第8章+桩基础课件

第8章+桩基础课件第1页/共148页1、12000年历史的智利遗址发现了桩的雏形2、十九世纪以前，木桩(1)7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡(2)3000-4000年前罗马(3)西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔3、十九世纪20年代开始，材料和动力进步铸铁板桩，1824年波特兰水泥注册专利蒸汽动力19世纪后期，随着钢、水泥、混凝土和钢筋混凝土的相继问世和大量使用，制桩材料发生了根本变化以混凝土或钢筋混凝土为材料的桩型，首先由俄国工程师斯特拉乌斯在1898年率先提出的，即就地灌注混凝土桩；到1901年，美国工程师雷蒙德又独立提出了沉管灌注桩的设计，我国上海在20世纪30年代修建的一些高层建筑就采用了沉管灌注桩基础。桩的应用历史§8.1概述第2页/共148页4、20世纪初，钢桩和钢筋混凝土预制桩美国密西西比河上的钢桥就大量采用了型钢桩基础。到了30年代，欧洲一些国家也开始广泛使用钢桩。二次大战后，随着冶炼技术的发展，各种直径的无缝钢管被作为桩材用于基础工程。1949年美国雷蒙德混凝土桩公司最早用离心机生产了中空预应力钢筋混凝土管桩桩的应用历史我国从50年代开始生产预制钢筋混凝土桩，50年代末，铁路系统开始生产使用预应力钢筋混凝土桩，而且随着大型钻孔机械的发展，又出现了钻孔灌注桩或钢筋混凝土灌注桩。20世纪60～70年代，我国也研制生产出预应力钢筋混凝土管桩，并广泛应用于交通工程中§8.1概述第3页/共148页§8.1概述桩的功能第4页/共148页新加坡发展银行,四墩,每墩直径7.3m将荷载传递到下部好土层,承载力高大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩部分风化及不风化泥岩桩的功能§8.1概述第5页/共148页新加坡发展银行,四墩7.3m§8.1概述桩的功能第6页/共148页现场灌注护坡桩造价低桩的功能§8.1概述第7页/共148页桩的功能§8.1概述第8页/共148页优点将荷载传递到下部好土层，承载力高沉降量小抗震性能好,穿过液化层承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较，施工造价低桩的特点§8.1概述第9页/共148页缺点比浅基础造价高施工环境影响,预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆有地下室时，有一定干扰，深基坑中做桩§8.1概述桩的特点第10页/共148页(1)地基上差下好；软硬或荷载不均(2)地基软弱，或土性特殊(3)荷载复杂（偏心、水平、动…）(4)对沉降非常敏感的建筑，如精密仪器，或受到大面积超载影响(5)地下水位高(6)历史建筑桩的适用性§8.1概述第11页/共148页第8章桩基础

(第一讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第12页/共148页不同的分类标准(一)按承台承台:将几个桩结合起来传递荷载(二)材料(三)形状(四)承载机理(五)按尺寸(六)施工方法软土层桩与桩基的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第13页/共148页(一)按承台承台:将几个桩结合起来传递荷载高承台桩承台在地面以上，桥桩，码头，栈桥低承台桩承台在地面以下，承台本身承担部分荷载软土层桩基的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第14页/共148页低承台桩桩基的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第15页/共148页高承台桩§8.2桩和桩基的分类与质量检测桩基的分类第16页/共148页(二)按材料木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管(型钢)桩、复合桩钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土(离心预制)、高强混凝土桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第17页/共148页(三)按形状按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节(分叉)桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩桩身桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第18页/共148页桩端Dd桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第19页/共148页横断面桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第20页/共148页(四)按尺寸按断面(直径）的大小：大直径:d>80cm;小直径d<25cm;之间是普通桩按长度(长径比)l>60m（>3)长桩

l<10m短桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第21页/共148页(五)按荷载传递方式(1)竖直荷载：端承桩(嵌岩桩)、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩Q=Qp+QsTipresistance(端承力),Skinfriction(侧摩阻力)摩擦桩主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载（分为摩擦桩和端承摩擦桩）端承桩主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬（分为端承桩和摩擦端承桩）桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第22页/共148页端承桩摩擦桩PsPsP桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第23页/共148页(六)按施工方法施工方法—沉桩方法1预制桩Prefabricatedpile

