《桩基设计与计算》 课件 4 水平受荷桩基的承载力与位移、5 桩基础的常规设计方法、6 复合疏桩基础的设计

桩基设计与计算第一章绪论1第二章竖向受荷桩基的承载力2第三章竖向受荷桩基的沉降3第四章水平受荷桩基的承载力与位移4第五章桩基础的常规设计方法（一般步骤、高层建筑桩基、桥梁桩基、桩基础的抗震设计）5第六章复合疏桩基础的设计6第七章抗滑桩的设计与计算7*第八章桩基施工与检测8目录CONTENTS第四章水平受荷桩基的承载力与位移第一节水平受荷桩基的工作性状第二节单桩水平承载力的确定第三节水平受荷桩基计算方法概述第四节静力平衡法简介第五节弹性地基梁法第六节p-y曲线法第七节弹性理论法简介第八节提高桩基水平承载力的措施第一节水平受荷桩基的工作性状一、破坏性状1、弹性桩和刚性桩水平荷载桩顶：水平位移和转角桩身：弯曲应力桩侧土：侧向挤压桩或地基破坏土松软、桩身短,桩的刚度>>土的刚度挠曲变形不明显，刚体绕桩轴某点转动。桩侧土压力>屈服强度时，产生大变位，丧失承载力。承载力:桩侧土强度、稳定性。墩/沉井基础刚性桩HM变形土抗力px土密实、桩入土深，桩的相对刚度较小，桩身挠曲变形较明显。弯矩较大处断裂/桩过大侧向位移破坏。承载力：桩身材料抗弯强度、侧向变形桥梁桩基础弹性桩pxHM弹性桩变形土抗力弹性桩和刚性桩？——桩土相对刚度桩的相对刚度较大刚性桩桩的相对刚度较小弹性桩变形系数，越大则刚度小相对刚度系数相对柔度系数α＝1/T弹模及截面惯性矩EI——弹性桩弹性中长桩弹性长桩支承条件敏感实际不敏感固定（嵌岩）刚性桩、弹性桩的破坏刚性桩、弹性桩比较破坏条件不同刚性桩——土破坏弹性桩——桩身受弯破坏计算方法不同刚性桩——静力平衡法弹性桩——弹性地基梁法桩的刚度影响挠度，决定破坏机理，影响横向承载能力的主要因素。荷载类型（持续/交替/振动）也有影响。二、循环荷载循环荷载桩水平位移明显增大1、桩：积累残余变形加大2、土体：刚度、强度降低地基反力系数减小，水平抗力降低与土质、循环次数等因素有较大关系。 a）抗力：浅层土降低多，深层土降低少；

粘性土降低多，砂性土降低少； b）地基反力：随循环次数增加而降低，次数达一定

数值（如40～50次）后趋于稳定。离岸工程海洋荷载作用三、桩的计算宽度Hbb1计算宽度b1空间受力平面受力综合考虑：桩截面形状、多排桩的相互遮蔽b

1=K

f

K

0

K

bKf——形状换算系数

受力方向不同截面桩宽度换算为矩形截面宽度K0——受力换算系数空间受力简化为平面受力K——桩间相互影响系数四、群桩效应1.桩的相互影响2.桩顶约束效应3.承台侧面抗力效应4.承台底面的摩阻力地基土水平抗力系数降低，各桩荷载分配不均前排桩：最大土抗力，最大水平力后排桩：最小土抗力，最小水平力前排桩：前方土体处于半无限状态，土抗力充分发挥中间桩与末排桩：存在群桩效应1、桩的相互影响设计时前排桩取单桩载力是安全的，其他桩则应予以折减。为了提高桩基水平承载力对前排桩采取加大桩径或加强配筋的做法。水平力多变时则是外围桩相互影响随桩距和桩数而变化

桩距减小，影响增强

桩数增多，影响增强具有方向性，沿荷载方向>>垂直于荷载方向机理：土中应力重叠随桩距减小、桩数增加而增强应力重叠方向性：相互影响沿荷载方向>>垂直于荷载方向当两个方向的桩距分别<8d/2.5d，土抗力系数应折减2、桩顶约束自由，桩顶无约束，桩顶位移较大铰接，桩顶无约束弯矩，有剪力，桩顶位移相对桩顶自由时减小刚性嵌固抗弯刚度大大提高，桩顶嵌固产生的负弯矩将抵消一部分水平力引起的正弯矩，桩顶位移减小。桩身最大弯矩和位移零点的位置下移，土塑性区向深部发展，深层土抗力得以发挥，即群桩承载力提高桩顶承台的连接极大影响群桩荷载分配以及桩顶位移。对位移的影响3、承台侧向抗力承台侧面受到土抗力作用桩基承台位移较小，土体处于弹性阶段承台侧面土抗力计算：线弹性土反力系数法y0——承台水平位移。

以位移控制，取＝0.01m（超静定结构取0.006m）

以桩身强度控制，近似取桩顶嵌固位移计算值。BC'——承台计算宽度。Kn(z)——地基水平抗力系数。假定其沿深度线性增长，Kn(z)＝mz总的弹性抗力4、承台底面摩阻力低承台桩基，承台底面以下地基土未脱离综合群桩效应系数ηh：考虑以上四种效应的综合作用第二节单桩水平承载力的确定影响桩的水平承载力因素桩：桩径、桩的入土长度、桩身刚度土：地基土的刚度荷载：静载、循环荷载、单向荷载、多向荷载影响最大：浅层土（地面以下5~10m）一、单桩水平静载荷试验1、试验装置2、试验方法单向多循环加卸载法慢速连续加载法（类似于垂直静载试验慢速法）单向单循环恒速水平加载法（类似于垂直静载试验快速法）3、试验曲线水平力-时间-位移

水平力-位移

水平力-位移梯度4、临界荷载、极限荷载临界荷载Hcr:桩断面受拉区混凝土退出工作前所受最大荷载H0—t—x0突变点前一级荷载(相同荷载增量下，出现比前一级明显增大的位移增量）H0—Δx0/ΔH0第一直线段终点所对应的荷载极限荷载Hu——桩身材料破坏或产生结构所能承受最大变形前的最大荷载H0-t-x0曲线明显陡降，即位移包络线向下弯曲的前一级荷载取H0-Δx0/ΔH0曲线第二直线段的终点所对应的荷载。5、单桩水平承载力特征值Rha1）桩身配筋率<0.65%的灌注桩——临界荷载的75％2）钢桩、预制桩、桩身配筋率≥0.65%的灌注桩——按变形条件控制

