地基处理4桩基础.ppt

《地基处理4桩基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地基处理4桩基础.ppt（158页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章 桩基础,Pile foundation,减轻不均匀沉降危害的措施,采用连续基础（如柱下条基）对地基局部或一定范围进行人工处理在建筑、结构、施工方面采取有效措施采用桩基或其他深基础,本章主要内容,概述桩的功能及类型桩的承载机理？单桩承载力capacity of single pile群桩承载力capacity of pile group桩基础设计,软 土 层,桩基础,承台,桩杆,沉井caisson,其他深基础,地下连续墙 diaphragm,第一节 概 述,一、桩的应用历史十九世纪以前，木桩7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进

2、步 铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩(1897,Raymond),干栏式建筑,排 桩,带撑木桩,灞河上建桥始于春秋时期，秦穆公称霸西戎，将滋水改为灞水，并于河上建桥，故称“灞桥”，是我国最古老的石柱墩桥。,1400年前的隋代灞桥遗址,被洪水冲走的隋代灞桥上的桥桩,隋代灞桥桥墩上的龙头,隋代灞桥石料上刻有“耀州”二字证实修桥石料来源于西安以北约100公里的古耀州,新加坡发展银行,四墩,每墩直径7.3m将荷载传递到下部好土层,承载力高,大直径钻孔桩,风化砂岩及粉砂岩,部分风化及不风化泥岩,新加坡发展银行,四墩7.3m,现场灌注护坡桩造价低,现场灌注护坡桩造价低

3、,2.特点,优点将荷载传递到下部好土层,承载力高沉降量小抗震性能好,穿过液化层承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较,施工造价低,缺点施工环境影响,预制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆 有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩,3.适用条件,(1)水上建筑物(2)深持力层,高地下水位(3)抗震地基(4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器 详见教材117页,承台:将几个桩结合起来传递荷载1.低承台桩基 承台在地面以下,承台本身可承担部分荷载2.高承台桩基 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥,二、桩基础的类型（按承台位置分类）,青岛前海栈桥,年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后，先在青岛村（今

4、人民会堂处）修建总兵衙门，然后在前海处搭起一座长米左右、铁木结构的简易码头，当时只供军用，故名栈桥。,低承台桩基,高承台桩基,1、安全等级：,三、桩基设计原则,1）桩基的竖向承载力计算（基桩、群桩承载力计算）；2）桩端平面以下软弱下卧层承载力验算；3）桩基抗震承载力验算；4）承台计算和桩身结构计算；5）必要的验算，如变形验算。,2、桩基计算内容：,以下桩基应进行变形验算：1）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基的沉降验算，并宜考虑上部结构与桩基的相互作用。2）承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验算。3）对不允许出

5、现裂缝或需限制裂缝宽度的混凝土桩身和承台应进行抗裂或裂缝宽度验算。,3、变形验算：,承台设计,桩基础的设计步骤,四、,第二节 桩的类型,承载性状施工方法成型方式效应材料形状按尺寸,按不同的分类标准，叫法不同。,一、按承载性状分类,Q=Qp+QsTip resistance,Skin friction端承型桩 主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩擦型桩 主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长,深,端承型桩,摩擦型桩,端承桩,摩擦端承桩,（嵌岩桩）,摩擦桩,端承摩擦桩,端承型桩,摩擦型桩,二、按材料：木桩、混凝土、钢筋混凝土、钢管（型钢）桩、复合桩 钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土

6、（离心预制）、高强混凝土,三、按形状,按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩,桩身,四、按尺寸,按断面(直径）的大小：大直径桩:d800mm;小直径桩：d250mm；中等直径桩：2503)；短桩：L15m；中长桩：15m 80m L/（：桩的特征长度）,六、按施工方法（成型方式效应）,施工方法沉桩方法1 预制桩 Prefabricated pile 挤土桩，部分挤土桩2 现场灌注桩 Cast in place 非挤土桩，部分挤土桩,1 预制桩2 现场灌注桩,气锤打入振动沉桩静压桩,引孔,部分挤土,大面积地面隆起不引孔,挤土

