单桩承载力.ppt

1、单桩承载力，一、单桩的轴向荷载传递机理和特点二、单桩的轴向容许承载力土的承载力的确定三、单桩的横轴向容许承载力的确定四、桩的材料强度对单桩承载力的确定五、桩的负摩擦阻力问题，分别介绍了back，一、单桩的轴向荷载传递机理和特征(1)荷载传递过程无论是对桩侧摩擦阻力的影响因素及其分布(3)桩底阻力的影响因素及其深度效应(4)单桩的轴向受压载荷引起的破坏模式、back、(1)载荷传递过程和土对桩的支承力、桩基=承台，桩都有轴向力、横轴力及弯矩作用，因此单桩的轴向承载力桩的承载力是桩土共同作用的结果，了解单桩轴向荷载下桩土间的传递路径、单桩承载力的构成特征及单桩受力破坏形态等基本概念，对正确确定单桩

2、承载力有指导意义。桩在轴向压力负荷下，桩顶轴向位移(沉降)=桩本体弹性压缩桩底土层压缩和置于土中的桩与其侧面土密切接触，当桩相对于土向下位移时，土作用于桩，产生桩侧摩擦阻力。 桩基荷载沿桩身向下传递过程中，必须不断克服这种摩擦阻力。 桩体轴力随深度逐渐减小，并传递到桩底轴力即桩底支承反力，桩底支承反力=桩基荷载-所有桩侧摩擦阻力桩顶荷载都是桩通过桩侧摩擦阻力和桩底阻力传递到土体。 (1)荷载传递过程和土对桩的支承力、土对桩的支承力=桩侧摩阻桩底摩阻桩的极限荷载(或极限承载力)=桩侧极限摩阻桩底极限摩阻桩侧摩阻和桩底摩阻的发挥程度与桩土间的变形性状态有关，达到极限值时所需的位移量各不相同。 试验

3、表明，充分发挥桩底阻力需要较大的位移值，粘性土约为桩底直径的25%，砂性土约为8%，但桩侧摩擦阻力只要在桩土之间没有太大的相对位移就可以充分发挥，具体数量目前认为不一致，但粘性土为46mm，砂性土为610mm 在普通柱桩中，桩底阻力占桩支承力的大部分，桩侧摩擦阻力常被忽略。 但是，对于长柱桩，且展望层厚时，由于桩主体的弹性压缩大，足以发挥桩侧摩擦阻力，对于这种柱桩，国内已有规范的提案，可以修正桩侧摩擦阻力。 摩擦桩：当桩底土层支承反作用力发挥到极限值时，需要比发生桩侧极限摩擦阻力大得多的位移值，此时始终从充分发挥桩侧摩擦阻力开始，逐渐发挥到桩底阻力达到极限值。 对于桩长较大的摩擦桩，由于桩体压

4、缩变形较大，桩底反作用力尚未达到极限值，桩顶位移超出使用要求的允许范围，传递到桩底的载荷也很小。 此时，在确定桩的荷载时，桩底极限阻力不应过大。 (1)荷载传递过程和土对桩的支承力、back、(2)桩侧摩擦阻力的影响因素及其分布、桩侧摩擦阻力=f (土间的相对位移、土的性质、桩的刚性、时间、土中应力状态、桩的施工)桩侧土极限摩擦阻力值当桩侧土的抗剪强度=f (类别、性质、状态和剪切面上的法向应力)桩的刚性小时，当桩基截面的位移大、桩基小、桩基上的桩侧摩擦阻力始终大、桩的刚性大时，桩主体的各截面位移比较接近，桩下部侧土的初始法向应力由于桩基地基土的压缩逐渐完成，施加在桩侧摩擦阻力上的荷重随时从桩

5、身部转移到桩下部。 桩基施工中及完成后桩侧土的性质、状态在一定范围内变化，往往会影响污侧摩擦阻力，并具有时间效应。 在影响桩侧摩擦阻力的各种因素中，土的种类、性状是主要因素。 在分析基桩承载力等问题时，各因素对桩侧摩阻力大小及分布的影响，应注意不同的情况. 塑性状态的粘性打桩会给桩侧带来土的扰动，再加上打桩挤压的影响，打桩过程中桩周围的土内孔隙水压上升，土的剪切强度降低，桩侧摩擦阻力减小。 打桩完成后不久，超孔隙水压逐渐消散，加上粘土的触变性，不仅可以恢复桩周围一定范围内的剪切强度，而且还可能超过原来的强度，提高桩侧摩擦阻力。 (二)桩侧摩擦阻力的影响因素及其分布、砂性打桩时，桩侧摩擦阻力的变