地面处水平位移10mm对应荷载的75％水平位移敏感的建筑物取6mm6、基桩水平承载力特征值Rhηh：群桩效应综合系数二、规范推荐公式估算单桩水平承载力

（一）桩身配筋率<0.65%的灌注桩（二）预制桩、钢桩、桩身配筋率≥0.65%的灌注桩νx——桩身水平位移系数。

当缺少单桩水平静载荷试验资料时注意验算、永久荷载控制

桩身水平承载力特征值x0.8的调整系数验算、地震作用

桩身水平承载力特征值x1.25的调整系数《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第三节水平受荷桩基计算方法概述水平受荷桩基计算方法Ⅰ、静力平衡法——刚性短桩弹性地基反力法复合地基反力法（p-y曲线法）线弹性地基反力法非线弹性地基反力法Ⅳ、弹性理论法建立梁的弯曲微分方程。微分方程解法有解析法、迭代法、差分法、有限单元法。极限地基反力法地基反力系数法Ⅱ、弹性地基梁法——弹性长桩Ⅲ、弹塑性分析法按照作用在桩上的外力及其抗力的平衡条件来求解。不考虑桩本身的挠曲变形。类似竖向受荷桩的弹性理论法。将桩分为若干微段，根据土位移=桩位移来求解。第四节静力平衡法简介一、极限地基反力法（极限平衡法）桩侧土体处于极限平衡状态桩受到的外荷载与土对桩的极限反力平衡

地基土反力q仅是深度z的函数，与桩身水平位移无关根据不同的土反力分布规律假定，有多种计算方法土反力直线分布、抛物线分布等基本假设HM变形土抗力q二、地基反力系数法(见沉井基础计算)σZXZ0ω两个未知数z0和ω沉井绕轴上某点（z0）转动ω角竖向地基系数C0不变，压应力图形与基础竖向位移图相似C0:竖向地基系数桩侧CZ：水平地基系数基础底面土抗力σzx与水平位移Δx成正比压应力Δx=(z0－z)tgωσzx=Cz·Δx=mz·(z0－z)tgωZ0ωZΔXδ1σZXd两个未知数z0和ω基础底面处压应力土反力桩侧基础底面两个平衡方程水平力的平衡力矩的平衡W:基底的截面模量联立求得z0、ω,进而求得σZX、σd/2ZΔXωδ1Z0h1hλHσZX（A、β见书）Z深度处土的水平抗力基底边缘处土的竖向抗力离地面或最大冲刷线以下

z深度处基础截面上的弯矩联立求得z0、ω,进而求得σZX、σd/2第五节弹性地基梁法一、水平荷载作用下

弹性长桩的微分方程土体为弹性体，桩视为弹性地基上的梁建立梁的微分方程，用梁的弯曲理论求梁的内力和位移MM+dMQQ+dQqdzpdzdzq(z)p(z)H0M0zy当q＝0时

p为桩侧土抗力k(z)：地基系数(单位面积桩侧土抗力系数)yn

n=1，线弹性地基反力法n≠1，非线弹性地基反力法

n≠1，

非线弹性地基反力法桩侧向位移较大，按非线性关系考虑举例日本港湾研究所提出的港研法，取n=0.5我国港口桩基规范提出NL法难以解析法或近似法求解

港研法采用由标准桩得到标准曲线和相似法则来计算实际桩的受力状态n=1，线弹性地基反力法桩在地面处允许水平位移为0.6~1.0cm该位移范围，近似为线性关系a、m——待定常数I——待定指数试桩，实测y和p，反算得到待定常数：单参数法、双参数法目前应用较广的是m法单参数法m法K(z)＝mZ

线性增加K法凹形抛物线+常数c值法K(z)＝c

Z

0.5

抛物线常数法K(z)

＝K0常数K(z)与z的关系

弹性地基反力法n=1线弹性地基反力法n≠1非线弹性地基反力法单参数法双参数法m法k法常数法C值法小结：弹性地基梁法水平荷载下微分方程二、m法（一）m值的确定（二）弹性单桩的内力和位移计算

1、桩的弯曲微分方程及其解答 2、无量纲计算法（三）竖直对称弹性多排桩的内力和位移计算（四）含斜桩的弹性多排桩计算（一）m值的确定m：地基比例系数（kN/m4）pyphzhzm1m2m3m0某一层土的m值根据试验实测或规范得到桩侧桩底桩侧多层土m的计算（平均值）（1）确定影响深度范围hm弹性桩挠曲变形主要发生于地面一定深度内取地面/冲刷线下,影响深度范围内hm换算m值作为整个深度范围的m值。刚性桩hm=h(h桩基在土中的整个深度）hm=2(d+1)（d:桩的直径）

换算前的地基系数面积=换算后的面积二层土（2）m换算——hm范围内抗力系数面积加权平均hmh1h2m1h1m2h1m2(h1+h2)mhmkZ三层土h≤10米，C0=10m0h>10米，C0=m0h岩石地基桩端地基m0/C0计算土质地基不随岩层面埋藏深度而变（查表）（二）弹性单桩的内力和位移计算力和位移正负号规定横向位移：顺x轴正方向为正值转角：逆时针方向为正值弯矩：左侧纤维受拉为正值横向力：顺x轴方向为正值1、桩的挠曲微分方程及解答桩顶与地面齐平，桩顶作用横向外力M0和H0四阶线性变系数齐次微分方程，幂级数解法求解利用桩顶和桩端的边界条件，

，

H0M0zx非岩石地基/岩石地基:对应不同的桩端边界条件四阶线性变系数齐次微分方程，幂级数表达式任意点桩身位移、转角、弯矩、剪力y0、φ0、M0、H0——地面处桩的水平位移、转角、弯矩和剪力

A1...D4——16个无量纲系数，根据换算深度αz查相关表格α——桩的变形系数水平受荷单桩在任意水平力和单位弯矩作用下的桩顶变形δQQ、δMQ——桩顶仅H0=1地面处桩的水平位移和转角φ0=δMQH0=1非岩石地基y0=δQQφ0=δMMM0=1非岩石地基y0=δMQ单位水平力和单位弯矩作用下的桩顶变形非岩石地基/岩石地基:对应不同的桩端边界条件δQM、δMM——桩顶仅M0=1地面处桩的水平位移和转角推导δQQ、δMQ、δMQ、δMM桩埋置于非岩石地基C0为桩底土的竖向地基系数I0为桩底全面积对截面重心的惯性矩I为桩的平均截面惯性矩推导δQQ、δMQ、δMQ、δMM桩底嵌固于岩石φ0=δMQH0=1非岩石地基y0=δQQφ0=δMMM0=1非岩石地基y0=δMQΑh≥4.0，桩端位移和转角极小，边界近似嵌固，非嵌岩桩公式=嵌岩桩公式无量纲计算法：通过无量纲系数，得到地面以下桩身位移及内力的简捷计算公式Ay、By、

Aφ、Bφ无量纲系数2、无量纲计算法（1）桩顶自由，地面处作用水平力H0和力矩M08个无量纲系数，均为αh和αz的函数，可查表格——弹性长桩（αh≥4.0）地面下桩身任一深度z处的内力及位移H0M0zx（2）桩身最大弯矩的求解方法1求出各深度Z处的Mz值，绘制Z－Mz图，从图中求得最大弯矩及所在位置。方法2