7、桩,成孔方法,人工挖孔螺旋钻正反循环地下水以下泥浆护壁冲击,夯扩,爆破沉管灌注,浇注法,省,易泥皮,虚土,断桩,水上水下其他,离心,预应力,工厂,现场,振动沉桩预制桩113m,Pile Point,离心预应力预制钢筋混凝土,人工挖孔桩,广州市亚洲大酒店人工挖孔桩,螺旋钻,扩底桩,人工挖孔扩孔桩（芝加哥法）,UK英国,1.0-3.0 m,0.6-0.9 m,英国是近代工业革命的发源地，正式名称“联合王国”，全称“大不列颠及北爱尔兰联合王国（the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland）”,爆破扩底桩,挤扩桩（支盘桩）,七、桩的质

8、量检验,桩基础-隐蔽工程（灌注桩）-缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚。（1）开挖检查：桩顶标高、桩的位置（轴线）、桩顶质量（完整性和混凝土强度）（2）抽芯法：在灌注桩身内钻孔（直径100150），取混凝土芯样进行观测和单轴抗压强度试验，了解混凝土有无离析、空洞、桩底沉渣和夹泥等现象。（3）声波透视法：俗称小应变测定法，检测桩身完整性，即缺陷位置、程度。（4）动测法：俗称大应变测定法，检测单桩承载力。（5）检测数量：小应变：灌注桩，100%，预制桩，50%大应变：灌注桩，30%，预制桩，20%,第三节 单桩承载力 Bearing capacity of a single pile,桩的承载力分析1.竖

9、向承载力的组成,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,Qs 桩侧摩阻力 Skin，Shaft frictionQp 桩端阻力 端承力 Point，end resistance,2.桩、土间力的平衡,设桩身周长为u，从深度z处取一dz微段，由力的平衡条件有：,设桩身横截面面积为Ap，弹性模量为Ep，dz微段的变形为dz，据虎克定律有：,代入上式有：,二、桩侧摩阻力和桩端阻力摩阻力的分布,u为桩的周长,土的极限摩阻力影响因素-可用类似于土的抗剪强度的库仑公式表达 随着深度增加,砂土中存在临界深度,超静孔隙水压力消散,土的触变性,打入预制桩,挤土使qs增加：(1)挤密(2)残

10、余应力钻孔预制桩,常使qs减少：(1)泥皮(2)应力松弛但是也有水泥浆渗入土中使表面粗糙,粘性土的摩阻力有时效性,其他施工因素,（3）桩的端承力常作为基础承载力问题(太沙基解),太沙基,梅耶霍夫型,(1)很难达到整体破坏(2)端承力与深度有关(3)存在临界深度,三、单桩的破坏形式,屈曲破坏取决于桩身的材料强度整体剪切破坏-取决于桩端土的支承力刺入破坏-取决于桩周土强度（土较硬）取决于上部结构所能承受的极限沉降（土较软）,土的极限端阻力影响因素,与施工方法有关,桩端充填粉土,问题侧摩阻力的方向？,与土性有关,存在临界深度,1.负摩阻力的产生（桩侧土体下沉必须大于桩的下沉）(1)桩周附近地面大面积

11、堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解,正摩阻,负摩阻,三、桩侧负摩阻力,2.负摩擦力的确定(负摩阻力成为荷载的一部分)对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负摩阻力;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.,ln,Negative,3、解决方法：,1）通过计算预估下沉的沉降量。2）在预制桩表面涂一薄层沥青。3）在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。（斑脱土浆）,特化性质,膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成份的粘土岩,颜色为白色、浅黄色。膨润土真有较强的吸湿性和膨胀性，可吸附8-15倍受欢迎于自身体积的水量，体积膨胀可达数位至3

12、0倍，在水介擀中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质具有一定的粘滞能变性和润滑性，有较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力。最大吸附量可达5倍于自身的重量。它与水泥、细沙的掺合物具有可塑性和粘结性。,用途,膨润土在工业生产中有广泛的市场，化肥、饲料、炼焦生产中用作粘结剂。塑料、橡胶生产中用作填充剂，农药生产中用作载体和杀菌剂，合成树脂、油墨和油漆中用作防沉降助剂。颜料、涂料生产中用作触变和增稠剂，日用化工产品中用作添加剂。医药生产中用作吸着剂或粘结剂，石油钻井生产中用作润滑剂，造纸和纺织生产中用作增白剂。,斑脱土泥浆泵,是用来在内孔壁形成涂层，同时在下套管时减少摩擦力。在

