第三章-桩基础和深基础-56节

第三章桩基础和深基础3.5桩基础设计3.6深基础简介02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5桩基础设计桩基础设计要求：选型恰当、经济合理、安全适用，对桩和承台有足够的强度、刚度和耐久性，对地基有足够的承载能力和不产生过量的变形。桩基础设计内容和步骤：02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.1收集资料3.5.2桩型、桩长和截面尺寸选择

桩基础设计时，首先应根据建筑物的结构类型、荷载情况、地层条件、施工能力及环境限制(噪音、振动)等因素，选择预制桩或灌注桩的类别，桩的截面尺寸和长度以及桩端持力层等。

02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.2桩型、桩长和截面尺寸选择（1）桩型选择

选预制桩还是灌注桩？结构使用要求、承载力要求：地质情况：一般当土中存在大孤石、废金属残渣以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩将难以穿越；当土层分布很不均匀时，混凝土预制桩的预制长度较难掌握；在场地土层分布比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。（2）桩长确定

根据地质情况选择持力层，根据持力层的埋深，确定是摩擦桩还是端承桩，满足受力和构造要求。02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.2桩型、桩长和截面尺寸选择(3)截面尺寸的确定根据桩型和桩长，按满足承载力要求确定截面尺寸。02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.3桩数及桩位布置(1)桩的根数桩数n可按式(3.46)估算（根据单桩竖向承载力设计值R，先不考虑群桩效应）02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.3桩数及桩位布置(2)桩的中心距02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.3桩数及桩位布置(3)桩位的布置图3.21桩的平面布置示例02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.4桩身截面强度计算预制桩的混凝土强度等级宜≥C30，采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜＜C20；预应力混凝土桩的混凝土强度等级宜≥C40。灌注桩的混凝土强度等级一般应≥C15，水下浇灌时应≥C20，混凝土预制桩桩尖应≥C30。轴心荷载作用下桩身截面强度计算，按前述轴心受压混凝土构件计算，偏心荷载时，可先求出桩身最大弯矩及其相应位置，再根据规范要求，按偏心受压确定出桩身所需的主筋面积。对于受长期或经常出现的水平荷载或上拔力的建筑物，应验算桩身的裂缝宽度。预制桩运输、起吊阶段的验算；锤击沉桩验算锤击过程中的拉、压应力分别小于桩身材料的抗拉、抗压强度设计值。02九月2023淮阴工学院建筑工程系图3.22混凝土预制桩3.5.4桩身截面强度计算02九月2023淮阴工学院建筑工程系桩基础承台可分为柱下独立承台、柱下或墙下条形承台、以及签板承台和箱形承台等。承台的作用是将桩联结成一个整体，并把建筑物荷载传到桩上。承台应具有足够的强度和刚度。(1)外形尺寸及构造要求承台的平面尺寸一般由上部结构、桩数及布桩形式决定。通常，墙下桩基础做成条形承台，柱下桩基础采用板式承台。其剖面形状可做成锥形、台阶形或平板形。3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计承台的构造要求：02九月2023淮阴工学院建筑工程系(2)承台的内力计算模型试验研究表明，柱下独立桩基承台（四桩及三桩承台）在配筋不足的情况下，将产生弯曲破坏，其破坏特征呈梁式破坏，最大弯矩产生于屈服线处。根据极限平衡原理，承台正截面弯矩计算如下：3.5.5承台设计1)柱下多桩矩形承台：其计算截面应取在柱边和承台高度变化处

02九月2023淮阴工学院建筑工程系图3.24矩形承台图图3.25三桩三角形承台

3.5.5承台设计2)柱下三桩三角形承台：其计算截面应取在柱边3)柱下或墙下条形承台：其正截面弯矩设计值可按弹性地基梁进行分析，地基的计算模型根据地层的特性选取。02九月2023淮阴工学院建筑工程系(3)承台厚度及强度计算3.5.5承台设计1)受冲切计算若承台有效高度不足，将产生冲切破坏，其破坏方式可为沿柱（墙）边、承台变阶处和角桩对承台的冲切3种情况。如图。承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，再按剪切复核，其强度计算包括受冲切、受剪切、局部承压及受弯计算。02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计承台抗冲切承载力与冲切锥角有关，可以冲垮比λ表达。对于柱下矩形承台，验算时应满足：02九月2023淮阴工学院建筑工程系四桩(含四桩)以上承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力对于三桩三角形承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力底部角桩：

3.5.5承台设计柱下矩形独立承台受柱冲切时，可按下列公式计算：02九月2023淮阴工学院建筑工程系顶部角桩：3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系图3.27四桩以上承台角桩冲切验算3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系图3.28三桩三角形承台角桩冲切验算

3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系2)受剪切计算

桩基承台的剪切破坏面为通过柱（墙）边与柱边连线所形成的斜截面，当柱外有多排桩形成多个剪切面时，对每个斜截面都应进行受剪承载力计算。对于柱下等厚度承台，其斜截面受剪承载力可按下列公式计算：3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.5.5承台设计02九月2023淮阴工学院建筑工程系深基础种类很多，除桩基外，墩基、沉井、沉箱和地下连续墙等都属于深基础。3.6.1墩基础墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成的大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。墩基础结构可分为三部分：墩帽(或墩承台)、墩身和扩大头。(1)墩基础的承载力(2)墩基础的构造

3.5.6深基础简介02九月2023淮阴工学院建筑工程系图3.31扩底墩的基本尺寸3.5.4桩身截面强度计算02九月2023淮阴工学院建筑工程系3.6.2沉井基础

沉井(图3.32)通常是用钢筋混凝土或砖石、混凝土等材料制成的井筒状结构物，一般分数节制作。图3.32沉井施工顺序示意

3.5.4桩身截面强度计算02九月2023淮阴工学院建筑工程系沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底和盖板等部分组成(图3.33)。图3.33沉井的构造3.5.4桩身截面强度计算02九月2023淮阴工学院建筑工程系沉井作为深基础设计，主要根据上部结构的特点、荷载大小、水文地质情况、构造要求和施工方法等，拟定出沉井的平面尺寸及埋置深度，然后进行基础的计算。①当埋置深度≤5m时，可按浅基础计算，验算地基的强度、沉井的稳定性和沉降。②当埋置深度＞5m时，应考虑基础侧面土体弹性抗力的影响，可按刚性桩，即“m”法中αh≤2.5的情况计算内力和土抗力，再验算地基的应力、变形和稳定性。3.6.3地下连续墙3.5.4桩身截面强度计算02九月2023淮阴工学院建筑工程系它是在泥浆护壁条件下，使用专门的成槽机械，在地面开挖一条狭长的深槽，然后在槽内设置钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成一道连续的地下钢筋混凝土连续墙。地下连续墙的施工工序如下：

①修筑导墙

②制备泥浆

③成槽

④槽段的