桩基础设计桩顶作用效应计算单桩竖

6.2桩基础设计6.2.1桩顶作用效应计算

6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

了解熟悉6.2.3桩基的沉降计算基本规定

了解6.2.4承台设计

了解图6-22承台配筋示意图6.2.1桩顶作用效应计算

桩顶作用效应是上部结构荷载传递给每根桩的荷载。荷载计算使用标准组合1.单桩竖向力轴心力作用下偏心力作用下xi、xj、yi、yj—第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离作用于承台底面弯矩桩的数量作用于承台顶面的竖向力桩基承台和承台上土自重标准值，不计水浮力6.2.1桩顶作用效应计算

桩顶作用效应是上部结构荷载传递给每根桩的荷载。荷载计算使用标准组合2.水平力桩的数量作用于桩基承台底面的水平力公式（6-4~6-5）中：Fk—荷载效应标准组合下，作用与承台顶面的竖向力；Gk—桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力；Nk—荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩和复合基桩的平均竖向力；Nik—荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合基桩的竖向力；Mxk、Myk—荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过群桩形心的x、y主轴的力矩；xi、xj、yi、yj—第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离；Hk—荷载效应标准组合下，作用于桩基承台底面的水平力；Hik—荷载效应标准组合下，作用于第i基桩或复合基桩的水平力；n—桩基中的桩数。6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

单桩的承载力包括竖向承载力和水平承载力。其中，竖向承载力一般指承受向下作用荷载的能力。确定单桩竖向极限承载力的方法按照桩身材料强度确定按地基对桩体的支承能力来确定6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

单桩承载力容许值单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载水平承载力竖向承载力6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

单桩轴向荷载传递机理桩体破坏过程示意图桩身上部受到压缩，桩侧产生向上摩阻力桩身轴力和桩身压缩变形随深度递减桩身压缩量和位移量增大，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥到极限值6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

桩侧摩阻力的影响因素相对位移土的性质桩侧土的抗剪强度桩的刚度刚度较小时，桩顶处桩侧摩阻力较大刚度较大时，下部桩侧摩阻力大于桩上部时间因素土的蠕变效应土中应力状态尚未深入研究桩的施工方法预制灌注6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

桩端阻力影响因素桩底阻力与桩底土的性质、覆盖土层厚度、桩径、桩底作用力、时间及桩底进入持力层深度等因素有关深度效应桩端阻力随着桩端的入土深度变化的特性6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

单桩轴向受力的破坏模式在轴向荷载作用下，单桩的破坏模式共三种纵向挠曲破坏整体剪切破坏刺入式破坏6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

单桩竖向极限承载力由极限桩端端阻力和极限桩侧阻力组成。1.单桩竖向承载力的分析与计算极限桩端端阻力：

--极限桩端端阻力；--桩端横截面面积;--桩端上的粘聚力；--桩端平面处的有效竖向应力；--确定桩的承载力系数，主要有梅耶霍夫法及杨布法。6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

1.单桩竖向承载力的分析与计算极限桩侧阻力：

--极限桩侧阻力；--第i层土单位面积摩阻力;--第i层土（f为定值）中的桩长；6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

1.单桩竖向承载力的分析与计算嵌岩桩极限承载力：

--岩石的无侧限抗压强度;--岩石的排水摩擦角。6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

1.单桩竖向承载力的分析与计算单桩容许竖向承载力：

--单桩竖向承载力特征值;--安全系数。因为极限承载力计算中的不确定性，安全系数一般取2.5～4.0。。6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

2.桩的静荷载试验及其他原位试验概念在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破坏状态为止，并在试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间的关系，分析确定单桩轴向承载力容许值特点试验直观可靠，但费时、费力，通常只在大型、重要工程或地质较复杂的桩基工程中进行试验试桩可在已打好的工程桩中选定，也可专门设置与工程桩相同的试验桩6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

试验加载系统堆载法在荷载平台上堆放重物加载堆载法适用于极限承载力较小的桩6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

试验加载系统锚桩法6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

分级加载试桩加载应分级进行，每级荷载约为预估破坏荷载的1/10-1/15有时也采用递变加载方式，开始阶段每级荷载取预估破坏荷载的1/2.5-1/5，终了阶段取1/10-1/15测读沉降时间在每级加荷后的第一小时内，按2、5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔30min测读一次，直至沉降稳定为止沉降稳定的标准砂性土为30min内不超过0.1mm对黏性土为1h内不超过0.1mm6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

试验终止标准当出现下列情况之一时，一般认为桩已达破坏状态，所相应施加的荷载即为破坏荷载桩的沉降量突然增大，总沉量大于40mm，且本级荷载下的沉降量为前一级荷载下沉降量的5倍本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉降量的2倍，且24h桩的沉降未趋稳定6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向承载力容许值P-S曲线明显转折点法在P-S曲线上，以曲线出现明显下弯转折点所对应的荷载作为极限荷载6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向承载力容许值S-lgt法（沉降速率法）相应于S-lgt线型由直线变为折线的那一级荷载定为该桩的破坏荷载，其前一级荷载即为桩的极限荷载6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

