桩基础清华大学.ppt

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1、第六章,桩 基 础,清华大学水利系岩土所 2006年5月,6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力6.3 桩的其它受力方式及相关承载力6.4 桩基沉降计算6.5 桩基设计6.6 关于桩基设计规范的说明6.7 桩基技术进展及深基础简介,本章目录,6.1 概述,软 土 层,将荷载传递到下部好土层,承载力高,承台,桩,侧阻,端阻,6.1 概述,早期：木桩后来：钢筋混凝土桩,优点,承载力大，沉降小,抗震性能好,能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、横向力（护坡桩）,缺点,比浅基、复合地基造价高,6.1 概述,桩的分类,按承台,高承台桩,低承台桩,承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥,承台在地面以下,承台本身可

2、以承担部分荷载,按形状,按纵断面：楔形桩、十字桩、X形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩.,按横断面：.,6.1 概述,桩身,6.1 概述,桩端,6.1 概述,横断面,6.1 概述,按材料,木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、组合材料桩,钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、高强混凝土,按尺寸,按桩径：大直径桩(80cm)、中等直径桩(2580cm)、小桩(25cm),按长度或相对刚度系数：长桩、短桩,6.1 概述,按承载性状（荷载传递方式）,端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩,侧阻,端阻,按桩的使用功能,竖向抗压桩,竖向抗拔桩,水平受荷桩,复合受荷

3、桩,按施工方法,挤土桩（预制桩，挤土的灌注桩）,非挤土桩（灌注桩）,部分挤土桩,6.1 概述,螺 旋 钻,6.1 概述,新加坡发展银行,四墩7.3m,6.1 概述,6.1 概述,关于预制桩和灌注桩的施工,预制桩,工厂或现场预制,锤击,振动,静压,成桩,特点：,强度高，抗裂性好，施工方便地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂桩径受限噪音扰民,6.1 概述,灌注桩,现场成孔,浇注混凝土,成桩,特点：,无噪音，桩径、桩长不受限泥浆护壁泥皮，桩端虚土缩颈、断桩,钻孔,冲孔,沉管,夯扩,挖孔,后压浆,动测法检测,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,使用规范,1 建

4、筑地基基础设计规范（GBJ7-89）,2 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,3 建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端阻,主要内容：,1 单桩承载力分析2 载荷试验确定单桩承载力3 原位测试确定单桩承载力4 经验公式确定单桩承载力5 动测法6 桩身材料验算,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端阻,1 单桩承载力分析,竖向承载力的组成,Qs 桩侧摩阻力 Skin，Shaft frictionQp 桩端阻力，端承力 Point，end resistance,摩阻力所需位移很小；,端阻力需要较大位移；,不同阶段二者分担比不同,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端

5、阻,S0,Sp,Q,qs,S0,Sp,各点位移,轴向力,摩阻力,桩侧摩阻力的分布,?,?,6.2 单桩竖向承载力,桩侧摩阻力的分布,qs,粘土,qs,砂土,6.2 单桩竖向承载力,桩端阻力（端承力）,太沙基,梅耶霍夫型,(1)很难达到整体破坏(2)存在临界深度(3)与施工有关,B很小,虚土,6.2 单桩竖向承载力,2 载荷试验确定单桩承载力,灌注桩,混凝土达龄期后,测试时间：,预制桩,砂土 10 天,粘土 15 天,淤泥 25 天,6.2 单桩竖向承载力,载荷试验确定单桩承载力,02地基规范,Ra 单桩竖向承载力特征值,Qu,QS曲线,6.2 单桩竖向承载力,3 原位测试确定单桩承载力,静力触

6、探标准贯入试验,Ra 单桩竖向承载力特征值,6.2 单桩竖向承载力,4 经验公式确定单桩承载力,02地基规范,承载力特征值,由当地经验确定，不再提供表格,Ra 单桩竖向承载力特征值,6.2 单桩竖向承载力,5 动测法,由打桩公式确定承载力,由波动理论,小应变动测法,大应变动测法,主要检查桩身质量,6 桩身材料验算,Q Ap fc c,fe 混凝土轴心抗压强度设计值Q 单桩竖向力设计值Ap 桩身横截面积c 工作条件系数。预制桩 0.75，灌注桩 0.60.7,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,侧阻,端阻,主要内容：,1 抗拔桩及其承载力2 横向受力桩及其承载力3 桩的负摩擦力,6.3 桩的其

7、它受力方式及相关承载力,侧阻,端阻,1 抗拔桩及其承载力,侧阻，方向向下,端阻0,普通桩,抗拔桩,受拉与抗压的不同点,向上（向外）位移 整体应力减小 应力状态、应力路径不同 桩径变化 端阻0,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,抗拔桩的承载力,1 现场抗拔试验,pi 抗拔折减系数：砂 土 粉、粘土,2 经验公式,Gp 桩的自重，水下为浮容重,G 分项系数，可取0.9,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,2 横向受力桩及其承载力,横向静力载荷试验,理论公式计算,横向的弹性地基梁,文克尔地基模型,kh 土的水平抗力系数x 水平位移,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,常数法,m 法,k 法,

8、c 法,桩的位移,kh 土的水平抗力系数,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,3 桩的负摩擦力,正摩擦,负摩擦,负摩擦的产生,(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土，灵敏土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,-,+,摩阻力,轴向力N,负摩擦力成为荷载的一部分,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,中性点,缓解办法：沥青、塑料膜、膨润土泥浆滑动层,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,后来改为筏基,6.4 桩基沉降计算,需要进行沉降验算的：,一些丙