6、化与砂土的初始密度有关，实心砂性有剪切膨胀性时摩擦阻力达到峰值后降低。 由于桩侧摩阻力的大小及其分布决定了桩的轴向力随深度的变化和数值，因此掌握、理解桩侧摩阻力的分布规律对于研究和分析桩的工作状态起到了重要作用。 由于影响桩侧摩阻力的因素桩土间的相对位移、土中的侧向应力及上质分布及性状都是随深度而变化的，因此用物理力学方程描述沿桩侧摩阻力深度的分布规律是很复杂的。 (二)桩侧摩擦阻力的影响因素及其分布，如图所示以2例证明其分布变化。 其中a )为上海某工程钢管灌注桩的实测资料，粘性土中灌注桩的担心侧摩擦阻力沿深度分布形状基本接近抛物线，桩顶摩擦阻力等于零，桩中段摩擦阻力大于桩下段。 现假设打入

7、桩侧摩阻力在地面为零，b )图为我国某工程钻孔灌注桩实测资料，距地面的桩侧摩阻力线性增加，其深度为桩径的510倍，沿桩长的摩阻力分布较均匀。 另一方面，对于钻孔灌注桩，假定桩侧的摩擦阻力沿桩主体均匀分布。 (二)桩侧摩擦阻力的影响因素及其分布、back、back、(三)桩底阻力的影响因素及其深度效应、桩底阻力=f (土的性质、持力层上的间谍荷载、桩径、桩底作用力、时间和桩底端的持力层深度由于桩底地基层的受压固结作用逐渐完成，所以桩底阻力提高了土层的固结度模型和现场试验研究表明，桩的承载力(主要是桩底阻力)随着桩的进土深度，特别是进入持力层的深度而变化。 这种特性称为深度效应，当桩的下端进入保力

8、砂土层或硬粘土层时，桩的极限阻力随着进入保力层的深度而直线增加。 达到一定深度后，桩底阻力的极限值保持稳定的值。 该深度称为临界深度h。 h与持力层的向上载荷和持力层土的密度有关。 上部负荷越小，持力层的土密度越大，h越大。 当持力层之下软土层也存在临界厚度tc时，如果在桩之下睡到软土层顶面的距离ttc，则桩底阻力随着t的减少而降低，持力层的土密度越高，桩径越大，则tc越大。因此，将夹在软层之间的硬层作为桩底保持力层时，根据夹层的厚度，综合考虑基桩进入保持力层的深度和桩底硬层的厚度。 必须指出，群桩深度效应的概念与上述单桩不同。 在有均匀砂或展望层的砂层中，群桩的承载力始终随着桩进入保力层的深

9、度而增大，不存在临界深度，有下卧软土层时，软土对单桩的影响更大。 (三)桩底阻力的影响因素及其深度效应，(back，(四)单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式，第一种情况：桩底支撑在非常坚硬的地层上，桩侧土为软上层，其抗剪强度低时(图a )，桩在轴向受压荷载作用下在荷载-沉降(P-s )曲线上显示明显的破坏荷载。 桩的承载力取决于桩主体的材料强度。 (4)单桩轴向受压荷载作用下的破坏模式，第二种情况：具有足够强度的桩通过抗剪强度低的土层到达强度高的土层时(图b )，桩在轴向受压荷载作用下，桩底土体形成折动面，出现整体抗剪破坏。 这是因为超过桩底持力层的软土层无法阻止折动土楔的形成。 在PT曲线上

10、可以求出明确的破坏载荷。 桩的承载力主要取决于桩底士的支承力，桩侧摩擦阻力也有一部分作用。 (4)单桩的轴向受压荷载引起的破坏模式，第三种情况：具有足够强度的桩的灌土深度大时，或者桩周土层的剪切强度比较均匀时(图c )，桩的轴向受压荷载引起刺入式破坏。 根据负荷的大小和土质的不同，在试验中得到的ps曲线中可能没有明显的拐点，也可能有明显的拐点(表示破坏负荷)。 桩承受的载荷是由桩侧摩擦阻力和桩底反作用力共同支承的所谓摩擦桩或几乎全部由桩侧摩擦阻力支承的即纯摩擦桩。back、2、单桩轴向容许承载力由土的支承力确定，单桩轴向容许承载力：单桩通过轴向载荷，保证了地基土和桩自身的强度和稳定性，变形也是

11、容许范围内容许的最大载荷，它是单桩轴向极限承载力(极限桩侧摩擦阻力和极限桩底阻力之和) 中需要考虑的确定方法有多种，考虑到地基土具有多变性、复杂性和地域性，有几种方法综合考虑和分析，合理确定。 二、单桩轴向容许承载力由土的支承力确定；(一)通过静载试验确定单桩转向容许承载力；(二)根据设定规范经验公式确定单桩转向容许承载力；(三)通过静力探测法确定单桩容许承载力；(四)确定单桩轴向承载容许承载力；(五)静力用静载试验确定单桩转向容量修正的承载力，垂直静载试验法：在桩达到破坏状态之前分阶段施加轴向载荷，在试验过程中分阶段测定载荷下不同时间的桩沉降，根据沉降和载荷与时间的关系，分析确定单桩的轴向容