挤土桩2现场灌注桩Castinplace

非挤土桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第24页/共148页1预制桩2现场灌注桩气锤打入振动沉桩静压桩引孔,部分挤土,

大面积地面隆起不引孔,挤土桩成孔方法人工挖孔螺旋钻地下水以下泥浆护壁冲击,夯扩,爆破沉管灌注浇注法省,易泥皮,虚土,断桩水上水下其他离心,预应力,工厂,现场桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第25页/共148页人工挖孔桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第26页/共148页广州市亚洲大酒店人工挖孔桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第27页/共148页螺旋钻

桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第28页/共148页沉管螺旋钻孔灌注桩粘性土砂性土桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第29页/共148页

扩底桩人工挖孔扩孔桩（芝加哥法）桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第30页/共148页UK英国1.0-3.0m0.6-0.9m桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第31页/共148页爆破扩底桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第32页/共148页内夯式扩底桩200kN钢锤碎石混凝土钢筋笼桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第33页/共148页钻扩桩桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第34页/共148页挤扩桩（支盘桩）桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第35页/共148页桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第36页/共148页奇特的扩底桩北京西北某工地一技术员考虑桩的载荷试验。此为人工控孔扩底桩，桩长大约20m。扩底部分在地下水位以下，并且为粉细砂。如何施工，倒坡开控无论如何是站不住的。那就是从地面往下一级一级地扩大，控成一个瓮形，到了地下水位以下的粉细砂就好挖了。他控的扩底桩见左图，右图为设计桩形。桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第37页/共148页(一)按承台(二)材料(三)形状(四)承载机理(五)按尺寸(六)施工方法桩的分类总结挤土桩(打入预制桩)非挤土桩(现场钻孔)摩擦桩端承桩Q=Qp+QskN桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第38页/共148页竖向受压桩

竖向抗拔桩

水平承载桩DowntownHoustonSuctionpilesSuctionpiles桩的分类§8.2桩和桩基的分类与质量检测第39页/共148页开挖检查。只限于对所暴露的桩身进行抽芯法。在灌注桩内钻孔，取芯样进行抗压试验声波透视法。可检测桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别动测法。小应变、大应变桩的质量检验§8.2桩和桩基的分类与质量检测第40页/共148页第8章桩基础

(第二讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第41页/共148页8.3.1桩的荷载传递8.3.2桩侧摩阻力和桩端阻力8.3.3单桩破坏模式桩基础的作用是将荷载传递到下部土层，通过桩与桩周土的相互作用进行的QpQQs§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第42页/共148页竖向承载力的组成对于摩擦为主的桩摩阻力所需位移很小端阻力需要较大位移;不同阶段二者分担比不同Q/kNQsQpQS/mmQs桩侧摩阻力Skin，ShaftfrictionQp桩端阻力Point,endresistanceQsQpQ§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第43页/共148页单位侧摩阻力qs的分布qs侧摩阻力u为桩的周长S0Sp各点位移Q轴向力NS0SpNqs单桩轴向荷载传递§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第44页/共148页桩的竖向承载力发挥的特点随着荷载增加，桩身上部侧阻力先于下部侧阻力的发挥一般摩擦桩，侧阻力先于端阻力发挥，侧阻发挥的比例明显高于端阻对于长桩，即使桩端土很好，工作荷载下端阻力也很难发挥。上部下部侧阻力端阻力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第45页/共148页桩侧摩阻力是桩界面对桩周土相对位移δ的函数桩侧摩阻力桩截面位移极限值桩的侧摩阻力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第46页/共148页桩的侧摩阻力K土的侧压力系数，随着深度增加,砂土中存在临界深度

临界深度qs

kPaz(m)qs

接近常数§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第47页/共148页桩的侧摩阻力超静孔隙水压力消散,土的触变性摩阻力的时效性预制单桩静载试验前，砂土中7天，粘性土的15天，饱和软粘土25天饱和软粘土§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第48页/共148页打入预制桩,挤土使qs增加(1)挤密(2)残余应力钻孔预制桩,使qs减少(1)泥皮(2)应力松弛