求Qz＝0处的截面，即为最大弯矩所在位置ZMmax最大弯矩位置Zmax确定位置和大小：Zmax、Mmax方法2

求Qz＝0处的截面Qz＝H0AH＋αM0BH＝0最大弯矩位置Zmax确定AH、BH有表格,制CHDH的表格,

αZ的函数由M0和H0计算CH，DH查表得αZ根据α值求得Z值——ZMmax

将代入计算公式得将代入计算公式得由查表得Am、Bm,直接用MZ公式计算最大弯矩Mmax确定方法1方法2方法3查表得Km和KHZmaxy1=y0-φ0l0+yH+ym叠加原理（3）桩顶位移计算公式因φ0逆时针为正，故式中用负号yHl0hy1MHMymM0Hy1

=y0-φ0l0+yH+ymy0、φ0

:地面处荷载M0＝Hl0+M及H0＝HyH、ym

:露出段为下端嵌固，跨度l0的悬臂梁将y0、φ0、yH、

ym

代入，得到最终表达式

桩的方程——高承台桩基桩顶水平位移y1=y0-φ0l0+yH+ym桩身最大弯矩位置ZMmax和最大弯矩Mmax1)由计算出CH，查表得αZ,由α值即可求得Z值—ZMmax

2）方程的解————地面以下桩身任一深度Z处的内力及位移αh≥4时HMxzH0M0桩顶自由，单桩桩顶处荷载为H、M，地面处荷载为H0，M0小结——弹性单桩的计算例4-11m10m40cm

30KN

查表

1m10m40cm

30KN

计算查表查表2、桩顶弹性嵌固

（三）竖直对称弹性多排桩的内力和位移计算计算基桩内力各桩桩顶荷载Pi、Hi、Mi，与基桩的布置方式有关——单排桩和多排桩的概念HNMxzH0M0HiPiMi已知：承台底面处合外力N、H、M求出：各桩桩顶荷载Pi、Hi、Mi按单桩方法计算多排桩：与水平力平行的平面内，有一根以上的桩用结构力学位移法计算Hi、Mi、Pi有偏心矩单排桩：与水平力平行的平面内，只有一根桩计算桩顶荷载（桩顶内力）的方法已知：承台底面处合外力N、H、M求：各桩桩顶荷载Pi、Hi、Mil0hxzβ0a0b0承台位移(a0、b0、β0)承台位移→桩顶位移(aibiβi)桩顶力＝桩顶位移×桩顶刚度系数桩顶合力=承台上的外力桩顶位移

承台位移桩顶刚度系数输入求解桩顶合力＝承台外力流程1、单桩桩顶刚度系数ρ1

ρ2

ρ3

ρ4

桩顶处仅产生单位位移桩顶处受力

ρ1bi=1ρ3ρ4βi=1ρ3ρ2ai=1轴向力横轴向力弯矩

横轴向力

弯矩轴向位移(bi＝1)横轴向位移(ai＝1）转角（β

i＝1）ρ1ρ2ρ4ρ3转角（β

i＝1）横轴向位移(ai＝1）ρ的计算思路利用单桩桩顶竖向沉降、桩顶水平位移及转角的计算公式令沉降、位移及转角=1（1）ρ1的求解桩顶受轴向力而产生的轴向位移桩身弹性压缩δC+桩底处地基土的沉降δKbi＝δC＋δKδC计算：应考虑桩侧土的摩阻力PZ——深度Z处的桩身轴力ξ——侧摩阻力的影响系数，打入桩ξ＝2/3

钻孔桩ξ＝1/2柱桩ξ＝1Pl0hδK计算：桩底平面处地基沉降C0：桩底平面的地基土竖向地基系数A0计算P以φ/4扩散至桩底A0上

（φ为土的内摩擦角）

A0

≤桩距为直径

圆的面积①D<桩距时②D>桩距时D取桩距PA0=πD2/4σφ

/4h桩顶的轴向变形bi=δc+δK当bi=1时，求得的P值即为ρ1（2）ρ2、ρ3、ρ4的求解ρ2——ai＝1时桩顶横向力ρ3——ai＝1时桩顶弯矩ρ4——

βi＝1时桩顶力矩xH、xm、φm也是无量纲系数当αh≥4时可查表4-10对于2.5≤αh<4的桩另有表格，

可在有关设计手册中查用承台位移→桩顶位移(aibiβi)桩顶力＝桩顶位移×桩顶刚度系数桩顶合力＝承台外力流程2、桩顶位移及桩顶作用力

承台与桩刚性联结

(1)各桩顶相对位置不变(2)桩顶转角=承台转角承台位移：a0、b0、β0桩顶位移：ai、bi、βiai＝

a

0βi＝

β0bi＝b0±xi

β0xi—第i排桩桩顶至承台中心的水平距离1、承台位移→桩顶位移(aibiβi)

ρ1bi=1ρ3ρ2ρ4ρ3φi=1ai=1bi＝b0+xiβ0ai＝a0βi＝β02、桩顶力＝桩顶位移×桩顶刚度系数（1）低桩承台桩顶合力（桩顶位移*刚度系数）外力低桩承台时——H、N、M及侧面土作用高桩承台时——H、N、M3、桩顶合力＝承台外力

联解上三式，得承台位移a0、b0、β0桩顶合力＝承台外力（2）承台位移计算——已知承台底面处荷载N、H、M1、求单桩桩顶刚度系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ42、求承台变位a0、b0、β0低桩承台，FC、SC、IC≠0高桩承台，FC、SC、IC=03、求各基桩桩顶力Pi、Hi、Mi4、按单桩方法求桩身内力及位移低桩承台，H0＝Hi、M0＝Mi

；高桩承台，地面处桩内力:H0

＝Hi

、M0

＝Mi＋Hil0

小结——竖直对称弹性多排桩计算HNMHiPiMixzH0M0（四）不同承台的约束条件1．刚性高承台，不考虑与上部结构共同作用（承台是自由的）承台自由，计算桩顶力桩顶自由，计算桩身内力及位移不约束承台的变形，算出来是多少就是多少承台是自由的2．地面下的刚性低承台（承台不能转动φ0=0）用H0

及按桩顶自由计算桩身内力和位移承台自由，计算初始桩顶力H0桩顶φ0=0，计算桩顶弯矩M0已知桩顶H0、M0，计算桩身内力承台自由，计算初始桩顶力H0基于桩顶约束条件（桩顶转角φ1=上部结构在承台处的转角φ2），

反复迭代求得最终桩顶力和弯矩M0已知桩顶H0、M0，计算桩身内力和位移3．刚性高承台且考虑与上部结构共同作用（承台转动角已知）承台转动受上部结构约束，即承台或桩顶的转角同上部结构承台转动角已知（五）桩顶与承台铰接时的桩顶内力计算

（六）低承台桩基简化计算水平力由承台侧面土承担弯矩由桩顶竖向荷载形成的力偶承担单向偏心双向偏心为安全，设计时还需再进行水平力验算，每根桩所受水平荷载若水平荷载较大，则不宜采用上述简化计算桩顶弯矩对基桩内力的影响较大，不可忽略按水平受荷桩公式计算桩顶的Pi、Hi、Mi桩顶作用力仅为竖向力注意（七）含斜桩的弹性多排桩计算1、桩顶位移及作用力第i排桩中每根桩的桩顶位移为：bi（沿轴线方向的轴向位移）ai