9、级建筑物桩基不需验算沉降,甲级的建筑物桩基体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物桩基摩擦型桩基,不需进行沉降验算的：,沉降计算方法：,实体深基础方法（桩距 6d）明德林应力公式方法,6.4 桩基沉降计算,不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移，以假想基础为刚性整体，验算桩端以下土的沉降,实体深基础方法：荷载扩散法,6.4 桩基沉降计算,实体深基础方法：扣除侧阻方法,6.4 桩基沉降计算,采用Mindlin解计算，逐根桩叠加,明德林应力公式方法,=,Q,Q,Q,(1-)Q,6.5 桩基设计,主要内容：,1 群桩与群桩效应2 设计步骤3 单桩承载力验算4 结构设计和承台计算,6.5 桩

10、基设计,1 群桩与群桩效应,群桩效应,挤密效应扰动与超静孔压力地面与桩的侧移与上浮约束效应荷载的调节作用应力叠加沉降增加承台承担部分荷载,6.5 桩基设计,6.5 桩基设计,注意：在动荷载、湿陷性黄土、可液化土、饱和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠,承台底土作用,02地基规范忽略群桩效应，认为：群桩承载力=各单桩承载力之和,6.5 桩基设计,2 设计步骤,1.收集资料2.确定桩型、桩长、断面3.确定单桩承载力4.确定桩数及平面布置,5.桩基础验算：承载力，沉降验算6.承台和结构设计,6.5 桩基设计,3 单桩承载力验算,中心荷载下：,偏心荷载下：,F 承台顶面的荷载,G 承台自重及承台上

11、土的自重,仅此而已很简单,实际分布,F,G,假设的分布,桩身强度：,Q Ap fc c,6.5 桩基设计,6.5 桩基设计,三根桩情况：,一 桩端持力层：要求桩端进入持力层一定深度，桩端下持力层留有一定厚度,设计要求：,二 承台设计 1 承台埋深要求(1)高承台：由建筑物决定,如桥(过船),码头；(2)低承台：确定基础埋深 60 cm 建筑物要求 地质水文 冻胀,4 结构设计和承台计算,6.5 桩基设计,2 承台的结构设计要求,形状：矩型、三角形、多边形、圆形最小宽度 50 cm最小厚度 30 cm桩外缘距离承台边 15 cm 边桩中心距离承台边 1.0D桩嵌入承台：大桩 10 cm，普通桩

12、5 cm，钢筋伸入承台 30d(6)混凝土标号 C15 cm，保护层 7cm,6.5 桩基设计,3 承台的厚度,根据冲切验算等确定，须验算：,沿柱边的冲切强度,角桩冲切验算,斜截面抗剪验算,h0,F,45o,6.5 桩基设计,斜截面抗剪验算,6.5 桩基设计,4 承台的配筋,根据抗弯验算确定,计算出弯矩后，按混凝土结构设计规范配筋,6.5 桩基设计,6.6 关于桩基设计规范的说明,建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,89地基规范,(1)验算群桩中的单桩,偏心荷载下：,R 单桩承载力设计值,此处与02规范相

13、近,中心荷载下：,6.6 关于桩基设计规范的说明,89地基规范,(2)验算地基土强度,假想实体深基础方法,偏心荷载,Wx、Wy 假想实体基础断面抵抗矩Mx、My 假想基础底面上的力矩,中心荷载,f 深度修正后的地基土承载力,6.6 关于桩基设计规范的说明,94桩基规范,偏心荷载下：,R 群桩中的单桩承载力设计值,中心荷载下：,注意!,表述相近，意义不同,6.6 关于桩基设计规范的说明,94桩基规范,考虑群桩效应时群桩中的单桩承载力,或者,Qsk、Qpk、Qck：侧阻、端阻、承台底土极限承载力,Quk：单桩极限承载力（侧阻、端阻混合）,s、p、c、sp：群桩效应系数,s、p、c、sp：抗力分项系

14、数,6.6 关于桩基设计规范的说明,Sa 6d 时，验算单桩,6.6 关于桩基设计规范的说明,软弱下卧层验算,Sa 6d 时，按整体基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,其它桩基技术：,复合载体夯扩桩（夯扩异型桩）支盘桩（挤扩桩、DX桩）复合桩基理论 后压浆技术,6.7 桩基技术进展及深基础简介,影响土体,加固层,持力层,桩身,夯实填充料,干硬混凝土,挤密土体,复合载体夯扩桩,深基础：,1 墩 pier2 沉井3 沉箱4 地下连续墙,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉井基础施工,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉箱基础：上海

15、外环隧道,6.7 桩基技术进展及深基础简介,本章小结,6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力6.3 桩的其它受力方式及相关承载力6.4 桩基沉降计算6.5 桩基设计6.6 关于桩基设计规范的说明6.7 桩基技术进展及深基础简介,侧阻,端阻,单桩承载力确定：,1 载荷试验确定单桩承载力2 静力触探确定单桩承载力3 经验公式确定单桩承载力4 动测法5 桩身材料验算,使用规范：,1 建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）,2 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,3 建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,载荷试验确定单桩承载力,b 02地基规范,Ra 单桩承载力特征值,c 94 桩基规范,sp=1.61.75 抗力分项系数,群桩承载力计算,a 02地基规范,仅此而已很简单,b 89地基规范,(1)验算群桩中的单桩,(2)验算地基土强度,假想实体深基础方法,c 94桩基规范,或者,其中,表述相近，意义不同,R 群桩中的单桩承载力设计值,本章结束,