(3)水泥浆渗入土中使表面粗糙，增加侧摩阻力其他施工因素挤土桩非挤土桩桩的侧摩阻力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第49页/共148页§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第50页/共148页(1)常作为基础承载力问题(太沙基解)很小(1)很难达到整体破坏(2)端承力与深度有关(3)存在临界深度太沙基梅耶霍夫型桩的端承力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第51页/共148页

(2)土的极限端阻力影响因素

与土性有关,存在临界深度与施工方法有关桩端充填粉土桩的端承力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第52页/共148页单桩的破坏模式屈曲破坏整体破坏刺入破坏§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第53页/共148页1负摩擦的产生(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、冻土融陷正摩阻负摩阻桩的负摩阻力桩相对土向下土相对桩向下2负摩擦力的确定,成为荷载下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力§8.3竖向荷载下单桩的工作性能第54页/共148页lnNegative-+摩阻力轴向力N桩顶位移δs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桩身压缩δ0土的位移Sd负摩擦区正摩擦区l§8.3竖向荷载下单桩的工作性能桩的负摩阻力确定第55页/共148页第8章桩基础

(第三讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第56页/共148页8.4.1按材料强度确定8.4.2按单桩竖向抗压静载试验确定8.4.3按土的抗剪强度指标确定8.4.4按静力触探法确定8.4.5按经验公式法确定8.4.6其他方法8.4.7桩的抗拔承载力8.4.8单桩竖向承载力设计值QpQQs§8.4单桩竖向承载力确定第57页/共148页按材料强度确定按桩身材料强度确定单桩竖向承载力时，可将桩视为轴心受压杆件GB50010-2002《混凝土结构设计规范》地基承载力足够前提下§8.4单桩竖向承载力确定第58页/共148页获得单桩承载力最可靠的方法锚桩反力梁

次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱按单桩静载试验确定§8.4单桩竖向承载力确定第59页/共148页锚桩反力梁法§8.4单桩竖向承载力确定第60页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定第61页/共148页锚桩桁架法,2400吨§8.4单桩竖向承载力确定第62页/共148页桩顶试验中§8.4单桩竖向承载力确定第63页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定压重平台式第64页/共148页

慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法、等时间间隔加载法、循环加载法

单级荷载值：单桩承载力设计值的1/5~1/8

稳定判据：每级荷载下桩顶沉降量小于0.1mm/h

终止加载条件：沉降量达前一级5倍；沉降量达2倍，沉降不稳定；达到设备最大载荷反力装置试桩与锚桩（或压重平台支墩边）试桩与基准桩基准桩与锚桩（或压重平台支墩边）桩锚横梁反力装置≥4d≥4d≥4d压重平台反力装置≥2.0m≥2.0m≥2.0m载荷试验测试方法§8.4单桩竖向承载力确定第65页/共148页Q(kN)s(mm)次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表桩的荷载试验成果－荷载沉降曲线根据试验曲线确定单桩承载力§8.4单桩竖向承载力确定第66页/共148页1、根据沉降随荷载的变化特征确定（1）Q-s曲线法（2）s-lgq曲线（3）lgs-lgQ曲线2、根据沉降随时间的变化特征确定3、根据相对变形确定载荷试验单桩承载力确定方法§8.4单桩竖向承载力确定第67页/共148页◎Q-s曲线法

确定桩极限荷载的基本方法。对于陡降段，可由曲线出现明显转折点对应的荷载来判定，对于缓变型也可以通过Q=s/（a+bs）方程来预测出其极限承载力。此类方法的缺点是确定极限荷载在很大程度上受Q-s曲线比例尺的影响，人为因素较大，故必须有公认的比例尺，方可进行对比，以求得合理的极限荷载。一般可取整个图形比例横：竖=2：3根据沉降随荷载变化特征确定140kN§8.4单桩竖向承载力确定第68页/共148页◎s-lgq曲线