13、砂土中钻孔是必备设备。,第四节 单桩竖向承载力的确定,静载荷试验 拟静力法 Osterberg法经验方法：静力触探 经验公式,混凝土R=c fc Ap钢筋混凝土R=（c fc Ap+fy Ag）,钢筋抗压强度设计值,桩身材料,一、按桩身材料确定,混凝土 R=cfcAp钢筋混凝土 R=（cfcAp+fyAg）,钢筋抗压强度设计值,二、桩基现场测试的传统方法,（1）静载试验法获得单桩承载力最可靠的方法,锚桩反力梁,锚桩 桁架法,2400吨,桩顶试验中,Osterberg法,Osterberg测桩法检测钻孔灌注桩单桩承载力的原理(图1)，是在桩底预先放置一个直径稍小于桩径的，可上下膨胀的压力室，试验

14、时给压力室加压，使桩身获得向上的托力，同时桩端获得向下的压力，桩尖位移和桩身位移的量测采用分离独立系统，仪表通过连接在桩底部的细杆量测桩尖的向下位移量，仪表量测桩身的向上位移量。因而分别直接测定桩侧阻和端阻和相应位移的关系，由此验证桩的承载力是否满足设计的要求。这是一种很巧妙的测桩方法，比传统的静载测桩法省力、省钱、省时，又比动测法直接可靠，利用桩的自重和摩阻力作为自锚反力，可得到很高的试验荷载，这一点对于大型桩(墩)尤其意义重大。目前该方法在美国、加拿大、英国、日本及香港等地已有不少工程实际应用的例子。已经可测桩径近2 m的大型桩(墩)，试验承载力达60 MN，这是一般测桩法无法或很难做到的

15、。对于端承力与侧阻力不相等情况，也可通过调整桩浇筑深度及半径加以解决。,图1Osterberg桩基载荷试验原理,安装钢筋笼,安装,多动式,(2)通过静力载荷试验确定极限承载力Qu判断单桩竖向极限承载力Qu(各规范不同)如果有陡降点,取为Qu缓变曲线,取一定沉降 s=40mm(40-60mm)24小时未稳定,Sn对应的荷载确定平均值(极限承载力标准值),如离散太大,加一折减系数设计值 R=,三、按静力触探法确定,、：修正系数-对粘性土、粉土去2/3，饱和砂土取1/2；-粘性土 砂性土qc,fsi：探头的端阻与侧阻,Electric static cone,注：双桥静力触探 混凝土预制桩,补充：,

16、单桥探头,当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验可按下式计算：Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+pskAp式中u桩身周长；Ap-桩端面积；qsik-用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值（值应结合土工试验资料，依据土的类别、埋藏深度、排列顺序，按图折线取值；并注意修正）；li桩穿越第i层土的厚度；桩端阻力修正系数。,注：图中，直线A（线段gh）适用于地表下6m 范围内的土层；折线B（线段oabc）适用于粉土及砂土土层以上（或无粉土及砂土土层地区）的粘性土；折线C（线段odef）适用于粉土及砂土土层以下的粘性土；折线D（线段o

17、ef）适用于粉土、粉砂、细砂及中砂。当桩端穿越粉土、粉砂、细砂及中砂层底面时，折线D估算的值需乘以下表系数值；,qsk-ps曲线,系数值,注：为桩端穿越的中密-密实砂土、粉土的比贯入阻力平均值；为砂土、粉土的下卧软土层的比贯入阻力平均值；采用的单桥探头，圆锥底面积为15，底部带7cm高滑套，锥角。,系数值,注：桩入土深度15h30m时，值按 h值线内插；h为基底至桩端全断面的距离（不包括桩间高度）。psk桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值（平均值），见下式：,当 时当 时 式中 桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，如桩端持力层为密实的

18、砂土层，其比贯入阻力平均值 超过20MPa时，则需乘以系数C予以折减后，再计算 及 值；折减系数，按 值从表选用。,四、经验公式法,（1）一般预制桩及中小直径灌注桩对直径800的预制桩和灌注桩，单桩竖向极限承载力标准值：,（2）大直径桩（d800）,查表,查表,（3）嵌岩桩嵌岩单桩的极限承载力标准值是由桩周土总侧阻力、嵌岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成。,（4）桩基规范规定,确定单桩竖向极限承载力标准值尚需满足以下规定：一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入试验等原位测试方法综合确定；二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入试验、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料综合

