基础工程桩基础内容丰富

4.3竖向荷载下单桩的工作性能本节重点：竖向荷载作用下单桩的工作性能。本节难点：单桩的破坏模式已及单桩承载力的确定。

单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基础，通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力途径和单桩承载力的构成及其发展过程，以及单桩的破坏机理等，对正确评价单桩承载力设计值具有一定的指导意义。

桩顶荷载一般包括轴向力、水平力和力矩，为简化起见，在研究桩的受力性能及计算桩的承载力时，对竖向受力情况单独进行研究。4.3竖向荷载下单桩的工作性能

竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程。

如果桩侧摩阻力不足以抵抗竖向荷载，一部分竖向荷载将传递到桩底，桩底持力层也将产生压缩变形，故桩底土也会对桩端产生阻力。4.3.1桩的荷载传递

桩侧阻力Qs桩端阻力Qp地基土对桩的支承作用但两者并不是同步发挥的单桩承载力的构成

对10根桩长为27～46m的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，粘性土为1～3mm，无粘性土为5～7mm；除两根支承于岩石的桩外，其余各桩（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷载的10％。

不同荷载下轴力沿深度的变化单桩荷载传递的基本规律

基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（一般低于1%），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载最重要的，甚至是主要的途径。

竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程。设桩身轴力为Q，桩身轴力是桩顶荷载N与深度Z的函数桩身轴力沿深度分布的实测资料桩越长，端阻力所占的比例越低桩侧摩阻力和桩端阻力的分布规律及影响因素1.桩的侧阻随深度呈线性增大;

2.桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性质、成桩方法等多种因素有关;3.随着桩顶荷载的逐级增加，桩截面的轴力、位移和桩侧摩阻力不断变化;4.桩端阻力的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多;5.桩长对荷载的传递也有着重要的影响。单桩的破坏模式

一、单桩的破坏模式影响因素桩周土的抗剪强度桩端支承情况桩的尺寸桩的类型

二、常见的单桩破坏模式

轴向荷载下基桩的破坏模式屈曲破坏整体剪切破坏刺入破坏当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵抗力。桩在轴向荷载作用下，如同一细长压杆出现纵向挠曲破坏，荷载～沉降(Q-S)关系曲线为“急剧破坏”的陡降型，其沉降量很小，具有明确的破坏荷载。桩的承载力取决于桩身的材料强度。如穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩，细长的木桩等多属于此种破坏。（一）屈曲破坏当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏。此时桩的沉降量较小，桩侧摩阻力难以充分发挥，主要荷载由桩端阻力承受，荷载～沉降(Q-S)关系曲线也为陡降型，呈现明确的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的支承力。一般打入式短桩、钻扩短桩等均属于此种破坏。（二）整体剪切破坏当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏。此时桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受，桩端阻力极微，桩的沉降量较大。一般当桩周土质较软弱时，荷载～沉降(Q-S)关系曲线为“渐进破坏”的缓变型，无明显拐点，极限荷载难以判断，桩的承载力主要由上部结构所能承受的极限沉降su确定；当桩周土的抗剪强度较高时，荷载～沉降(Q-S)关系曲线可能为陡降型，有明显拐点，桩的承载力主要取决于桩周土的强度。一般情况下的钻孔灌注桩多属于此种情况。（三）刺入破坏4.3.3桩侧负摩阻力

桩土之间相对位移的方向决定了桩侧摩阻力的方向，当桩周土层相对于桩侧向下位移时，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻力。正摩阻负摩阻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。1.负摩阻力发生的条件在软土地区，大范围地下水位下降，使桩周土中有效应力增大，导致桩侧土层沉降；2)桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面有大面积堆载（包括填土）时；3)桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；4)

冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的缺陷。2、桩侧负摩阻力的分布规律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而变。桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，这种摩阻力为零的点称为中性点lnNegative土位移Ss桩位移Sp-+摩阻力轴向力N中性点3.减少桩咐侧负摩懂阻力影魔响的措满施1）在桩英的中性竹点以上膜部分涂枝一薄层溜涂料，待以降低目负摩阻箩力，热常哥用沥青矿涂层，室价格便答宜，效抬果比较竖好。2）对钢闲桩再加一层笼厚度经为3m贤m的塑料薄故膜(兼作课防锈机蚀用)；3）对现医场灌注氏桩也可辞在桩与锈土之裁间灌渗注斑全脱土色浆等方臭法，挤来消概除或表降低屯负摩姓阻力园的影铺响。4.杂4单桩驰竖向毅承载秀力的热确定单桩的责承载力茄：是指闯单桩尾在竖恢向荷荣载作纷用下辈，不魂丧失稳定档性、不匆产生过大扎变形时的碍承载舟能力挽。单桩的涝竖向承忘载力主熟要取决余于两方枯面：一是地坊基土对肿桩的支随承能力餐；二是桩穷身的材飘料强度。一般节情况熄下，绝桩的百承载贺力由甲地基和土的肚支承抛能力佛所控仪制，匙材料辟强度段往往遭不能肿充分事发挥士，只赏有对胳端承状桩、好超长淘桩以赏及桩香身质拆量有葛缺陷封的桩奥，桩商身材购料强原度才楼起控蛇制作虽用。4.4播.1按材料福强度确乱定按桩身亡材料强僚度确定链单桩竖斥向承载傍力时，啦可将桩杀视为轴病心受压寻构件，未根据桩菜材按《混凝窜土结叫构设闹计规妻范》(G泳B50员010亩-20凤12)或钢烦结构耽规范晒计算雅。对解于钢反筋混蔬凝土荐桩：混凝土瞧预制桩洪，预应边力混凝巩土空心柿桩取0.擦85爬;干作业颂非挤土驴灌注桩笔取0.资9;泥浆标护壁洽和套牛管护剧壁非半挤土尸灌注盏桩，俱部分长挤土骄灌注海桩及望挤土油灌注钢桩取0.7膊-0.塘8;软土区朋挤土灌侮注桩取0.炕65钢;注意胳：当杜桩顶侧以下5d范围内仗桩身箍油筋间距柏不大于100笔mm，且符碌合相关灯构造要盛求时才御考虑纵愉向主筋誉对桩身纲受压承候载力的疼作用。静载荷些试验是隶评价单在桩承载倘力最为准直观和假可靠的谷方法，匪其除了险考虑到丸地基土婶的支承筒能力外住，也计线入了桩苍身材料办强度对垃承载力讨的影响底。对于完甲级、额乙级建居筑基桩愤，必须筑通过静萍载荷试说验。在先同一条键件下的爸试桩数拜量，不誉宜少于棚总数的1%，并哭不少葱于3根。工森程总沿桩数陈在50根以内时模不应少洽于2根。4.4皂.2按单睬桩竖斥向抗喘压静犹载荷吗试验庸确定单桩竖求向极限夫承载力尺标准值蝴：单桩在湿竖向荷马载作用掉下达到孤破坏状颗态前或拖出现不端适于继赖续承载真的变形轰时所对俱应的最大扣荷载。次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱（1）静复载荷甩试验犬装置足及其秀方法团：试验累装置桑主要够由加荷稳掏压、提供反驴力和沉降衫观测三部曾分组丽成。锚桩桁酿架法试验时灭加载方杨式通常歇有慢速维学持荷载诉法、快速摄维持墨荷载模法、等贯花入速橡率法、等时间那间隔加凳载法以及循环加能载法。工程中鸭最常用夸的是慢速维竹持荷载玩法，即逐汽级加载功，每级秀加载值返为单桩冷承载力惜特征值莫的1/8列-1/起5，当奸每级立荷载角下桩而顶沉材降量钓小于0.1丘mm/风h时，则驾认为已论趋于稳叫定。然障后施加督下一级趁荷载直忍到试桩座破坏，犯再分级华卸载到亡零。当出现取下列情削况之一航时即可歉终止加老载：①抗某级胃荷载估下，织桩顶另沉降插量为答前一望级荷泉载下艳沉降努量的5倍；②乌某级短荷载满下，葵桩顶枣沉降危量大域于前岸一级滴荷载扁下沉灶降量脉的2倍，且强经过24小时浩尚未盟达到克相对运稳定怖；③丽已达睡到设翻计要域求的笑最大激加载窜量或寨达到壮锚桩搜最大突抗拔丽力或吹压重糕平台狱的最扯大质剃量时血。④遇当荷踢载-沉降赚曲线故为缓涉变型雨时，捆可加滔载至族桩顶朝总沉亭降量60-龙80m枕m，特殊拘情况下拌可按具掘体要求援加载至榨桩顶累盖计沉降员量超过80飘mm。（2）终止王加载条票件：①根据漏沉降统随荷漫载的贫变化鲜特征品确定催：此外，也可根据终止加载条件②中的前一级荷载值作为②根据沉降量确定：对于陡降型Q—s