s-lgQ法实质是指桩达到极限荷载时，桩侧摩阻力已充分发挥，极限荷载以后桩侧摩阻力不再变化而成为常数，在计算分析中取前端曲线为直线，取中后段曲线按指数方程来计算。在工程上可取s-lgQ曲线出现陡降直线段的起始点所对应的荷载为极限荷载。根据沉降随荷载变化特征确定140kN§8.4单桩竖向承载力确定第69页/共148页◎s-lgt曲线

s-lgt曲线在曲线拟合分析中可描述为s=a+b*lgt方程，其在形状上能比较灵敏地反映桩与土的工作状况。该曲线的斜率反映了桩顶下沉的速率，当曲线的斜率突然变大时表明桩已达到极限荷载，并且概略地说明了某级荷载下桩周土或桩底土的塑性变形的发展程度。在工程上可取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载为极限荷载。根据沉降随时间变化特征确定140kN§8.4单桩竖向承载力确定第70页/共148页◎Q-s曲线法

低强度柔性桩（像水泥搅拌桩等）往往用做复合地基，其静载试验Q-s曲线往往呈缓变型。根据相对变形确定缓变曲线取桩顶总沉降s=40mm对应荷载24h未稳定，Sn对应的荷载149kN§8.4单桩竖向承载力确定第71页/共148页按抗剪强度指标确定经验型公式以土力学原理为基础的单桩极限承载力公式§8.4单桩竖向承载力确定第72页/共148页静力触探(StaticConePenetrationTest,简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻，侧壁摩阻力来确定土体的物理力学参数的一种土体勘测技术按静力触探法确定§8.4单桩竖向承载力确定第73页/共148页静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探§8.4单桩竖向承载力确定静力触探分类第74页/共148页触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式§8.4单桩竖向承载力确定静力触探分类第75页/共148页触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式§8.4单桩竖向承载力确定静力触探分类第76页/共148页触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。§8.4单桩竖向承载力确定静力触探分类第77页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定第78页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定第79页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定第80页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定第81页/共148页国际标准探头的规格：锥头顶角60°、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底§8.4单桩竖向承载力确定静力触探探头第82页/共148页单用（桥）探头双用（桥）探头多用（孔压）探头§8.4单桩竖向承载力确定静力触探探头第83页/共148页贯入速率如果贯入速率大于1cm/s以上时，读数受贯入速率的影响就很小了事实上，静力触探的贯入速率一般用2cm/s§8.4单桩竖向承载力确定静力触探贯入速度第84页/共148页（1）判断土的潮湿程度及重力密度含水量：

液性指数：（2）饱和土内摩擦角（3）土的抗剪强度参数粘性土：确定土的物理力学性质指标§8.4单桩竖向承载力确定第85页/共148页确定浅基的承载力用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上。确定的是地基承载力的基本值，需经过深、宽修正用于一般的建筑物地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，经验公式有地区性。§8.4单桩竖向承载力确定第86页/共148页地基基本承载力f0与PS(qc)经验关系式(MPa).序号提出者经验关系式范围值PS(qc)土层1武汉联合试验组f0=0.1043Ps+0.02690.3—6.0粘性土2交通部三航院f0=0.1Ps+0.0250.5—2.5长江三角洲土3兖州煤矿设计院f0=0.1012Ps+0.0590.35—3.0淮北粘性土4江苏省建筑设计院f0=0.084Ps+0.050.35—5.7南京粘性土5青岛城建局f0=0.074Ps+0.08241.0—0.5青岛粘性土6连云港规划建筑设计院f0=0.0807Ps+0.049滨海软土7铁三院f0=5.8(Ps)1/2-0.046PS单位(kPa)IP>7粘性土8铁四院f0=0.112Ps+0.0050.085—0.9软土9武汉冶金勘察公司f0=0.02Ps+0.055.0长江中下游粉细砂土§8.4单桩竖向承载力确定第87页/共148页序号提出者经验关系式范围值PS(qc)土层10铁一、四院f0=0.044Ps+0.051.0—11.0中粗砂11同济大学等f0=0.055Ps+0.045上海粉土12陕西综合堪察院f0=0.0878Ps+0.024湿陷性黄土13原一机部勘测公司f0=0.098qc+0.019黄土地基14大庆油田、长春地院（1996）f0=0.089qc+0.075f0=0.108qc+0.0644f0=0.0813qc+0.069大庆粘性土、粉土、大庆粘性土大庆粉土15荷兰，比利时f0=(0.033—0.025)qcf0=0.1qc砂土粘性土经统计分析，有人提出：式中α、β为土类修正系数§8.4单桩竖向承载力确定地基基本承载力f0与PS(qc)经验关系式(MPa).第88页/共148页确定单桩的承载力地基基础设计为丙级的建筑物。当按双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算粘性土：砂土：§8.4单桩竖向承载力确定电缆单桥探头第89页/共148页按经验公式法确定（规范法）一般预制桩及中小直径灌注桩（直径d<800mm）：JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》§8.4单桩竖向承载力确定大直径桩（直径d≥800mm）：