19、确定。无可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力经验公式。,五、抗拔桩的承载力浮力,风荷载1 现场抗拔试验2 公式,抗拔折减系数i：砂土0.5-0.7;粉土、粘性土0.7-0.8.,六、横向受力桩的承载力确定,静力载荷试验 RH为设计值,Hu为横向极限荷载；H为抗力分项系数理论公式计算 弹性地基梁挠度方程,常数法,m法,k法,C法,kh 抗力系数,桩的位移,小结,单桩承载力=摩阻力+端阻力摩阻力-土性，深度（临界深度），入桩方式，桩土相对位移 正摩擦力 负摩擦力端阻力-土性，深度（临界深度），入桩方式确定单桩承载力的方法,第五节 群

20、桩基础计算,群桩与群桩效应群桩中的单桩承载力群桩承载力群桩的沉降承台承载力,问题单桩承载力加起来等于群桩承载力？,群桩与群桩效应,岩石,土,压力扩散深度,一 群桩(Pile group)与群桩效应,1 预制桩沉桩 砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤密作用,使承载力增加饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先入桩上浮,土层扰动,使承载力降低2 应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加3 桩之间互相调节 个别桩承载力低总体上可互补;个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载4 承台可部分承受荷载,应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加,对于砂土 sp 1.0,粘性土sp 1.0,P234

21、表8.17,二 群桩基础承载力计算,对于3根以上,非端承桩的桩基础,要考虑群桩效应；若承台底面土体与承台底不脱开，则考虑承台承载能力（承台效应）。1 单桩承载力设计值,2 关于承台承载力问题,承台下土的承载力低于浅基础承台内反力小于外围,双曲线分布在动力荷载下(铁路桥梁);负摩擦力(地面下沉);端承桩;饱和软土中沉入密集桩群等情况下不考虑承台承载力。,承台宽度的深度内(5m)地基土极限抗力标准值,见235页表 8.18 承台内外土阻力群桩效应系数,234页,三、群桩基础中的基桩荷载验算,1.荷载效应基本组合(1)中心荷载,r0 建筑物重要性系数,一级 r0=1.1二级 r0=1.0三级 r0=

22、0.9,假设每个桩的荷载,基桩承载力设计值,G承台及其上回填土总自重设计值。,偏心竖向荷载荷载线性分布假设,2.地震作用效应组合,地震震害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩竖向承载力均可提高25%，故：轴心荷载作用下 N1.25R偏心荷载作用下 N1.25R Nmax1.5R可不考虑地震作用的情况,见教材236页.,补充：假想实体深基础承载力验算,当单独基础 n 9根,条形基础 m 2 行；且Sa 6d 时需要进行这一项验算。地基规范规定,(1)中心荷载(2)偏心荷载Wx,Wy假想实体基础截面抵抗矩Mx,My假想基础底面上的力矩,四 软弱下卧层的验算,1 Sa 6d 时整体冲剪破坏,仅经深度修

23、正,分项系数取1.65,173页,按整体基础,Sa6d 时且硬持力层厚度 与验算单桩原理相同,五 桩基沉降计算一般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，验算桩端以下土沉降,1.需要进行沉降计算：甲（1）级建筑物的建筑物桩基 对沉降有严格要求的建筑物桩基 体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙（2）级建筑物桩基2.不需沉降计算的情况 丙（3）级建筑物桩基 s6d 桩距大于6倍桩径 n9 独立基础的 m2 条形基础 某些单层工业厂房桩基,计算S=SiS=e S:沉降计算经验系数p239，e:等效沉降系数，由于布氏解作用在弹性体表面，现在是作用在弹性体内部。,第六节 桩基础设计,一、

24、设计内容及步骤,桩型、桩长和截面尺寸选择,桩型：上部结构的型式、荷载、地质条件、环境条件及当地的施工条件和经验。,截面尺寸：实心方桩边长为300500 L=2530m（现场预制）L12m（工厂预制）,桩端进入持力层的深度：粘性土、粉土2d，砂类土1.5d,碎石类土1d,当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度4d,嵌岩桩进入微风化或中等风化的岩体的最小深度0.5m.,临界深度:砂、砾临界深度=（310）d（d为桩径）粘性土、粉土临界深度=（26）d,经济角度：沉管灌注桩最为经济，后为钻孔灌注撞、冲孔灌注桩、人工挖孔桩、混凝土预制方桩、普通预应力管桩、预应力高强混凝土管桩、钢管桩周边环境:城市环