（垂直轴线方向的横轴向位移）

βi（转角）αi：第i根桩的倾斜角，即桩轴线与竖直线的夹角承台底面中心受外荷载N、H、M作用，

产生竖向位移b0、水平位移a0及转角β0

第i排桩中每一根桩的桩顶力为轴向力Pi、

横轴向力Qi、弯矩Miρ1、ρ2、ρ3、ρ4计算同竖直桩解出a0、b0、β0后，即可求出任意桩桩顶的Pi、Qi、Mi值利用单桩方法求出桩的内力与位移承台位移的计算2、承台位移计算γba

、γbb……九个系数为桩群刚度系数分别为承台产生单位水平位移（ao

＝1）单位竖向位移（bo=1）绕坐标原点产生单位转角（βo=1）时，求a0、b0、β0：结构力学位移法，沿承台底面取隔离体（如图）。承台作用力平衡条件，ΣN＝0，ΣH＝0，ΣM＝0（对O点取矩）若算出这些刚度系数，则解上述方程，就可得到a0、b0、β0刚度系数的计算（低承台，要考虑承台侧面土的作用）所有桩顶对承台作用的竖向反力之和、水平反力之和、反弯矩之和。承台产生单位水平位移(ao＝1)时，所有桩顶对承台作用的竖向反力之和γba水平反力之和γaa反弯矩之和γβa承台产生单位竖向位移(bo＝1)时，所有桩顶对承台作用的竖向反力之和γbb水平反力之和γab反弯矩之和γβb承台绕坐标原点产生单位转角(βo=1)时，所有桩顶对承台作用的竖向反力之和γbβ水平反力之和γaβ反弯矩之和为γββ

三、双参数法

双参数：m，n1、双参数的概念2、求解

(1)微分方程的解析解

第六节p-y曲线法（复合地基反力法）桥台、桥墩等桩基结构物水平位移较小，桩上荷载与位移呈线性关系采用线性弹性地基反力法求解港口、海洋工程中，栈桥、码头采用钢桩的靠船墩等允许桩顶有较大水平位移，甚至桩顶产生较大的水平位移来吸收水平撞击能量荷载与位移非线性，除采用非线性弹性地基反力法外，还常用复合地基反力法（或称弹塑性分析法）一、土反力p与桩的挠曲变形y试桩表明，桩在水平力作用下桩身任一点处的桩侧土压力p与该点处桩身挠度y之间的关系，是非线性的特别是桩身侧移大于1cm时，更为显著p-y曲线非线性不同深度处不同近似分为弹性区和塑性区采用复合地基反力法沿桩泥面下若干深度处的p-y曲线弹性长桩桩顶受到水平荷载后，桩附近的土从地表面开始屈服，塑性区逐渐向下扩展。复合地基反力法塑性区极限地基反力，弹性区弹性地基反力根据塑性区与弹性区边界上的连续条件求桩的水平抗力塑性区与弹性区水平地基反力分布的不同假设，有长尚法、竹下法、布罗姆斯法、斯奈特科法以及p-y曲线法P-y曲线法P-y曲线法复合地基反力法广义上，都称为p-y曲线法。Matlock、Reese-Cox根据实测及试验提出较符合实际的p-y曲线，被美国海洋结构规范所选用，并称为p-y曲线法。p-y曲线法：特指该类建立在实测及试验基础上的p-y曲线用于分析基本思想沿桩深度方向将桩周土应力应变关系用一组曲线来表示，即p-y曲线二、p-y曲线确定方法最好：现场实测沿桩的入土深度实测出土反力和桩的挠度，但较困难《港口工程桩基规范》：将试桩资料与标准桩数值对比，通过相似比原则推算测试桩的p-y曲线常用方法：土工试验推测土体应力应变——p-y曲线Skempton：基础沉降问题，发现荷载沉降曲线和粘性土室内三轴不排水压缩试验应力一应变曲线存在相关性。McClelland和Focht：现场水平力试桩资料，发现类似关系——室内三轴试验和现场试桩存在着如下关系y50——桩周土达极限水平土抗力之半时，相应桩的侧向水平变形(mm)；ρ——相关系数，一般取2.5ε50——三轴试验中最大主应力差一半时的应变值对饱和度较大的软粘土，可取无侧限抗压强度一半的应变值无试验资料时，ε50可按下表采用d——桩径或桩宽(mm)ε50值因此他们建议：在地基上每隔一定深度取样，进行室内试验根据土的应力一应变关系，求出相应深度p—y曲线Matlock等人：桩侧横向地基反力与不排水三轴试验应力应变关系加以引伸经验地提出接近实际的p－y关系，被美国石油协会制定的海洋结构物设计施工技术规范API-RP-2A所选用，称为p-y曲线法。也是我国《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）采用的方法。（一）黏性土的p-y曲线Cu>96kPa的硬黏士，试桩资料绘制p-y线。Cu≤96kPa的黏性土，其p-y曲线可按下列规定确定1、静荷载作用下（1）桩侧极限水平土抗力标准值PUzr—土的极限水平抗力转折点的深度(m)Cu—原状粘性土不排水抗剪强度的标准值(kPa)γ—土的重度(KN／m)ζ—系数，一般取0.5d—桩径或桩宽(m)（2）桩周土达极限反力一半时的相应变形（3）确定p-y曲线

y50——桩周土达极限水平土抗力之半时，相应桩的侧向水平变形(mm)

ρ——相关系数，一般取2.5

ε50——三轴试验中最大主应力差一半时的应变值

d——桩径或桩宽(mm)2、循环荷载作用下，p-y曲线按下表确定(略）循环荷载下的p—y值（二）砂性土的p-y曲线砂土极限水平土抗力标准值C1、C2、C3——系数两式相等，得浅层土与深层土分界深度zrC1,C2,C3p—y曲线A——计算系数；K——土抗力的初始模量，查图1-水上2-水下

k循环荷载A=0.9静载A=3-0.8H/D>0.9（三）水平力作用下群桩的p—y曲线在受荷方向桩排中中后桩在同等桩身变位条件下，所受到的土反力较前桩为小。其差值随桩距加大减少(当s/d≥8时，前后桩的p—y曲线基本相近)随泥面下深度加大而减少(泥面下深度z≥10d

时,前后桩p-y曲线也基本相近)我国港工桩基规范规定在水平力作用下，群桩中桩的中心距<8倍桩径，桩的入土深度<10倍桩径以内的桩段，应考虑群桩效应；距荷载作用点最远的桩按单桩计算，其余各桩应考虑群桩效应p—y曲线土抗力p在无试验资料时，对于粘性土可按下式计算土抗力的折减系数：土抗力的折减系数三、桩的内力和变形的计算p-y曲线法属于弹性地基梁法，求解梁的微分方程得到桩身内力及位移地基土反力与位移关系为p-y曲线（非线性）解析法求解桩的弯曲微分方程困难，一般采用迭代法和有限差分求解p-y曲线复杂，无法将其函数式代入直接计算，采用试算迭代来逼近p-y关系按m法计算假定初始m*值，按m法计算z深度处y值由p-y曲线查p值，计算m*值（m*＝p/zy），m假定?=m计算若

