地基处理桩基沉降负摩阻力水平承载力

地基处理桩基沉降负摩阻力水平承载力第一页，共四十六页，2022年，8月28日

地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。对沉降有严格要求的建筑物桩基。摩擦型桩基。桩基础沉降的计算范围需要进行沉降计算：第二页，共四十六页，2022年，8月28日

嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基，对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基。吊车工作制级别A5级A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）。不需要沉降计算的情况：第三页，共四十六页，2022年，8月28日变形特征值桩基变形可用下列指标表示：沉降量、沉降差、倾斜。计算桩基础变形时，变形指标可按下述规定选用：对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。桩基变形容许值同浅基础规定。第四页，共四十六页，2022年，8月28日变形特征容许值砌体承重结构基础的局部倾斜0.002工业与民用建筑相邻柱基的沉降差（1）框架结构（2）砖石墙填充的边排柱（3）当基础不均匀沉降是不产生附加应力的结构0.002l00.007l00.005l0单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm）120桩基变形容许值第五页，共四十六页，2022年，8月28日4.4.1单桩沉降的计算在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成：（1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降；（2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降；（3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。第六页，共四十六页，2022年，8月28日

目前单桩沉降计算方法主要有下述几种：（1）荷载传递分析法；（2）弹性理论法（3）剪切变形传递法：（4）有限单元分析法（5）其他简化方法。这些计算方法的详尽介绍参见有关书籍。第七页，共四十六页，2022年，8月28日4.5桩的负摩问题负摩阻正摩阻第八页，共四十六页，2022年，8月28日(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解负摩阻4.5.1负摩擦的产生条件引起桩侧负摩阻力的条件是，桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。第九页，共四十六页，2022年，8月28日负摩擦力的确定：负摩阻力成为荷载的一部分对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力,对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向4.5.2负摩擦力的计算第十页，共四十六页，2022年，8月28日QnNl=Q+(Qn-Qs)Qn-QsQsO1—中性点Qn—下拉荷载单桩产生负摩阻力时的荷载传递第十一页，共四十六页，2022年，8月28日（1）中性点的位置影响因素：与桩周土的性质和外界条件(堆载、降水、浸水等）变化有关。第十二页，共四十六页，2022年，8月28日（2）负摩阻力强度（3）下拉荷载计算第十三页，共四十六页，2022年，8月28日2.群桩负摩阻力计算群桩中任一基桩的下拉荷载第十四页，共四十六页，2022年，8月28日4.5.3解决方法：1）通过计算预估下沉的沉降量。2）在预制桩表面涂一层薄层沥青3）灌注桩在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。第十五页，共四十六页，2022年，8月28日4.6桩的水平承载力桩基受水平荷载：风荷载地震作用、机械制动力、土压力、水压力、波浪、撞击等。桩型：斜桩、竖直桩。当水平荷载与竖向荷载的合力与竖直线的夹角不超过5度时，竖直桩的水平承载力可以满足要求。第十六页，共四十六页，2022年，8月28日4.6.1水平荷载下桩的工作性状桩在水平荷载下承载能力极限状态：（1）桩身在水平荷载下破坏。（2）桩顶水平位移超过建筑物允许变形值。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第十七页，共四十六页，2022年，8月28日影响桩基水平承载力因素：桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平位移允许值。刚性桩：桩的水平承载力主要由桩的水平位移和倾斜控制。（图（a））水平变形系数，其单位是1/m。桩的刚度与换算深度的影响称为刚性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第十八页，共四十六页，2022年，8月28日柔性桩：桩身在某处产生较大弯矩，可能出现屈服。桩的水平承载力主要由桩的水平位移和桩的材料强度控制。半刚性桩、柔性桩统称为柔性桩（图（b））

称为半刚性桩。称为柔性桩。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第十九页，共四十六页，2022年，8月28日单桩的水平承载力的确定方法有：理论分析、静载试验。H0H0(a)(b)桩水平受荷示意第二十页，共四十六页，2022年，8月28日4.6.2水平受荷弹性桩的计算1.基本假定线弹性地基反力分析法：σx=KxxKx—地基水平抗力系数，根据Kx

的假定不同，可分为以下四种方法:H0第二十一页，共四十六页，2022年，8月28日H0xt图4-23地基水平抗力系数的分布图式Kx=kh（a）常数法Kx=kt（b）”k”法Kx=mz（c）”m”法Kx=cz0.5（d）”c值”法第二十二页，共四十六页，2022年，8月28日①常数法：常数法假定地基系数Kx沿深度为均匀分布，不随深度而变化，即Kx＝Kh，(kN／m3)为常数。H0xtKx=kh（a）常数法第二十三页，共四十六页，2022年，8月28日②“K”法：假定在桩身挠曲曲线第一挠曲零点所示深度处以上地基系数Kh随深度增加呈凹形抛物线变化；该点以下，地基系数Kh不再随深度变化而为常数Kh＝K