25、境：不允许打桩时，选用振动比较小的桩，如：钻孔灌注桩、人工挖孔桩、冲孔灌注桩、静力压桩等。建筑物的重要程度。,二、桩数及桩位布置,1.桩的根数n中心荷载作用（轴心受压）：,偏心荷载作用（偏心受压）,2.桩的中心距,桩的间距过大，承台体积增加，造价增加，有时基础间的空间不允许；桩的间距过小，桩的承载能力不能充分发挥，且给施工带来较大困难。一般情况下：具体见下表规定,3.桩位布置,布置原则：各桩受力均匀，尽可能使上部荷载的中心与群桩的横截面形心重合或接近；偏心作用时，应增加桩基横截面的惯性矩，对群桩基础，宜采用外密内松的布置方式；对横墙下桩基，可在外纵墙之外设一至二根“探头”桩；在有门洞口的墙下布

26、桩应将桩设置在门洞的两侧。桩在平面上可布置为：方形（或矩形）、三角形、多边形、梅花形；条形基础下的桩，可采用单排或双排，也可采用不等距。,柱下桩基 墙下桩基,圆（环）形桩基,三、桩基承载力验算*,1.桩顶作用效应计算,中心荷载作用（轴心受压）：,式中：Fk-相应于荷载效应标准组合时，作用在桩基承台顶面的竖向力；Gk-桩基承台及其上填土的自重标准值。,偏心竖向力作用下：,水平力作用下：,*桩顶作用效应均按荷载作用效应标准组合计算。,当基桩承受较大水平力，或为高承台桩基时，桩顶作用效应的计算应考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力。对烟囱、水塔、电视塔等高耸结构物桩基则常采用圆形或环形刚性承台，当基

27、桩宜布置在直径不等的同心圆圆周上，且同一圆周上的桩距相等时，仍可按上式计算。,2.单桩承载力验算*,中心荷载作用（轴心受压）桩基：,偏心荷载作用（偏心受压）桩基：,水平力作用下：,偏心荷载作用（偏心受压）桩基：,此桩受压力最大,考虑地震作用效应的桩基单桩承载力验算,中心荷载作用（轴心受压）桩基：,偏心荷载作用（偏心受压）桩基：,地震震害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩竖向承载力均可提高25%。,对于主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩基，当同时满足下列条件时，计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用：（1）按建筑抗震设计规范规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算的建筑物；（2）不位于斜坡地带和地

28、震可能导致滑移、地裂地段的建筑物；（3）桩端及桩身周围无可液化土层；（4）承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土。对位于8度和8度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的作用效应和桩身内力时，可考虑承台（包括地下墙体）与基桩的共同工作和土的弹性抗力作用。,3.桩基软弱下卧层承载力验算,当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应进行下卧层的承载力验算。根据该下卧层发生强度破坏的可能性，分为整体冲剪破坏和基桩冲剪破坏。,桩基软弱下卧层承载力验算（a）整体冲剪破坏；（b）基桩冲剪破坏,Gfk,式中：z-相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（KPa）cz-软弱下卧层顶面处

29、土的自重应力值（KPa）faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（KPa）,的计算：,对桩距Sa6d及桩距Sa6d、且硬持力层厚度t1/2（sa-d）cot的群桩基础一般可作整体冲剪破坏考虑，计算公式：,对桩距Sa6d、且硬持力层厚度 的群桩基础，以及单桩基础，应作基桩冲剪破坏考虑，有下列公式：,式中：de 桩端等代直径，圆形桩de=d；方形桩为:de=1.13b（b为桩的边长）；按表2-7确定地基压力扩散角时，取b=de。,qsia,地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。对沉降有严格要求的建筑物桩基。摩擦型桩基。,桩基础沉

30、降验算,需要进行沉降计算（桩基础沉降的计算范围）：,嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基，对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基。吊车工作制级别A5级A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）。,不需要沉降计算的情况：,计算方法：单向压缩分层总和法,地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论按实体深基础（s6d）或其他方法(包括明德林应力公式方法)计算：,桩基负摩阻力验算,群桩中任一基桩的下拉荷载：,桩基负摩阻力验算：,对于摩擦型基桩：,中性点以上侧阻为零，按下式验算：,当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载 计人附加荷载验算桩基沉降。,对于端承型基