≠，上步计算m*值作为新的假定值，计算新的m*值迭代，直至m假定值=m计算值最终m*值按m法计算桩身内力和位移p-y曲线表示（一）迭代法Hy假设y计算（二）有限差分法桩身划分单元，对每个点以差分式近似代替微分方程的导数式微分方程

代数差分方程组解方程组，得到桩身各点的转角、弯矩M、剪力Q及土反力p导数式与差分式的对应关系桩划分单元，令h=L/n梁的微分方程用差分形式表示m为任一计算点（分段点）m=0,1…n得到n+1个方程有y-2,y-1,y0，y1,…yn,yn+1,yn+2,共n+5个未知量根据桩顶桩底边界条件得出另外四个附加方程用矩阵法联立求解边界条件：αh≥4的长桩桩顶，剪力H0及弯矩M0桩底，剪力和弯矩为零n+5个方程求解n+5个y值：y-2,y-1,y0…yn,yn+1,yn+2求解需预先假定土反力模量Es沿桩身的分布每一个计算点m假定一个Esm值，然后解方程求出ym由ym值查p-y曲线，得pm值，从而得出新的Esm值（Es=b1·p/y）重复上述过程迭代，直到假定的与计算的Esm接近时为止当求出桩身各点挠度后，可用差分形式求出任一点处转角φm、弯矩Mm、剪力Qm和土反力pm。转角弯矩剪力地基土反力四、p—y曲线法的计算参数及对桩的弯矩和变形的影响p-y曲线法是否能真实反映桩的实际工作状态依赖于p-y曲线线型是否合理重要的是计算参数的合理正确选用p-y曲线法分析时，对y0和Mmax影响最大的是土的力学指标极限主应力一半时的应变值ε50粘性土的不排水抗剪强度Cu砂性土的内摩擦角φ和相对密度Dr各种计算参数对y0

和Mmax的影响是不相同的：1、黏性土y0MmaxCu显著显著ε50更显著显著土的重度（荷载较大除外）可忽略（例外，荷载较大）可忽略EI和d明显不大相关系数ρ较大较小2、砂性土y0Mmaxφ

显著显著土的重度γ（荷载较大除外）影响比φ小影响比φ小p-y曲线的初始斜率较小较小EI显著忽略复合地基反力法能如实把地基非弹性性质及由地表面开始的进行性破坏现象反映到桩的计算中为实现计算，对地基性质进行数学模拟（P-Y曲线）数学模拟化是否合适必须进行迭代计算（计算机）是此法存在的两点问题对承受反复荷载（循环），在地基中产生较大应变时（如海洋结构物桩基），应采用p－y曲线。*回顾横向受荷桩基的计算方法Ⅰ、静力平衡法——常用于刚性短桩的计算极限地基反力法（极限平衡法）地基反力系数法弹性地基反力法复合地基反力法（p-y曲线法）线弹性地基反力法非线弹性地基反力法Ⅳ、弹性理论法建立梁的弯曲微分方程微分方程解法有解析法、迭代法、差分法、有限单元法。弹性地基反力法有解析解复合地基反力法的p-y函数复杂，一般不可用解析法Ⅱ、弹性地基梁法——常用于弹性长桩的计算Ⅲ、弹塑性分析法按照作用在桩上的外力及其抗力的平衡条件来求解。不考虑桩本身的挠曲变形。类似竖向受荷桩的弹性理论法，即根据土位移和桩位移相等来求解。单参数双参数第七节弹性理论法简介桩埋置于各向同性半无限弹性体中土的弹性系数：常数、随深度按某种规律变化（Es、μs）明特林方程计算桩段中心处的桩周土位移，方程1细长杆（桩）的挠曲方程求得桩的位移，有限差分式表达，方程2土位移=桩位移，求解联立方程Poulos，H.G.＆Davis，E.H.(1980年）获得了桩头位移y0和转角φ0的计算公式明特林方程

桩顶自由桩顶弹性嵌固弹性理论法的缺点：Es值的确定比较困难有助于对桩土性状的进一步探索由参数解可较方便地查得桩尺寸、桩刚度和土的压缩性等因素对横向承载桩性状的影响。第八节提高桩基水平承载力的措施影响基桩水平承载力的因素较多，但基桩横向变形往往控制桩的水平承载力。只有桩的变形为上部结构允许时，桩土体系抗力才可能作为设计承载能力。提高桩的承载力，必须提高约束桩基结构横向变形的能力，即保证桩土体系具有一定的刚度和强度。（一）提高桩的刚度和强度桩抗弯刚度与材料弹性模量、截面惯性矩有关采用较高标号混凝土采用较大桩径钢筋混凝土桩的开裂将严重影响基桩的刚度和强度

控制开裂，较高配筋率、较小直径主筋钢管桩随着钢号不同，弹性模量和抗拉强度虽有不同，但差别不如混凝土桩大钢管桩内充填素混凝土，尤其是桩的上段部分合理选择桩径及布置基桩纵向钢筋桩径越大，截面惯性矩越大

基桩纵向钢筋的重心离桩轴心越远，抵抗水平荷载能力越大。

（二）桩基的构造措施1、采用刚度较大的承台座板，改善桩顶约束条件桩顶与承台刚性连接时，嵌固产生的负弯矩将抵消一部分水平荷载引起的正弯矩使水平位移减小，群桩承载力提高2、保证桩接头刚度打入桩接头应采用可靠的刚性构造3、加大桩身上部8d－12d范围内桩径地面下几个桩径范围内桩身弯矩值最大（三）提高桩周士抗力主要影响范围：地面以下深度3－4倍桩径范围内1、围绕桩身开挖深3～4d圆形坑，填以级配砂石或灰土等低压缩性材料并夯实，或将桩侧土挖除浇注素混凝土2、低桩承台承台外侧回填土可采用灰土或炉渣、砂石等材料，分层夯实3、增加承台底摩阻力不存在土与承台底脱空的低承合桩基，在基底表层夯填10cm左右碎石垫层思考题1、弹性桩和刚性桩如何区分？2、横向受荷桩的群桩效应有哪些因素影响？3、弹性理论法的m法是什么？4、p-y曲线法和弹性理论法的区别？5、提高基桩水平承载力的措施有哪些？桩基设计与计算第一章绪论1第二章竖向受荷桩基的承载力2第三章竖向受荷桩基的沉降3第四章水平受荷桩基的承载力与位移4第五章桩基础的常规设计方法（一般步骤、高层建筑桩基、桥梁桩基、桩基础的抗震设计）5第六章复合疏桩基础的设计6第七章抗滑桩的设计与计算7*第八章桩基施工与检测8目录CONTENTS本课程学习内容桩基计算理论竖向受荷桩基（承载力与沉降）水平向受荷桩基（承载力与位移）桩基础的常规设计非常规桩基础的设计桩基础设计*桩基施工及检测静载荷试验法经验参数法静力计算法静力触探等原位测试动力法极限平衡理论法群桩效率系数法承载力单桩群桩沉降荷载传递法弹性理论法剪切变形传递法简化计算方法承载力静载荷试验法规范推荐公式内力和位移静力平衡法（极限地基反力法）弹性地基梁法（弹性地基反力法）p-y曲线法（弹塑性地基反力法）弹性理论法实体深基础法明德林-盖德斯法竖向受荷桩基水平向受荷桩基Review桩基计算理论第五章桩基础的常规设计方法第一节概述第二节桩基设计计算的一般步骤和方法第三节高层建筑桩基础设计要点第四节桥梁桩基础设计要点第五节桩基础的抗震设计与计算第六节设计算例第一节概述一、常规设计荷载主要由基桩承担桩数根据基桩容许承载力确定桩距<6d，一般为3～4d且较均匀布桩各基桩的截面和长度基本相同本章依据的工程规范《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）《铁路桥涵地基基础设计规范》（TB10002.5-2005）二、桩基础设计计算方法

