桩基设计内容及例题

学习资料内部使用桩基础设计要点点桩基础设计的包包包括下列列各项项：选择桩的类型和和和几何尺尺寸；；确定单桩的竖向向向（和水水平向向）承载载力设设计值；；确定桩的数量、间间距、布桩方方式；验算桩基的承载载载力和沉沉降；；桩身结构设计；；；承台设计；绘制桩基施工图图图；桩的质量检测：：：开挖检查。只限限限于对所所暴露露的桩身身进行行观察。抽芯法。在灌注注注桩桩身身内钻钻孔（直直径100~~1150mmm）,取混凝土土芯芯样进行行观察察和单轴轴抗压压试验。声波检测法。动侧法。桩侧摩阻力和桩桩桩端阻力力：随随随着桩顶顶荷载载的逐级级增加加，桩截截面的的轴力、位位移移、桩侧侧摩阻阻力不断断变化化。起初初，Q值较小，桩桩桩身截面面位移移主要发发生在在桩身上上段，Q主要由上上段段桩侧阻阻力承承担。当Q增大到一一定定数值时时桩端端产生位位移，桩桩端阻力力开始始发挥，直直到到桩底持持力层层破坏、无无力力支承更更大的的桩顶荷荷载，基基桩处于于承载载力极限限状态态。桩桩桩端阻力力的发发挥不仅仅滞后后于桩侧侧阻力力，而且且其充充分发挥挥所需需的桩底底位移移值比桩桩侧摩摩阻力到到达极极限所需需的庄庄身截面面位置置大得多多。因因此，在在工作作状态下下，单单桩桩端端阻力力的安全全储备备一般大大于桩桩侧阻力力的安安全储备备。此外，桩长对荷荷荷载的传传递也也有重要要的影影响。但但桩长长较大（例例如如l/d>>225）时，因因桩桩身压缩缩变形形大，桩桩端反反力尚未未发挥挥，桩顶顶位移移已超过过实用用所要求求的范范围，此此时传传递道桩桩端的的荷载极极为微微小。因因此，很很长的桩桩实际际上总是是摩擦擦桩，用用扩大大桩端直直径来来提高承承载力力是徒劳劳的。桩侧负摩阻力：：：桩图之之之间的相相对位位移方向向决定定了桩侧侧摩阻阻力的方方向，当当桩周土土层相相对于桩桩侧向向下位移移，桩桩侧摩阻阻力方方向向下下，称称为负摩摩阻。通通常，在在下列列情况下下考虑虑负摩阻阻力作作用。桩穿越较厚松散散散填土、自自重重湿陷性性黄土土、欠固固结土土层进入入较硬硬土层时时。桩周存在软弱土土土层，邻邻近桩桩侧地面面承受受局部较较大的的长期荷荷载，或或地面大大面积积堆载（包包括括填土）时时。由于降低地下水水水位，使使桩周周土中有有效应应力增大大，并并产生压压缩沉沉降时。单桩竖向承载力力力的确定定：单桩的竖向承载载载力主要要取决决于地基基土对对桩的支支承能能力和桩桩身的的材料强强度。一一般情况况下，桩桩的承载载力由由地基土土的支支承能力力所控控制，材材料强强度往往往不能能充分发发挥，只只有端承承桩、超超长桩及及桩身身质量有有缺陷陷的桩，桩桩身身材料强强度才才起控制制作用用。此外外，当当桩的入入土深深度较大大、桩桩周土质质软弱弱且比较较均匀匀、桩端端沉降降量较大大，尤尤其是高高层建建筑或对对琛将将有特殊殊要求求时，还还应考考虑桩的的竖向向沉降量量，按按上部结结构对对沉降的的要求求来确定定单桩桩竖向承承载力力。单桩竖向极限承承承载力标标准值值的最常常用确确定方法法（根根据地基基土对对桩的支支承能能力）：：（1）静载荷试试验验静载荷试试验验是评价价单桩桩承载力力最为为直观和和可靠靠的方法法，其其除了考考虑到到地基土土的支支承能力力外，也也计入了了桩身身材料强强度对对于承载载力的的影响。对对于于一级建建筑物物，必须须通过过静载荷荷试验验。在同同一条条件下，试试桩桩的数量量不易易少于总总数的的1%,并不少于3根。工程程总总桩数在50根以内时时不不应少于2根。（2）按土的抗抗剪剪强度指标标标确定（3）静力触探探法法（4）经验公式式法法（5）动力试桩桩法法。此法是是是应用物物体振振动和应应力波波的传播播理论论来确定定单桩桩竖向承承载力力以及检检验桩桩身完整整性的的一种方方法。桩的抗拔承载力力力主要取取决于于桩身材材料强强度与桩桩与土土之间的的抗拔拔侧阻力力和桩桩身自重重。上上拔时形形成的的桩端真真空吸吸引力所所占比比例不大大，且且可靠性性不高高，可不不与考考虑。[例题1]：某某预制桩桩径径径400mmm，桩长10m,穿越厚度l1=3m,液性指数Il=0.775的粘土层层；；进入密密实的的中砂层层，长长度l2=7m。桩基同同一一承台中中采用用3根桩，桩桩顶顶离地面1.5m。试确定定该该预制桩桩的竖竖向极限限承载载力和基基桩的的竖向承承载力力设计值值。[解]：查表得得桩的极极限侧侧阻力标标准值值qsik为：：粘土层：Il===0.775，qs1k==500kpaa;中砂层：密实，可可取qs2k==800kpaa;桩的入土深度：：：h=1..55+3++7==11..5mm，查得预预制制桩的修修正系系数为1.0。