曲线，可取曲线发生明显陡降的起始点所对应的荷载为；（3）按试验结果确定单桩竖向极限承载力：对于缓变型Q—s

曲线，一般可取

s=40～60mm对应的荷载值为对于大直径桩可取所对应的荷载值。测出每恼根试桩购的极限挠承载力侄值后，奇通过统赛计确定额单桩竖蜻向抗压毒极限承果载力。1）参非加统顷计的旗所有怜试桩哄，当历满足宇其级悔差不房诚超过客平均认值的30%时，取亮平均值云为单桩芳竖向抗圣压极限歪承载力胸。2）若级俗差超过选平均值肤的30沾%，应分笼析级差略过大的隐原因，振结合工谣程具体狮情况综部合确定挨，必要划时增加顶试桩数盗量；3）对桩它数为3根或3根以奥下的撇柱下青承台吊，或武工程猫桩抽匆检数浆少于3根，应索取低值驴。单桩竖风向承载取力特征愚值Ra的确定吐：4.4锻.3按经籍验公泽式法爪确定（1）对位直径d<希80某0mm的灌注匀桩和预荐制桩，严单桩竖蜓向极限封承载童力标和准值忠：桩侧井第i层土的相极限侧淘阻力标庭准值桩端极笋限端阻往力标准猛值桩身周愈长单桩总隔极限侧环阻力标印准值（kN）单桩旬总极球限端够阻力巴标准丛值（kN）单桩竖列向极限待承载力喘标准值表4.粒2桩的极纠限侧阻榨力标准幅值qsi侄kkP斜a表4.3桩的窄极限丛端阻碎力标能准值qpkkPa（2）对呼大直序径桩炊（d≥80微0mm饭）：大直径桩的极限侧阻力和极限端阻力的尺寸效应系数桩身直径桩端直径桩身周富长4.宿4.乳4抗拔丹桩承钩载力桩基塔承受含上拔躁力的两情况美有两轿类，机设计把的要巧求不光完全封一样锤。一类是恒怒定的唯上拔吊力，琴如地送下水触的浮酷托力扣。为啊了平嫂衡浮港托力御，避裤免地廉下室镇上浮武，需舟要设凉置抗停拔桩盼，完晚全按臣抗拔现桩的脆要求框验算谢抗拔宵承载镰力、淡配置舌通长步的钢蒙筋、格设置汪能抗撇拉的枣接头从等。另一惧类是在巾某一婚方向夹水平贴荷载骡作用逆下才猜会使逢某些严桩承旦受上块拔力株，但重在荷耕载方顿向改亩变时户这些架桩可痰能又牲承受遮压力烈，设咐计时见应同苗时满州足抗承压和织抗拔剧两方牺面的记要求厦，或币按抗留压桩艘设计界并验居算抗修拔承陷载力粗。抗拔孩桩极占限承顶载力码确定:（1）设视计等犹级为乏甲、仍乙级洽的桩赤基：糊应通亭过静望载试追验确曲定；（2）设计乡丰等级为找丙级的际桩基，距可通过跪计算确伯定。抗拔旷桩基假础应园同时方验算突群桩黎呈整咬体破臂坏和超非整议体破阁坏基慢桩的交抗拔届承载绩力：抗拔桩判极限承大载力确典定:非整体破坏:式中:ui—桩周宵长；马等直素径桩u=πd；qsi潜k—抗拔科桩极骂限侧除阻力语标准对值。λi—抗拔系充数，按蕉表4.5取值速；单桩根竖向包承载事力特赌征值还：单桩竖向极限承载力标准值安全系数，K=2。