时，以减减小沉降为为目的，可可设置穿越越软土层进进入相对较较好的疏布布摩擦桩型型，由桩和和桩间土共共同分担荷荷载，称为为减沉复合合疏桩基础础。减沉复合疏疏桩基础设设计原则一是桩和桩桩间土在受受荷变形过过程中始终终确保两者者共同分担担荷载；桩端的变形形条件二是桩距大大于5～6倍桩径。。随着桩距的的增大，群群桩中基桩桩的承载性性状逐渐趋趋近于单桩桩。复合桩基的的试验塑性桩的性性状当承台上的的荷载小于于单桩极限限承载力时时（Q<Qu）），桩分担的荷荷载Qp会逐渐接近近Q；当承台上的的荷载接近近达到或超超过单桩极极限承载力力时（Q≥Qu）），桩分担的荷荷载Qp会逐渐接近近并保持在在Qu左右。确定承台底底面积和桩桩数－承台面积积控制系数数，取大于于等于0.60减沉复合疏疏桩基础设设计公式沉降计算：s0－承台底附加应力力产生中点的沉沉降；ssp－桩土相互作用用产生的中点沉沉降；qsu－厚度加权平均的的桩侧摩阻力：：p－刺入变形影响系系数，砂土1.0，粉土1.15，粘土1.3桩侧阻力引起桩桩周土的沉降，，按桩侧剪切位位移法计算；桩周碟形位移体体积：再除以环形面积积后得沉降公式式s0ssp疏桩基础的沉降降由两部分构成成；桩端下土层，由由承台底面的压压力产生的压缩缩变形，按实体体基础假定计算算s0；桩身部分，桩身身压缩加刺入变变形与桩土相互互作用产生的土土体压缩变形应应当是相等的；；由于刺入变形难难以计算，故规规范计算桩土相相互作用产生的的土体压缩变形形ssp。原型观测的结果果桩顶反力的分布布复合桩基与纯桩桩基的桩分担比比复合桩基与纯桩桩基的承台分担担比5-14桩基水平承载力力不讲5-15桩身受压承载力力计算两本规范都规定定了桩身承载力力的验算，验算算的公式类似，，但经验系数取取值存在一定的的差别。《建筑桩基技术术规范》的规定定受压桩在一定的条件下下，可以考虑钢钢筋的承载力：：不考虑钢筋的承承载力：c－基桩成桩工艺系系数混凝土预制桩、、预应力混凝土土空心桩c＝0.85干作业非挤土灌灌注桩，c＝0.9泥浆护壁和套管管护壁非挤土灌灌注桩、部分挤挤土灌注桩、挤挤土灌注桩，c＝0.7~0.8软土地区挤土灌灌注桩c=0.6抗拔桩的正截面面受拉承载力：：《建筑地基基础础设计规范》的的规定桩轴心受压时：：c－工作条件系数预制桩，c＝0.75灌注桩，c＝0.6～0.75-16承台计算桩基承台的受力力十分复杂，作作为上部结构墙墙、柱和下部桩桩群之间的力的的转换结构，承承台可能因承受受弯矩作用而破破坏，亦可能因因承受冲切或剪剪切作用而破坏坏。因此，承台台计算包括受弯弯计算、受冲剪剪计算和受剪计计算三种验算。。当承台的混凝凝土强度等级低低于柱子的强度度等级时，还要要验算承台的局局部受压承载力力。承台板的正截面面抗弯强度验算算多桩（例如6根以上）矩形承承台的弯矩计算算截面取在柱边边或承台厚度突突变处（杯口外外侧或台阶边缘缘），两个方向向的正截面弯矩矩表达式分别为为：Mx=NiyiMy=Nixi式中Mx、My─分别为垂直于Y轴和X轴的计算截面处处的弯矩设计值值；Ni─不计承台及其上上覆土重，在荷荷载效应基本组组合下的第i根桩的竖向反力力设计值；xi、yi—垂直Y轴和X轴方向自桩轴线线至相应计算截截面的距离；三桩承台等边三桩承台式中M－通过承台形心与与各边正交截面面的弯矩设计值值；Nmax－不计承台及其上上土重，在荷载载效应基本组合合下三桩中最大大基桩竖向反力力设计值；Sa－桩中心距C－方桩边长，圆柱柱时c＝0.8d（（d为圆柱直径）等腰三桩承台M1、M2－分别为通过承台台形心与两腰和和底边正交截面面的弯矩设计值值；Sa－长向桩中心距；；－短向桩中心距距与长向桩中心心距之比，当小小于0.5时，，应按变截面的的二桩承台设计计；c1、c2－分别为垂直于、、平行于承台底底边的柱截面边边长。