嵌岩桩：

第90页/共148页其他现场试验方法

Osterberg法动测桩法其他方法§8.4单桩竖向承载力确定第91页/共148页Osterberg法0s(mm)s(mm)p(kN)千斤顶§8.4单桩竖向承载力确定第92页/共148页安装§8.4单桩竖向承载力确定第93页/共148页多动式§8.4单桩竖向承载力确定第94页/共148页动测桩法气缸堆载桩消音器力传感器Statnamic大应变动测桩承载力方法－加拿大和荷兰§8.4单桩竖向承载力确定第95页/共148页§8.4单桩竖向承载力确定桩的抗拔承载力第96页/共148页单桩抗拔承载力特征值Ta

1现场抗拔静载荷试验－重要建筑物

2公式－非重要建筑物第i层土抗拔折减系数pi：砂土0.5-0.7,粉,粘土0.7-0.8桩的抗拔承载力§8.4单桩竖向承载力确定第97页/共148页单桩竖向承载力设计值§8.4单桩竖向承载力确定当采取单桩竖向静载荷试验确定时，为单桩竖向极限承载力除以安全系数2，桩端土层好的大直径或采用承载力特征值丙级建筑物，采用静力触探及标贯试验确定的Ra值初步设计按下式估算：对嵌岩桩：

嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在装底应力扩散范围内无岩体临空面第98页/共148页第8章桩基础

(第四讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第99页/共148页8.5.1水平荷载下基础的受力特性8.5.2单桩水平静载荷试验8.5.3水平受荷桩位移及应力分析风荷载§8.5

桩的水平承载力与位移第100页/共148页风荷载吊车制动荷载地震荷载风荷载§8.5

桩的水平承载力与位移水平荷载类型第101页/共148页水平荷载下基础的受力特性桩土的相互作用承载力大小取决于：土性、桩长和桩断面刚度和桩的约束条件。l§8.5

桩的水平承载力与位移第102页/共148页§8.5

桩的水平承载力与位移水平静荷载试验单级荷载值：预估水平极限承载力的1/10~1/15加载方法：每级荷载施加后，恒载4min测读水平位移，然后卸载，停2min测读残余变形，循环5次再加下级荷载终止加载条件：桩身折断或桩顶水平位移超过30~40mm，或桩侧地表出现明显裂缝或隆起

一般采用单向多循环卸载法：第103页/共148页水平承载力确定临界荷载取：

(1)曲线出现突变点的前一级荷载(2)曲线第一直线段的终点(3)曲线第一突变点极限荷载取：(1)曲线第一明显陡降前一级§8.5

桩的水平承载力与位移(1)H0-t-x0曲线(2)H0-Δx0/ΔH0曲线(3)H0-σg曲线(2)曲线第二直线段终点对应的荷载桩身折断或钢筋应力达到极限的前一级荷载第104页/共148页水平承载力确定承载力确定混凝土预制桩、钢桩、桩身配筋率大于0.65%的灌注桩，可取x0对应的荷载作为单桩水平承载力设计值；对桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取临界荷载，或以极限荷载/2作为设计值