4.4冻.5桩基乒水平戒承载沉力1）水造平荷榜载下滑基础泼的受镰力特热性在水平榆荷载和付弯矩作幼用下，爹桩身产泛生挠曲脊变形，痕并挤压棋桩侧土役体，土赴体则对歼桩侧产使生水平跳抗力，劣而桩周持土体水易平抗力辜的大小害则控制脖着竖直烘桩的水感平承载身力，其现大小和鸣分布与桩的器变形、土质凝条件以及桩的赶入土什深度等因择素有否关。终止刺加载津条件洁：当桩身菊折断或尝桩顶水滨平位移岭超过30-俘40m患m（软洲土取40m械m)或桩侧基地表出笋现明显疮裂缝或举隆起时郑，即可幸终止试颈验。2）单桩睬水平静基载荷试璃验4.6群桩基限础计算4.能6.偏1群桩亿的工央作特笑点群桩凉基础：由2根以奴上桩朝组成延的桩矿基。竖向杜荷载彩作用业下，伯由于演承台良、桩衰、土予相互毛作用惧，群榨桩基旨础中摸的一鸣根桩扭单独万受荷宏时的千承载兵力和亩沉降弊性状支，往柄往与而相同就地质傲条件拿和设坛置方娇法的岂同样俭独立煮单桩鼓有显掩著差猪别，美这种伏现象志称为群桩干效应。群桩黄效应虫系数η：>1=密1<11.端承型与群桩基不础端承乓型群察桩基罗础中筛各根唱单桩河的工亡作性厕状接愈近于遇独立懒单桩辈，故η＝1。由于桩前的变形碑很小，俩桩间土稀基本不孤承受荷锡载，群困桩基础细的承载页力就等施于各单孩桩的承夜载力之甚和，群溪桩的沉圾降量也盟与单桩舅基本相嗓同，故以可不考乎虑群桩宇效应。2.摩擦情型群鞋桩基墙础应力蹈重叠沉降屠增加单桩匆承载靠力下但降，η<1。当桩距尾小于3d（d为桩隶径）动时，葵桩端袜处应疾力重叠现象严重；当哨桩距大于6d时，应庭力重叠现象较小。对打互入较疏判松的便砂类贵土和裁粉土印中的开挤土范群桩，其遣桩间饺土和堆桩端吼土被五明显榜挤密绩，所羽以群阿桩效财应系景数η常大风于1。3.承台底球面贴地录的影响由摩擦街型桩组施成的群逮桩基础旦，当其址承受竖物向荷载餐而沉降采时，承就台底面蒜一般与益地基土屿紧密接搏触，因监此承台进底面必监产生土荒反力，飞从而分为担了一渡部分荷俗载，使班桩基承牙载力随晓之提高虫。考虑份到一些千因素可颠能会导厌致承台趁底面与滤基土脱扔开（例妹如挤土披桩施工槐时产生桥的孔隙佩水压力疯会在承栽台修筑圣后继续流消散而做引起地编基土固绞结下沉铅），为了保涂证安全皆可靠，裂设计时峰一般不友考虑承抽台贴地状时承台基底反力永对桩基员承载力夏的贡献征。结论设计在群桩泼基础浩时，一般惩可不辨考虑触群桩暗效应蹄对单您桩竖倍向承禁载力址的影耗响，莲即取呆群桩园效应指系数η＝1，但挣对摩擦型麦桩基、包设计等近级为甲梢级以及稍部分乙洞级的建细筑物桩萄基，必洗须进行盆沉降验寺算，以确保混桩基沉杰降不超未过允许贼值。复合驼桩基跳：由基桩和捷承台下孔地基土共同承揭担荷载妹的桩基砍础。复合基碗桩：单桩挪及其娇对应问面积劝的承叶台底弓地基劫土组成午的复合叶承载碧基桩丙。复合桩挤基中基乞桩的承叛载力含标有承台颈底的土左阻力，故称为俱复合基狡桩。软土层4.闪6.计2复合基照桩的竖换向承载刘力特征胳值基桩竖愈向承载隆力特征另值R：不考虑承台效应：基桩

考虑承台效应：复合基桩