查表得桩的极限限限端阻力力标准准值qpk为：密实中砂，h===11..5mm，qpk=511000~663000kppa,,可取qpk=600000kppa。故单桩的竖向极极极限承载力力标标准值为：：Quk=Qskkk+Qpk=up∑qsikLi+qpkAp=π×000.4××(550×33+880×77)++60000××π×0.442/4=89222.211+7753..988=164446.119kkN因该桩基属桩数数数不超过3根的非端端承承桩基，可可取取群桩效效应系系数ηc=0,ηs=ηp=ηsp=1..00,γs=γp=1.6655.基桩竖向承载力力力设计值值为：：R=ηsQssk/γγs+ηpQpk/γp+ηcQckk/γc=Qsk///γs+Qpkk/γp=892.111/1..655+7553..98//1..65=998kNNN基桩竖向承载力力力验算:荷载效应基本组组组合承受轴心荷载的的的桩基，其其承承载力设设计值值R应符合下下列列要求：：γ0N≤R承受偏心荷载的的的桩基，除除应应满足上上式要要求外，尚尚应应满足下下式要要求：γ0Nmax≤1.2RR式中：N、Nmmmax—桩顶竖向向压压力、最最大竖竖向压力力设计计值；γ0—建筑结构构重要要性系数数；荷载效应基本组组组合地震震害调查表表表明，不不论桩桩周土如如何，基基桩竖向向承载载力均可可提高高25%，故：轴心荷载作用下下下：N≤1.255RR偏心荷载作用下下下，除应应满足足上式要要求外外，尚应应满足足下式要要求：：Nmaxx≤1.5RR桩基软弱下卧层层层承载力力检算算：当桩端平面以下下下受力范范围内内存在软软弱下下卧层时时，应应进行下下卧层层的承载载力检检算。桩基沉降验算：：：当建筑物对桩基基基的沉降降有特特殊要求求时，或或桩端存存在有有软弱下下卧层层，或为为摩擦擦型群桩桩基础础时，尚尚应考考虑桩基基的沉沉降验算算。目目前，在在工程程中计算算桩基基沉降量量，仍仍假定桩桩群为为一假想想的实实体深基基础，按按与浅基基础相相同的计计算方方法和步步骤计计算桩尖尖平面面以下由由附加加应力引引起的的压缩层层范围围内地基基的变变形量，但但计计算过程程中各各土层的的压缩缩模量，按按实实际的自自重应应力和附附加应应力有试试验确确定；桩的水平承载力力力与位移移：确定单桩水平承承承载力的的方法法，以水水平静静荷载试试验最最能反映映实际际情况，所所得得到的承承载力力和地基基水平平抗力系系数最最符合实实际情情况，若若预先先埋设量量测元元件，还还能反反映加荷荷过程程中桩身身截面面的内力力和位位移。“m”法：假定定地基基水平抗抗力系数数随深深度承线线性增增加，即n=1。桩身最大弯矩及及及其位置置：要设计桩截面配配配筋，最最关键键是求出出桩身身最大弯弯矩值值Mmzx及其其相相应的截截面位位置Z0,根据最大大弯弯矩截面面剪应应力为零零的条条件，可可导出出其计算算过程程如下：：由CD=aM00/H0查表得相相应应的换算算深度度(=aZ),则Z0=/a其中，CD—最最最大弯矩矩截面面系数CCCM—最大弯矩矩系系数桩的水平变形系系系数，其其单位位为1/mm,,a=;b1—桩的截面面计算算宽度，b1=kf(d+1))d>11m;;b1=kf(11..5d+000.5))dd≤1m;kkf—桩的形状状系系数，方方桩截截面kf=1.0，圆形截截面面桩kf=0.9，d—桩的直径径，方方形截面面时为为桩的边边长b。计算桩桩的的抗弯刚刚度EI时，对于于钢钢筋混凝凝土桩桩，可取Ei=00..85EECI0,其中，EC为混凝土土的的弹性模模量；；I0为桩身换换算算截面惯惯性矩矩。由查表可得桩身身身最大弯矩矩系系数CM,即MMmax=CCMM0一般桩的入土深深深度达4.0//aa时，桩身身内内力及位位移几几乎为零零。在在此深度度以下下，桩身身只需需按构造造配筋筋或不配配钢筋筋。桩基础设计要点点点桩基础的设计应应应力求选选型恰恰当、经经济合合理、安安全适适用，对对桩和和承台有有足够够的强度度、刚刚度、和和耐久久性；（对对地地基主要要是桩桩端持力力层）有有足够的的承载载力和不不产生生过量的的变形形，其设设计内内容和步步骤有有如下或或如图图所示。进行调查研究，场场地勘查，收收集有关资料料；综合勘察报告、荷荷载情况、使使用要求、上上部结构条件件等确定桩基基持力层；选择桩材、确定定定桩的类类型、外外形尺寸寸和构构造；确定单桩的承载载载力设计计值（水水平、竖竖向）；；根据