RH为设计值,Hu为横向极限荷载

H

为抗力分项系数§8.5

桩的水平承载力与位移第105页/共148页水平受荷桩的内力及位移分析线弹性地基梁反力法单桩挠曲微分方程水平抗力公式

——水平抗力系数目前主要采用4种方法：常数法、“k”法、“m”法、“c”法§8.5

桩的水平承载力与位移第106页/共148页kh

抗力系数§8.5

桩的水平承载力与位移水平抗力系数计算方法常数法m法k法C法桩的位移第107页/共148页水平受荷桩的内力及位移分析方程求解其中求解微分方程得到：§8.5

桩的水平承载力与位移位移转角弯矩剪力第108页/共148页第8章桩基础

(第四讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第109页/共148页8.6.1群桩工作特点8.6.2承台下土对荷载的分担作用8.6.3群桩的竖向承载力设计值8.6.4基桩竖向承载力验算8.6.5桩基软弱下卧层承载力验算8.6.6桩基竖向抗拔承载力及负摩阻力验算8.6.7桩基水平承载力验算8.6.8桩基沉降验算§8.6

群桩基础计算第110页/共148页问题：单桩承载力加起来等于群桩承载力？实际工程中桩基础是由多根桩组成，上部由承台连接。由三根和三根以上的桩组成的桩基础称为群桩基础作用：1加强土，2将荷载传递到更深土层中群桩的工作特点§8.6

群桩基础计算第111页/共148页岩石土压力扩散深度>6d端承型群桩摩擦型群桩群桩的工作特点§8.6

群桩基础计算第112页/共148页1预制桩沉桩砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤密作用,使承载力增加饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先入桩上浮,土层扰动,使承载力降低2应力叠加桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加3桩之间互相调节个别桩承载力低总体上可互补;个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载4承台可部分承受荷载§8.6

群桩基础计算群桩的工作特点第113页/共148页应力叠加桩底应力增加,侧阻发挥程度降低，端阻发挥程度提高;总的沉降增加应力叠加影响§8.6

群桩基础计算第114页/共148页关于承台承载力问题承台可以承担荷载，最高达30％刚性承台下各桩承担的荷载不同在动力荷载下(铁路桥梁);负摩擦力(地面下沉);端承桩情况下不考虑承台承载力各桩承担的竖向力承台下土对荷载的分担作用§8.6

群桩基础计算第115页/共148页群桩效应与很多因素相关。可以用群桩效应系数估计对于砂土、长桩和大间距条件下1.0,工程设计中常取＝1.0=群桩承载力群桩中各单桩承载力之和群桩的竖向承载力设计值§8.6

群桩基础计算第116页/共148页《建筑桩基技术规范》：s=群桩中基桩平均极限侧阻力单桩平均极限侧阻力群桩的竖向承载力设计值p=群桩中基桩平均极限端阻力单桩平均极限端阻力sp=群桩中各基桩平均极限承载力单桩极限承载力c=群桩承台底平均极限土阻力承台底地基土承载力标准值§8.6

群桩基础计算第117页/共148页基桩竖向承载力设计值R为群桩的竖向承载力设计值当根据静荷载试验确定时：当承台底面与土脱开时，不应考虑承台效应对端承桩桩基和桩数不超过3根的非端承桩桩基，也不考虑群桩效应§8.6

群桩基础计算第118页/共148页基桩桩顶荷载效应计算假定：承台是刚性的；各桩刚度相同；XY是桩基平面的惯性主轴桩顶作用效应简化计算§8.6

群桩基础计算中心荷载偏心荷载地震作用效应可不考虑地震作用的条件第119页/共148页基桩承载力验算中心竖直荷载承受偏心荷载的桩基N荷载效应基本组合地震作用效应组合中心竖直荷载承受偏心荷载的桩基§8.6

群桩基础计算第120页/共148页桩基软弱下卧层承载力验算下卧层的破坏类型：F整体冲剪破坏FGGfqsk基桩冲剪破坏验算要求：§8.6

群桩基础计算第121页/共148页桩基软弱下卧层承载力验算对桩距小于6d的群桩基础，一般可作整体冲剪破坏考虑整体冲剪破坏FGGfqska0下卧层顶面附加应力验算要求：§8.6