12、许承载力。 试桩要求：完成的工程桩，也可以专门设置与工程桩相同的试桩。 考虑到试验场的差异性和试验的偏差，至少2%，必须在2根以上，试验桩的施工方法和试验桩的材料和尺寸、灌土深度必须与设置修订桩相同。 (1)在静载试验中确定单桩转向容量修正的承载力，1 .试验装置2 .试验方法3 .极限载荷和轴间允许承载力的确定，back，1 .试验装置、锚定法：锚定、锚梁、梁和液压千斤顶的组合如下图所示。 锚：46根，入土深度在试验桩入土深度以上。 锚杆与试验桩的间隔应大于试验桩直径的3倍，以减小对试验桩的影响。 桩基沉降经常使用百分表和位移修正测量。 观测装置的固定点(基准桩等)与试验锚定桩保持适当的距离

13、，请参照表3-3。back，2 .测试方法和负载必须排名。 每个等级的载荷约为估计破坏载荷的1/10-1/15。 有时采用步载，开始1/2.51/5，结束阶段1/101/15。 读取沉降时间：按每个阶段施加负荷后第1小时，以2、5、15、30、45、60min读取，然后每隔30min读取直至沉降稳定。 沉降稳定的标准：砂性土在30分钟以内为0.lmm以下，粘性土在lh以内为0.lmm以下。 2 .测试方法、终止试验：等到某个阶段的沉降稳定后，再加以下阶段。 根据这个负荷观察，直到桩成为破坏状态。 破坏状态基准：与此相应施加的负荷是破坏负荷(1)桩的沉降量急剧增大，总沉降量超过40mm，并且本阶

14、段负荷下的沉降量为前阶段负荷下的沉降量的5倍以上。 (2)本段荷载下的桩沉降量为前段荷载下的沉降量的2倍，24h桩的沉降不稳定。 back，3 .极限载荷和轴间容许承载力的确定，求出极限载荷破坏载荷后，将其前段载荷作为极限载荷，可以确定单桩轴向容许承载力P=Pj/K式中： p单桩轴向受压容许承载力(kN )的Pj试验桩的极限载荷(kN) k安全系数一般为2。 3 .极限载荷和轴间允许承载力的确定、破坏载荷的标准存在分歧：上述破坏标准虽然也符合桩开始破坏时发生剧烈或不停滞的沉降的概念，但由于以人为的沉降值或沉降速度为破坏标准进行了统一规定，因此实际上在各种土层中因此，较准确确定桩极限载荷的方法，

15、应根据试验测定资料制成的试验曲线进行分析，分析试验桩曲线的方法很多，以下仅介绍两种常用方法。 3 .极限负荷和轴间容许承载力的确定，(1)P-S曲线明显的拐点法在静负荷试验中描绘的P-S曲线中，将与曲线明显的下弯曲拐点对应的作用负荷作为极限负荷。 这是因为，当荷重超过极限荷重时，桩基土达到破坏阶段，引起大量的塑性变形，打桩变大，或引起长时间不停止的沉降，因此在P-S曲线上出现明显的下弯曲拐点。 但是，P-S曲线的转换点有时不明确，极限负荷难以确定，因此需要用其他方法辅助判定，例如若用对数坐标描绘logP-logS曲线，则转换点有可能变得明确。 3 .极限载荷和轴间允许承载力的确定，back，3

16、 .极限载荷和轴间允许承载力的确定，(2)S-logt法(沉降速度法)该方法根据沉降的经时变化特征确定极限载荷，根据以往的大量试验桩资料分析，桩在破坏载荷之前的m的值不是常数，桩的载荷增加桩的荷重持续增大时，如果知道描绘的S-logt线不是直线，而是折线，这个等级荷重会使桩的沉降激增，这就是地基土塑性变形激增的结果成为桩破坏的指标。 因此，可以将从与S-logt线种对应的直线向折线变化的一次负荷作为桩的破坏负荷，该一次负荷成为桩的极限负荷。、back，3 .极限载荷和轴间允许承载力的确定，back，(2)基于设定修订规范经验公式确定单桩的转向允许承载力，1 .摩擦桩2 .柱桩，back，1 .摩擦桩，以下以公桥基础规则中使用的经验公式为例说明该方法(以下各经验公式除特殊说明者外均为钢筋) 适用于混凝土桩及预应力混凝土桩的单桩允许承载力P=桩侧极限摩擦阻力Psu十桩底限阻力Ppu/安全系数(1)打入桩的允许承载力由下式表示： p=uiliiar/2， 1 .在补偿摩擦桩的负荷为附加组合、临时施工负荷或拱门受到单向自重推力的情况下，可提高的u桩的周长(m