31、桩：,计算Ra时，中性点以上侧阻为零。,1.桩身混凝土强度应满足桩的承载力要求：,fc混凝土轴心抗压强度设计值;,Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;,Ap桩身的横截面面积;,c桩工作条件系数，预制桩取0.75,灌注桩取0.60.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。,四、桩身截面强度计算,2.桩混凝土等级、配筋要求,（1）桩混凝土等级,预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力混凝土桩不应低于C40。,（2）桩配筋要求桩的主筋应经计算确定。,预制桩钢筋：主筋（纵向）应按计算确定并根据断面的大小及形状选用48根直径为1425的钢筋。最小配筋率：打入式预制桩：min0

32、.8%，一般可为1%左右。静压法沉桩的预制桩：min0.6%；,主筋混凝土保护层应30。,箍筋直径：68，间距200，在桩尖和桩顶处应适当加密（如图所示）；用打入法沉桩时，桩顶23d范围箍筋应加密。直接受到锤击的桩顶应设置三层 64070的钢筋网，间距50。桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，或在桩尖处用钢板加强。,预制桩的弯矩一般与桩的起吊、运输、锤击过程中的各种强度验算有关。桩长在20m以下者，起吊时采用双点起吊；在打桩架龙门吊立时，采用单点吊。吊点位置应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定。如图所示，式中的q为桩单位长度的重力。K=1.3。,预制桩施工阶段验算：,主筋为610根 1

33、214，,灌注桩钢筋：,min 0.2%0.65%，小直径桩取大值。,箍筋直径：68，间距：200300，宜采用螺旋式箍筋，受水平荷载较大的桩基，桩顶35d范围箍筋适当加密。当钢筋笼长度超过4m，应每隔2m左右设一道1218焊接加劲箍筋。,主筋混凝土保护层应35,水下灌注混凝土50。,配筋长度要求：,1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定；2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层；3）坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋；4）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。,1、类型：

34、柱下独立承台、柱下或墙下条形承台梁、筏板承台和箱形承台。2、作用：是将桩联结成一个整体，并把建筑物的荷载传到桩上，因而承台应具有足够的强度、刚度。,1）外形尺寸及构造外形尺寸：主要为平面尺寸，高度是通过抗冲切、抗剪切确定的。承台的平面尺寸一般由上部结构、桩数及布桩形式确定。通常，墙下桩基采用条形承台梁；柱下桩基采用板式承台（矩形或三角形）（如图8-32所示）其剖面形状可作成锥形、台阶形和平板形。,五、承台设计,承台的平面尺寸和厚度：厚度：应300，宽度500。平面尺寸：承台边缘至边桩中心距离不应小于桩的直径或边长，切边缘挑出部分应150，对于条形承台梁应75。桩顶嵌入长度：为保证群桩与承台之间

35、连接的整体性，桩顶应嵌入承台一定长度，对大直径桩宜100；对中等直径桩宜50。桩顶主筋锚固长度：混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度宜30，对于抗拔桩基应40。承台混凝土强度等级：承台的混凝土强度等级宜C15，采用级钢筋时宜C20。,2）构造要求：,钢筋配置：承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，宜双向均匀配置，钢筋直径宜，间距应满足100200；对于三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面3根钢筋相交围成的三角形，应位于柱截面范围以内见图。钢筋保护层厚度：台底钢筋的混凝土保护层厚度宜70。当有混凝土垫层时不应小于40，承台梁的纵向主筋应。,柱下多桩矩形承台：计算截面应取在柱边和承台高度变

36、化处（杯口外侧或台阶边缘）(图8-34）式中：Mx,My-垂直于x、y轴方向计算截面弯矩设计值；xi,yi-垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算距离；Ni-扣除承台和承台上土重设计值后,桩竖向净 反力设计值；当不考虑承台效应时，则为第 i根桩的竖向总反力设计值。,计算公式：,3、承台正截面弯矩计算：,柱下三桩三角形承台计算截面应在柱边（图8-35）按下式计算：当计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主筋方向角进行换算。,柱下或墙下条形承台梁一般采用弹性地基梁方法计算。当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时，可视装为不动支座，按连续梁计算。,承台厚度计算：冲切及剪切条件确定，先按冲切计算，后按剪切验算。

37、承台强度计算：受冲切、受剪切、局部承压和受弯计算。（1）受冲切计算1）破坏特征：若承台高度不足，或承台变阶处的高度不足，将会产生冲切破坏。其破坏方式分为沿柱边的冲切和基桩对承台的冲切（其中基桩对承台的冲切主要为柱冲切破坏锥体以外的基桩，即单桩多为角桩对承台的冲切作用）。,4.承台厚度和强度计算,柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于450，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或变阶处，下周位于相应的桩顶内边缘处（图8.36）。,2）计算公式：承台抗冲切承载力与冲切锥体有关，用冲跨比表示。,式中：作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值；承台混凝土抗拉强度设计值；,冲切破坏锥体有效高度中线周长；承