（课本第6页）极限状态设计承载力极限状态（Ultimatelimitstate/ULS）桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的变形桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值正常使用极限状态（Serviceabilitylimitstate/SLS）承载能力计算和稳定性验算1、竖向和水平向承载力计算2、桩身和承载结构承载力计算3、软弱下卧层验算4、坡地、岸边整体稳定性验算5、抗浮、抗拔桩基，基桩和群桩抗拔承载力验算6、抗震设防区的抗震承载力验算承载力极限状态（Ultimatelimitstate/ULS）桩基沉降计算1、设计甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基2、设计乙级的体形复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱下卧层3、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础水平受荷桩，计算水平位移验算桩和承载正截面的抗裂和裂缝宽度正常使用极限状态（Serviceabilitylimitstate/SLS）注意荷载取值荷载效应抗力确定桩数和布桩（承载力）标准组合特征值桩基沉降和水平变形准永久组合地震、风载下的水平变形地震、风载标准组合坡地附近的桩基整体稳定性标准组合结构承载力、确定尺寸和配筋基本组合承台和桩身裂缝控制标准组合/准永久组合第二节桩基设计计算的

一般步骤和方法（1）荷载不超过地基的承载能力（2）变形小于容许值（3）结构（承台和桩身）应有足够的强度、刚度及耐久性1、桩基础设计的技术要求（验算内容）2、桩基础设计计算内容桩基设计桩基类型、截面及桩长桩数及平面布置、承台底面尺寸桩身结构及承台结构设计桩基计算（验算）承载力验算变形验算结构强度验算桩基础设计计算要求及内容定值设计法概率极限设计法七、桩与承台的连接八、承台与承台的连接桩基设计计算的一般步骤和方法一、桩型的选择和基桩几何尺寸的确定二、确定单桩承载力特征值三、确定桩数和平面布置、承台底面尺寸五、桩身强度验算及结构设计六、承台设计和验算四、地基验算

承载力验算—基桩、软弱下卧层承载力沉降验算设计确定桩的类型和几何尺寸确定单桩承载力确定桩数及桩的平面布置、承台底面尺寸

计算验算地基验算（1）基桩承载力计算（2）承载力验算（基桩承载力验算、桩基软弱下卧层验算）（3）沉降验算桩身结构设计及强度验算承台结构设计及强度验算（已学√）（已学√）（已学√）一、桩型的选择和基桩几何尺寸的确定综合比较各类桩的特点，选择经济合理、安全适用的桩型结构荷载性质地层情况施工工艺设备、施工队伍水平和经验等条件环境影响

（一）桩型的选择（1）沉桩难易（2）振动和噪声（3）挤土效应（4）施工应力及造价（5）质量稳定性有效桩长：地基计算（承载力和沉降计算）设计桩长：桩身结构设计计算入土深度有效桩长设计桩长5～10cm1.3～1.5b（二）基桩几何尺寸确定包括桩长、截面尺寸持力层埋深及承台底面埋深选择坚实土层作为持力层桩端全断面进入持力层深度

粘性土、粉土不宜小于2d砂土不宜小于1.5d碎石类土不宜小于1d存在软弱下卧层，硬持力层埋深不宜小于3d硬持力层较厚、施工条件许可埋深达到桩端阻力临界深度嵌岩桩的最佳嵌岩深度h=(3～6)d从结构要求及方便施工来拟定承台埋深结构方面，承台底标高=承台顶标高+承台厚度厚度验算见承台设计内容桩长确定根据当地经验和桩型选取截面尺寸主要考虑因素：成桩工艺和建筑物荷载情况桩截面尺寸的确定钻孔灌注桩：直径500，800mm钢筋混凝土预制桩：边长350~500mm高强度预应力混凝土管桩：直径400~500mm（抗震设防烈度为8度时禁用）超高层（高度>100m）,采用更大直径的钻孔灌注桩和钢管桩上海环球金融中心：直径700mm钢管桩金茂大厦：直径914mm钢管桩上海中心：直径1m后注浆钻孔桩上海地区建筑桩基常见桩型及截面尺寸二、确定单桩承载力特征值Ra

（单桩容许承载力）静载荷试验法经验参数法静力计算法其它原位测试静力触探

(√)(√)高应变动测等确定单桩承载力方法(√)（一）竖向静载荷试验单桩s-lgt曲线lgt(min)Q－s曲线陡降型Q－s曲线明显陡降的起始点对应的荷载s－lgt曲线尾部明显向下弯曲的前一级荷载值Q－s曲线缓变型取s＝40～60mm对应的荷载单桩极限承载力确定

单桩极限承载力标准值（二）经验参数法单桩极限承载力特征值——单桩容许承载力承载力极限状态验算方法到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。单桩极限承载力单桩容许承载力（承载力特征值）/承载力设计值设计时考虑一定的安全度而取用的承载力值。两类验算方法荷载、承载力、变形参数的实测值是具有变异性和不确定性的随机变量荷载承载力定值标准组合特征值/容许值=标准值/安全系数概率基本组合设计值=标准值/分项系数三、确定桩数及其平面布置、

承台底面尺寸(一）桩数确定竖向轴心、偏心荷载作用下桩数估算G——桩基承台和承台上土的自重标准值（地下水位以下部分扣除水的浮力）Ra

——单桩承载力特征值

μ

——考虑偏心荷载等因素而增加桩数的经验系数，

可取μ=1.0～1.2

未定承台尺寸时，暂不计G，在桩基验算时再计算G

常规桩距为（3～4）d。具体见规范（二）桩的中心距（三）桩群的平面布置布置原则1、桩群形心与长期荷载重心重合

受水平力和力矩较大方向有较大的抵抗矩2、桩箱(筏)基础，考虑优化基础结构受力条件桩箱基础，宜将桩布置于墙下带梁的桩筏基础，宜将桩布置于梁下布置形式行列式(方形或矩形网格)梅花式(三角形网格)（四）承台底面尺寸边桩中心距离承台边缘不小于一倍桩径（或边长）边桩外边缘至承台边缘距离应不小于150mm由以上初步确定的桩数、桩距及布置方式，即可确定承台的底面尺寸。dd≥150验算内容四、地基验算