群桩基础计算第122页/共148页桩基软弱下卧层承载力验算对桩距大于6d、且硬持力层厚度的群桩基础，以及单桩基础，作整体冲剪破坏考虑下卧层顶面附加应力验算要求：F基桩冲剪破坏§8.6

群桩基础计算第123页/共148页桩基竖向抗拔承载力及负摩阻力验算桩基竖向抗拔承载力验算：群桩基础基桩T§8.6

群桩基础计算第124页/共148页桩基竖向抗拔承载力及负摩阻力验算桩基负摩阻力验算：

群桩中任一基桩的下拉荷载标准值，可取单桩荷载乘以负摩阻力群桩效应系数T对于单桩取1，当计算结果>1，取1

当考虑负摩阻力，验算基桩竖向承载力设计值是，对于摩擦性基桩取桩身计算中性点以上的侧摩阻力为零对端承型基桩需要计入下拉荷载，按下式计算基桩承载力当土层不均匀和建筑物对不均匀沉降敏感时，应考虑§8.6

群桩基础计算第125页/共148页桩基水平承载力验算

当外荷合力与竖直线夹角≤5°时，可不设斜桩，但需满足：H水平承载力设计值：§8.6

群桩基础计算第126页/共148页F桩基沉降计算多数桩基需要进行沉降验算荷载采用准永久组合基本假设：单向压缩、均质各向同性和弹性假设的分层总和法方法：假想实体基础法－布氏解；明德林（Mindlin)方法§8.6

群桩基础计算第127页/共148页FlG

b0A’a0、b0群桩外缘长短边的长度l

桩的入土深度所有土层内摩擦角平均值G

扩散后面积上的重量(矩形)p0荷载扩散法§8.6

群桩基础计算第128页/共148页如果忽略桩身l长度部分在入桩前后重量的变化a、b

承台的长度和宽度所有土层内摩擦角平均值pc0

承台底面处地基土自重应力Gk

承台和承台以上土的重量(矩形)FlG

b0A’p0荷载扩散法§8.6

群桩基础计算第129页/共148页s

桩基最终计算沉降量n计算分层数Esi压缩模量

pi第i层土的竖向附加应力平均值p沉降计算经验系数按照扩散后的面积进行分层总和法计算沉降FlG

b0A’p0荷载扩散法§8.6

群桩基础计算第130页/共148页FlG

b0A’hi桩身穿越第i层土层厚度l

桩的入土深度qsia第i层土侧阻力特征值Gk

承台和承台以上土的重量按照前面的分层总和法计算沉降p0扣除桩群侧壁摩阻力法§8.6

群桩基础计算第131页/共148页lQ明德林－盖得斯应力计算pi第i层土层中点处的附加应力m

桩数zp,k第k根桩端荷载产生的附加应力zs,k第k根桩侧荷载产生的附加应力Q(1－)Qi§8.6

群桩基础计算第132页/共148页第8章桩基础

(第五讲)§8.1概述§8.2桩和桩基的分类与质量检验§8.3竖向荷载下单桩的工作性能§8.4单桩竖向承载力确定§8.5桩的水平承载力与位移§8.6群桩基础计算§8.7桩基础设计第133页/共148页8.7.1收集设计资料8.7.2桩型、桩长和截面尺寸选择8.7.3桩数及桩位布置8.7.4桩身截面强度计算8.7.5承台设计§8.7

桩基础设计No结构、地质和环境资料桩型、桩长、断面桩数和布置验算单桩承载力桩基沉降验算承台与桩身设计计算设计结束单桩承载力特征值RaNo第134页/共148页桩基础的设计步骤No结构、地质和环境资料桩型、桩长、截面桩数和布置验算单桩承载力桩基沉降验算承台与桩身设计计算设计结束单桩承载力特征值RaNo荷载、持力层、相邻建筑根据施工条件决定桩型根据持力层深度确定桩长根据荷载大小决定桩截面桩端进入持力层深度：1～3d，进入较好岩体0.5m。桩端下持力层厚度>4d。根据第二节的方法确定单桩承载力特征值1单桩的静载荷试验2其他现场试验3原位测试4经验方法初估桩数nFk

竖向荷载效应