38、台冲切破坏锥体的有效高度；冲切系数；,柱下矩形承台：,柱下矩形独立承台受柱冲切时可按下式计算（见图8-36）：式中：由下式计算 柱截面长、短边尺寸；自柱长边或短边到最近桩边的水平距离。,柱下矩形独立承台受柱冲切破坏锥体以外基桩即角桩冲切时验算公式：式中：桩顶净反力最大值；或 计算同上，角桩内边缘至承台边缘的平行于x、y轴方向的距离；自柱长边或短边到最近桩边的水平距离。,1）破坏特征：主要为柱（墙）荷载（最大）影响的剪切破坏，即柱与桩边连线所形成的斜截面（图8-37）。当柱（墙）外有多排桩形成多个剪切斜截面时，对每一个斜截面都要进行受剪承载力计算。2）计算公式：柱下等厚度承台的斜截面受剪承载力计

39、算：,当1.4 3.0时 0.3 1.4时,（2）受剪切计算,式中：斜截面的最大剪力设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；承台计算截面处的计算宽度;承台计算截面处的有效高度；剪切系数；计算截面的剪跨比，其中(图8.38)为柱（墙）边或承台变阶处至x,y方向计算一排桩的桩边水平距离，当,（3）局部受压计算,对于柱下桩基承台，当混凝土强度等级低于柱的强度等级时，应按混凝土结构验算局部受压承载力。,（4）受弯计算 同上,承台设计小结,承台埋深要求(1)高承台:由建筑物决定,如 桥(过船),码头,冲刷深度(2)低承台,确定基础埋深 60 cm 建筑物要求 地质水文 冻胀,承台的尺寸和结构,形状 方,矩型,

40、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 大桩横向荷载10 cm,小桩5 cm,钢筋伸入承台30d 混凝土标号C15 cm,保护层7cm,承台的厚度的确定,主要决定承台的抗冲切和抗剪切沿柱边的冲切,一般沿45o斜截面上产生拉裂,锥体破坏,Um 冲切面中点周长冲切系数,ft混凝土抗拉强度,承台角桩冲切验算道理相同,见书上介绍,N1角桩竖向力设计值1x,1y冲切系数,ft混凝土抗拉强度,斜截面的剪切验算,Vx=Qi垂直X方向的斜截面上最大剪力设计值；剪切系数；fc混凝土抗压强度,抗弯验算-混凝土与结构力学,决定配筋

41、,bx,No,承台设计,桩基础的设计步骤,工程实例,某工程位于软土地区，拟采用桩基础。已知柱截面尺寸为：450mm600mm，基础顶面竖向荷载F=2300KN，弯矩M=400KN.m，水平方向剪力=120KN（位于室外自然地坪上），工程地质勘查查明地基土层如下：.素填土：褐黄色，湿，稍密，含碎石及建筑垃圾。层厚1.10 1.30m，平均为1.23m。.粘土：褐黄色，湿，可塑。层厚0.600.90m，平均为0.78m，锥尖阻力qc：350400Kpa；侧摩阻力fs：2030Kpa。.淤泥：青灰色，饱水，流塑。层厚9.7010.20m，平均9.97m。锥尖阻力qc：150250Kpa；侧摩阻力fs

42、：48Kpa。.含钙质结核粘土:湿，可塑，含少量钙质结核。层厚2.93.2m，平均为3.05m，锥尖阻力qc：160230Kpa；侧摩阻力fs：5080Kpa。.粘土：湿，可塑硬塑，层厚2.02.40m，平均为2.22m，锥尖阻力qc：300400Kpa；侧摩阻力fs：7090Kpa。.粉土：湿，中等密实，层厚0.101.00m，平均为0.78m，锥尖阻力qc：250300Kpa；侧摩阻力fs：5070Kpa。.粘土：湿，密实，层厚4.005.00m，平均为4.5m，锥尖阻力qc：320400Kpa；侧摩阻力fs：70120Kpa。地下水位位于地表下2.0m，本工程室内外高差为0.6m。土的物理力学性质指标如下表。试设计此工程的桩基础。,