试验成果分析试桩极差不超过平均值的30%时，取试桩平均值为单桩竖向极限承载力对桩数为3根及3根以下的柱下桩台，取单桩最小值将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，为单桩竖向承载力特征值Ra6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

我国现行的各种设计规范都规定了以经验公式计算单桩竖向承载力的方法，这是一种较简便的方法，规范根据全国各地大量的静荷载试验资料，经过理论分析和统计整理，给出了不同类型的桩，按土的类别、密实度、稠度、埋置深度等条件下有关桩侧摩阻力及桩端阻力的经验系数和数据，列出了公式。3.按规范经验公式确定单桩竖向承载力6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

3.按规范经验公式确定单桩竖向承载力（1）《建筑地基基础设计规范》公式规范规定，地基设计采用正常使用极限状态这一原则，即按变形设计的原则。规定初步设计时，单桩竖向承载力特征值式中——单桩竖向承载力特征值，kN；——单位面积桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静荷载试验结果统计分析算得，kPa；——桩底端横截面面积——桩身周长，m；——桩在第i层岩土中的长度，m。

6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

3.按规范经验公式确定单桩竖向承载力（2）《建筑桩基技术规范》公式①一般预制桩和中小直径灌注桩式中——单桩竖向承载力标准值，kN；——单位面积桩侧阻力特征值，kPa；——单位面积桩端端阻力特征值，kPa；——桩底端横截面面积——桩身周长，m；——桩在第i层岩土中的长度，m；

6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

3.按规范经验公式确定单桩竖向承载力（2）《建筑桩基技术规范》公式②当桩为大直径桩(d≥800mm)式中——单桩竖向承载力标准值，kN；——单位面积桩侧阻力特征值，kPa；——单位面积桩端端阻力特征值，kPa；——桩底端横截面面积——桩身周长，m；——桩在第i层岩土中的长度，m；——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应

6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

根据桩身材料强度计算桩身承载力是桩基础设计的一个重要环节，可把桩视为插入土中的轴心受压杆件。4.按桩身材料强度确定单桩承载力按《建筑桩基技术规范》规定，计算钢筋混凝土桩桩身的竖向承载力设计值R为：6.2.2单桩竖向极限承载力的确定

土类qik(kPa)中密炉渣、粉煤灰40～60黏性土流塑IL>120～30软塑0.75<IL≤130～50可塑、硬塑0<IL≤0.7550～80坚硬IL≤080～120粉

土中密30～55密实55～80粉砂、细砂中密35～55密实55～70中

砂中密45～60密实60～80土类qik(kPa)粗砂、砾砂中密60～90密实90～140圆砾、角砾中密120～150密实150～180碎石、卵石中密160～220密实220～400漂石、块石

400～600关于摩阻力qik6.2.3桩基的沉降计算基本规定《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定，建筑桩基础沉降变形计算值不应大于桩基础沉降变形允许值。桩基础沉降变形可用下列指标表示：（1）沉降量；（2）沉降差；（3）整体倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；（4）局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离的1.桩基础沉降变形的指标6.2.3桩基的沉降计算基本规定2.桩基础变形指标的选用计算桩基础沉降变形时，桩基础变形指标应按下列规定选用：（1）由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形，砌体承重结构应由局部倾斜控制；（2）多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制；（3）当期结构为框架、框架-剪力墙、框架-核心筒结构时，尚应控制柱（墙）之间的差异沉降。6.2.3桩基的沉降计算基本规定3.桩基础允许沉降值建筑桩基础沉降变形允许值应按表6-10规定采用变形特征允许值砌体承重结构基础的局部倾斜0.002各类建筑相邻柱（墙）基的沉降差框架、框架-剪力墙、框架-核心筒结构砌体墙填充的边排柱当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002l00.0007l00.005l0单层排架结构（柱距为6m）桩基础的沉降量/mm120桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑）纵向横向0.0040.003多层和高层建筑的整体倾斜Hg≤2424<Hg≤6060<Hg≤100Hg>1000.0040.0030.00250.002高耸结构桩基础的整体倾斜Hg≤2020<Hg≤5050<Hg≤100100<Hg≤150150<Hg≤200200<Hg≤2500.0080.0060.0050.0040.0030.002高耸结构基础的沉降量/mmHg≤100100<Hg≤200200<Hg≤250350250150体型简单的剪力墙结构高层建筑桩基础最大沉降量/mm

2006.2.4承台设计1.桩基础沉降变形的指标1.桩承台的材料与施工桩承台应采用钢筋混凝土材料，采用现场浇筑施工。因各桩施工时桩顶的高度与间距不可能非常规则，要将各桩紧密联结成为整体，故桩承台无法预制。2.桩承台的尺寸(1)桩承台的平面尺寸，依据桩的平面布置来确定，承台的宽度不宜小于500mm。(2)桩承台的厚度要保证桩顶嵌入承台，并防止桩的集中荷载造成承台的冲切破坏。承台的最小厚度不宜小于300mm。对大中型工程，承台厚度应进