（一）计算基桩承载力

（二）承载力验算

（基桩承载力验算、桩基软弱下卧层验算）

（三）沉降验算五、桩身结构设计及强度验算六、承台结构设计及强度验算四、地基验算基桩：群桩基础中一根桩复合基桩：考虑承台效应的基桩fak—承台底1/2宽度深度范围(≤5m）内地基土承载力特征值Ac—基桩所对应分配的承台底与土接触的净面积不考虑承台作用时，R=Ra当承台底面以下是软土、欠固结土、湿陷性黄土等(一）基桩承载力特征值R计算复合基桩承载力特征值《建筑桩基技术规范》、《建筑地基基础规范》规定《公路桥涵地基与基础设计规范》《铁路桥涵设计规范》单桩承载力特征值——单桩容许承载力不考虑承台效应群桩效应问题由群桩承载力验算来反映(二）桩基承载力验算1、基桩承载力验算（1）轴心荷载作用下

Nk

——荷载效应标准组合，基桩所受竖向力

Fk

——荷载效应标准组合，作用于承台顶的竖向荷载

Gk——土自重标准值验算要求R——基桩（或复合基桩）承载力特征值（桩顶作用效应验算）（2）偏心荷载作用下Nik——偏心荷载下，任一基桩所受的竖向力Mxk,Myk——荷载效应标准组合，承台底对桩群形心X、Y轴力矩

Xi,Yi——第i

根基桩到Y、X轴的距离验算要求当Nkmin<0时，需验算抗拔承载力XiYXMY（3）水平承载力验算验算要求按简化方法计算桩顶反力问题：弯矩由轴力提供不考虑桩顶自身的转角和弯矩对应条件：桩顶水平荷载较小，承台刚度无限大（无共同作用）2、群桩软弱下卧层承载力验算软弱下卧层定义桩端以下地基承载力<1/3持力层承载力，桩基冲破硬持力层的冲剪破坏验算原则附加应力+土自重应力<软卧层承载力特征值位置：软卧层顶面基底附加压力P0P0向下扩散：软弱层顶的附加应力σZ附加应力计算等效实体深基础FGGfθA0Az0zLtQsθP0σZ软弱层顶:附加应力+自重应力<软土承载力特征值（深度修正）软弱下卧层进入临界状态前，基桩侧阻平均值已接近极限传递至桩端平面的荷载，为扣除实体基础外表面总极限侧阻力的3/4，而非1/2总极限侧阻力（1/2为安全系数）（三）桩基沉降计算1、等代墩基法——国家标准《建筑桩基技术规范》

简化计算方法等代墩基法（实体深基础）弹性理论应力解法（盖徳斯公式）适用sa<6d桩基础（1）桩基础视为实体基础基础埋深——桩端基础尺寸——取承台底面积基底P0——取承台底面P0（2）按浅基础沉降计算方法计算沉降SS′按浅基础分层总和法计算的沉降ψ为桩基沉降计算经验系数p0zi-1zizn

z（3）引入桩基等效沉降系数ψe浅基础应力计算公式布辛奈斯克解（荷载作用在半无限体表面）桩基——深基础，布辛奈斯克解使计算结果偏大很多。均质土中刚性承台群桩的沉降数值解明特林解（荷载作用在半无限体内部）桩土变形协调，略去桩身压缩应用广义链杆法减少桩土系统的未知变量桩端以下土中应力计算仍采用布辛奈斯克解，但引入修正系数

e（二）弹性理论应力解法1、基本原理（1）分层总和法，附加应力作用位置——桩端（2）应力计算方法非等代墩基，

各基桩在桩端平面以下土中产生的附加应力进行叠加应力计算——明德林应力解上海地基基础规范DGJ-11-2010p0zi-1zizn

z（2）群桩荷载下地基土中竖向附加应力的计算k为桩数；σZj为第j根桩产生的土中附加应力（3）分层总和法计算桩端平面以下土的压缩量σZi为群桩荷载在基础中心点以下i土层中点处的竖向附加应力。（4）乘以桩基沉降计算经验系数ψm计算步骤（1）单桩荷载下地基土中竖向附加应力的计算n为计算分层数；（α桩端荷载分担比）五、桩身结构设计及强度验算（一）材料强度验算单桩抗压承载力（二）桩身结构设计Ⅰ、预制桩结构设计（1）吊运（2）沉桩（3）构造要求Ⅱ、灌注桩结构设计（1）竖向轴心受压桩（2）受水平荷载较大的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩（一）材料强度验算单桩抗压承载力轴心受压钢筋混凝土桩承载力Φ——稳定系数不考虑压曲影响时（如低桩承台）取1.0；考虑压曲影响时（如高桩承台、桩周为可液化土等），取值参照规范φc——基桩混凝土施工工艺系数预制桩、预应力管桩取0.9干作业非挤土灌注桩取0.85泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩取0.7～0.8软土地区挤土灌注桩取0.6考虑施工和使用阶段各种最不利受力状态预制桩，吊运和沉桩过程中的内力起到控制作用灌注桩，施工结束后才成桩，由使用荷载确定（二）桩身结构设计Ⅰ、预制桩结构设计最不利受力状况：吊运和锤击沉桩吊运过程：受力状态与梁相同起吊和运输：两支点（桩长L<18m）或三支点（桩长L>18m）打桩架下竖起：一点吊立吊点设置：桩身在自重下正负弯矩相等（1）吊运两吊点q—桩单位长度的自重l—为设计桩长k—动力系数，吊运中可能受到冲撞和振动，一般取k=1.5按吊运中引起的内力对桩身配筋进行验算桩的配筋起决定作用一吊点（2）沉桩沉桩方法：锤击法、静力压桩法静力压桩：不验算沉桩中应力<运输和使用阶段应力锤击法：桩身结构动应力计算沉桩产生应力波传递，桩身受到锤击压、拉应力反复作用一级建筑桩基，有抗裂要求、腐蚀性土中打入预制混凝土桩，钢桩锤击压应力<桩材的轴心抗压强度设计值锤击拉应力值<桩身材料的抗拉强度设计值（锤击压应力和拉应力的计算见桩基规范）（3）构造要求主筋：沿桩长均匀分布，

一般设4根（截面边长a<300mm）或8根（a=350～550mm）

直径14～25mm。截面尺寸：普通，边长≥200mm，预应力，边长≥350mm

混凝土强度等级：普通≥C30，预应力≥C40

混凝土保护层厚度：≥30mm配筋率：普通≥0.8%，静压法≥0.6%

箍筋：直径6～8mm，间距≤200mm《全国通用建筑标准设计图集——预制钢筋混凝土方桩》、《预应力混凝土管桩》配筋均已按桩在吊运、运输、就位过程产生的最大内力进行强度和抗裂度验算，且已满足构造要求。注意桩身混凝土强度达到设计强度70％时起吊，100％时运输不能满足时，根据实际情况验算配筋Ⅱ、灌注桩结构设计主筋主筋水平：≥Φ8@12mm抗压/抗拔：≥Φ6@12mm，净距≥60mm配筋率桩身直径300~2000mm，配筋率0.65%~0.2％配筋长度端承桩，坡地岸边桩，抗拔桩：通长配筋d>600mm摩擦桩，≥2/3桩长水平荷载，≥4.0/α（α为桩的变形系数）地震作用：穿过可液化/软弱土层，进入稳定土层长度（计算）碎石、砾、粗中砂、密实粉土、坚硬黏土：≥2~3d其它非岩石土：≥4~5d负摩擦桩：穿过软弱土层进入稳定土层，进入深度≥2~3d满足抗压强度和计算要求时，只需按构造要求配筋混凝土强度等级：≥C25主筋混凝土保护层厚度：≥35mm水下灌注混凝土桩保护层厚度：≥50mm