。Kx=kt（b）”k”法H0xt第二十四页，共四十六页，2022年，8月28日③“m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长．目前我国应用较多，Kx=mz。H0xtKx=mz（c）”m”法第二十五页，共四十六页，2022年，8月28日④“c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh=cz1/2，c为常数，随土类不同而异。在我国多用于公路交通部门。H0xtKx=cz0.5（d）”c值”法第二十六页，共四十六页，2022年，8月28日2.计算参数（1）桩的截面计算宽度b0为：Kf—桩的形状系数，圆形桩Kf=0.9，方形桩Kf=1.0；d—桩的直径，方形截面时为桩的边长。水平荷载下桩内力及位移理论分析—m法第二十七页，共四十六页，2022年，8月28日（2）钢筋混凝土桩的抗弯刚度EI=0.85EcI0（3）抗力系数Kh=mz中的m值，宜采用试验值，无试验资料时，参考表4-6。桩侧为多层土时，按hm=2(d+1)范围内m值得加权平均值。例如：两层土时：第二十八页，共四十六页，2022年，8月28日地基土水平抗力系数的比例常数m表4-6第二十九页，共四十六页，2022年，8月28日3.单桩计算（1）确定桩顶荷载：N0H0M0xz承台底面第三十页，共四十六页，2022年，8月28日N0H0M0xz承台底面N0影响很小可忽略不计，P（Z）=kxxb0

=mzxb0。上式变为：（2）桩的挠曲微分方程第三十一页，共四十六页，2022年，8月28日采用幂级数对上式进行求解，得出桩身z处的内力与位移：第三十二页，共四十六页，2022年，8月28日第三十三页，共四十六页，2022年，8月28日桩顶水平位移桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的工作性状也不同。下表给出了相应的位移系数Ax、Bx值，利用基本表达式即可求出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。αh桩端置于土中桩端嵌固在基岩中AxBxAxBx2.43.5262.3272.2401.5862.63.1632.0482.3301.5962.82.9051.8692.3711.5933.02.7271.7582.3851.5863.52.5021.6412.3891.584≥4.02.4411.6212.4011.600各类桩的桩顶水平位移系数第三十四页，共四十六页，2022年，8月28日（3）桩身最大弯矩及位置根据最大弯矩截面剪力为零的条件得到。计算步骤如下：1、计算CⅠ=αM/H0，查表4-7确定有关参数：表4-7时按l≥4.0/α编制，当l＜4.0/α时，可查有关设计手册。第三十五页，共四十六页，2022年，8月28日CICII0.0∞1.000.55.5391.0571.00.8241.7281.8-0.665-0.534.0-0.045-0.011确定桩身最大弯矩截面系数CⅠ及最大弯矩系数CⅡ

表4-7一般当桩的入土深度达到4.0/α时，桩身的内力及位移几乎为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。第三十六页，共四十六页，2022年，8月28日4.6.3单桩水平静载试验1试验装置图8.16单桩水平静载试验装置第三十七页，共四十六页，2022年，8月28日慢速连续加载法模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验，类似于垂直静载试验慢速法。单向单循环恒速水平加载法2试验加载方法

单向多循环加载法模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器扰力等循环性动力水平荷载。Ht第三十八页，共四十六页，2022年，8月28日3.终止加载条件（1）桩身折断。（2）桩顶水平位移超过30--40mm（软土取40mm）。（3）桩侧地面出现明显裂缝或隆起。（4）所加水平荷载已超过按下述方法确定的极限荷载。第三十九页，共四十六页，2022年，8月28日4.试验资料整理根据试验可绘制出如下四种曲线图4-26水平静载试验H0-t-x0曲线5.确定水平临界荷载Hcr和极限荷载Hu第四十页，共四十六页，2022年，8月28日

水平静载试验H0-x0曲线

水平静载试验H0-Δx0/ΔH0曲线第四十一页，共四十六页，2022年，8月28日

水平静载试验H0-σg曲线第四十二页，共四十六页，2022年，8月28日4.4.6单桩水平承载力特征值（1）应通过荷载试验确定，必要时采用带承台桩的荷载试验。宜采用慢速维持荷载法。（2）混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，可取x0=10mm(对于水平变位敏感的建筑物取x0=6mm）所对应的荷载作为单桩水平承载力特征值。（3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取临界荷载Hcr。第四十三页，