箱形承台和筏形形承台的弯矩计计算1)箱形承台和筏形形承台的弯矩宜宜考虑地基土层层性质、基桩分分布、桩型、承承台和上部结构构的刚度等情况况，按地基─桩桩─承台─上部部结构共同作用用原理进行分析析与计算。2)对于箱形承承台，当桩端持持力层为基岩、、密实且均匀的的碎石类土与砂砂，或当上部为为剪力墙结构、、或当上部结构构为框架－核心心筒结构且按变变刚度调平原则则布桩时；箱形形承台底板可仅仅考虑局部弯矩矩作用进行计算算；3)对于筏形承台，，当桩端持力层层深厚坚硬、上上部结构刚度较较好，且柱荷载载及柱间距的变变化不超过20％时，或当上上部结构为框架架－核心筒结构构且按变刚度调调平原则布桩时时，可仅考虑局局部弯矩进行计计算。柱下梁形承台的的弯矩计算一般按弹性地基基梁进行分析计计算，当桩端持持力层深厚坚硬硬且桩柱轴线不不重合时，可视视桩为不动铰支支座，按连续梁梁计算。砌体墙下条形承承台梁计算砌体墙下条形承承台梁可按倒置置弹性地基梁计计算弯矩和剪力力，对于承台上上的砌体墙，尚尚应验算桩顶部部位砌体的局部部承压强度。承台板的冲切验验算承台板的冲切有有两种情况，分分别缘起于桩顶顶竖向力和柱底底竖向力。如图图6-7所示。。冲切破坏锥体为为自柱边或墙边边至相应桩顶边边缘连线所围成成的截锥体，该该锥体的斜面与与承台底面的夹夹角必须满足刚性角角的要求，即45。柱（墙）对承台台的冲剪验算考虑柱（墙）对对承台冲切时，，承台板抗冲切切承载力验算公公式为：式中Fl—不计承台及其上上土重，在荷载载效应基本组合合下作用于冲切切破坏锥体上的的冲切力设计值值；ft─承台混凝土的抗抗拉强度设计值值；um—承台冲切破坏锥锥体一半有效高高度处的周长；；h0—承台冲切破坏锥锥体的有效高度度；Qi—不计承台及其上上土重，在荷载载效应基本组合合下冲切破坏锥锥体范围内各基基桩或复合基桩桩的净反力设计计值之和。0—柱（墙墙）冲冲切系系数；；—冲跨比比，-=a0/h0,a0为冲跨跨，即即柱（（墙））边或或承台台变阶阶处到到桩边边的水水平距距离；；当0.25时时，取取=0.25，当当1.0时，，取=1.0；；F—不计承承台及及其上上土重重，在在荷载载效应应基本本组合合下作作用于于柱（（墙））底的的竖向向荷载载设计计值；；柱对矩矩形独独立承承台的的冲切切验算算式中0x、0y－由公式式（11-73）求求得，，0x-=a0x/h0、-0y=a0y/h0；0x、0y均应满满足0.25~1.0的的要求求；hc、bc－分别为为x、y方向的的柱截截面的的边长长；a0x、a0y－分别为为x、y方向柱柱边离离最近近桩边边的水水平距距离。。矩形独独立阶阶形承承台上上阶对对下阶阶对冲冲切验验算式中lx、ly－由公式式（11-73）求求得，，lx-=alx/hl0、-ly=aly/hl0；lx、ly均应满满足0.25~1.0的的要求求；hl、bl－分别为为x、y方向的的柱截截面的的边长长；alx、aly－分别为为x、y方向柱柱边离离最近近桩边边的水水平距距离。。角桩对对承台台的冲冲切验验算考虑角角桩对对承台台的冲冲切时时，分分别按按多桩桩承台和和三桩桩承台台