为保证桩头具有设计强度，施工时应超灌50cm以上，

以除掉混凝土浇注面处浮浆层。箍筋Φ6～8@200～300mm，螺旋式受水平荷载较大的桩基和抗震桩基，桩顶5～10d范围内箍筋应适当加密，间距<100mm；钢筋笼长度>4m时，为加强其刚度，Φ12～18加劲箍筋/2m

六、承台设计和计算（一）构造要求承台最小宽度：≮500mm承台边缘至边桩中心距离：≮1d,

且桩的外边缘至承台边缘的距离≮150mm承台厚度：≮300mm承台埋深：≮600mm砼：≮C30，钢筋保护层≮50mm（二）结构计算Ⅰ、承台厚度的确定（1）冲切验算（冲切锥体）柱/基桩对承台的冲切（2）抗剪验算（斜截面）柱边（墙边）和桩边连线形成斜截面的抗剪承载力Ⅱ、承台抗弯验算——配筋计算桩顶反力下受弯构件Ⅲ、承台局部受压计算

承台混凝土强度等级<柱子/桩的强度等级板式承台：冲切验算条形承台梁：斜截面剪切验算柱下独立承台：剪切及冲切验算剪坏基础高度不够，产生冲切破坏，柱\桩边发生45°斜拉裂缝，形成冲切角锥体剪坏剪切面沿柱边和桩边连线处形成斜截面拉坏弯曲应力超过材料的抗弯强度，导致抗弯破坏。剪切七、桩与承台的连接的构造要求主筋伸入桩顶埋入桩顶嵌入承台：中等直径≥50mm，大直径≥100mm主筋伸入承台：≥35d0(主筋直径）桩顶设置钢筋网以扩散应力桩身埋入承台长度d<0.6m，L≤2d（桩径）d=0.6～1.2m，L≤1.2dd>1.2m，L<d八、承台之间连接采用联系梁设置条件单桩承台：垂直方向两桩承台：短向单排桩条形基础：垂直梁方向抗震要求独立承台：两个方向设计内容取柱轴力的1/10为两端拉压力，粗略方法确定截面尺寸和配筋构造要求顶面标高：同承台顶面宽度：≥250mm高度：1/10~1/15承台中心距，≥400mm上下部纵向钢筋：>2根，直径>12mm，按受拉要求锚入承台小结——竖向受荷桩基设计的一般步骤一、确定桩的类型和几何尺寸二、确定单桩承载力三、确定桩数及桩的平面布置、承台底面尺寸四、地基验算

（一）计算基桩承载力

（二）承载力验算

（基桩承载力验算、桩基软弱下卧层验算）

（三）沉降验算五、桩身结构设计及强度验算六、承台结构设计及强度验算第三节高层建筑桩基础设计要点一、地基－桩筏(箱)基础－上部结构的共同作用二、桩筏(箱)基础的计算方法概述三、常规设计计算步骤1、工作性状2、共同作用机理3、可以不考虑共同作用的典型情况1、理论不考虑共同作用（常规）桩筏共同作用三者共同作用2、实际应用常规设计方法变刚度调平复合疏桩基础高层建筑荷载特点竖向和水平向荷载都比较大对倾斜敏感上部结构刚度大基础结构型式独立承台和梁式承台/桩筏、桩箱基础桩筏基础独立桩承台基础1、桩－筏基础满堂布桩，通过整块混凝土板把柱、墙、筒的集中荷载传递给桩。软土地基上筒体结构、框剪结构，借助高层结构的巨大刚度来弥补基础刚度的不足。若为端承桩基，也可用于框架结构。raft2、桩－箱基础通过底板、顶板、外墙和若干纵横隔墙构成的箱型基础将上部结构荷载分配给桩。刚度很大，调整各桩受力和沉降在软弱地基上建造高层建筑时曾经较多采用适合桩基地质条件下建造任何结构型式高层建筑的“万能式桩基”造价最高限制了大跨度地下空间的使用要求一、地基－桩筏（箱）基础－上部结构共同作用建筑物的受力和变形特点地基、基础、上部结构形成整体，传递和承担荷载三者在接触部位的受力及变形都是连续的高层建筑桩筏（箱）基础，共同作用问题特别突出基础底面积大基础埋深大上部结构刚度变化大（一）桩筏(箱)基础工作性状桩与筏板的荷载分担基底土反力分布桩顶反力分布筏(箱)挠曲和底板钢筋应力桩与筏(箱)下土体共同承担荷载共同作用阶段基底与地基保持接触，桩筏(箱)共同承担荷载基底与地基土脱离，桩承担荷载基底与地基再度接触，桩筏(箱)再度共同承担荷载基底与地基土再度脱离，桩承担荷载的阶段循环继续，直到建筑物沉降稳定1、桩与筏板的荷载分担国内桩箱和桩筏基础实测数据国外桩箱和桩筏基础实测数据*（国外桩筏基础一般特指复合疏桩基础）影响基底土分担荷载的主要因素(a)桩端持力层性质，越硬越小(b)基底以下土层的性质，越软越小(c)桩距大小，越密越小(d)沉桩挤土效应(e)荷载水平，荷载越小则越小(f)桩土应力比，桩越软则越小筏(箱)底土反力即为板分担的荷载2、基底土反力分布竖向荷载下的软土地基中呈外部大、内部小的马鞍形分布中部与边缘土反力差异随桩距增大明显减小传统设计方法假定

竖向中心荷载下，桩顶反力均匀分布实际情况

桩筏(箱)基础沉降均匀

各桩桩顶反力不相等3、桩顶反力分布（角桩荷载Pc、边桩荷载Pe、内部桩荷载Pi、Pav平均荷载）实测资料角、边、內角、平均边、平均內、平均施工初期结构刚度不大，Pc≈Pe≈Pi施工进展结构刚度不断增大，差异增加，呈现Pc＞Pe＞Pi施工完毕不等式仍成立，Pc越来越大，Pi越来越小分布形式类似于弹性地基上刚性基础反力分布形式即基础板下满堂群桩桩顶反力分布曲线呈马鞍形分布内因筏板和上部结构刚度大小外因群桩效应基础变形使底层墙、柱荷载发生重新分配桩顶反力分布不均桩顶荷载分布与施工中上部结构刚度形成关系密切建造初期，底部应力随上部结构层数增加而增加 ——荷载增加，变形增加一定层数以后趋于稳定，顶部应力受压变为受拉 ——上部结构刚度对基础变形约束4、筏\箱挠曲和底板钢筋应力常规设计（s=3～