摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值

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桩基桩长的计算

一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩：端承桩和摩擦桩。

端承桩：桩基自身重及桩顶以上荷载由桩端持力层承受。

摩擦桩：桩基自身重及及桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。

二、单桩基桩长理论计算公式及相关参数表1、摩擦桩单桩承载力容许值计算公式：[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中：[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值（KN），桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑；u——桩身周长（m）Ap——桩端截面面积（㎡）n——土的层数（注：公式中未写出）Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），扩孔部分不计；Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），宜采用单桩摩阻力实验确定，当无实验条件时按表5.3.3-1选用；Qr——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），当持力层为砂石、碎石土时，若计算值超过下列值，宜采用：粉砂1000kP；细砂1150kP；中砂、粗砂、砾砂1450kP；碎石土2750kP；[f ao]——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），按《公路桥涵地基及基础设计规范》第3.3.3条确定；h——桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的桩基，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起；h的计算值不大于40m，当大于40m时，按40m计算；k2——容许承载力随深度的修正系数，根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基及基础设计规范》3.3.4选用；K——桩端以上各土层的加权平均重度（kN/m3）,若持力层在水位以下且不透水时，不论桩端以上土层的透水性如何，一律取饱和重度；当持力层透水时，则水中部分土层取浮重度；R——修正系数，按表5.3.3-2选用；m0——清底系数，按表5.3.3-3选用。

表5.3.3-1 钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值Qik注：挖孔桩的摩阻力标准值可参照本表采用。

摩擦桩允许承载力计算

按设计规范经验公式确定单桩轴向容许承载力
1．摩擦桩
单桩容许承载力[P]＝
K
1
安全系数[桩侧极限摩阻力P su ＋桩底极限阻力P pu ]
（1）打入桩容许承载力按下式计算
][2
1
][R i i i A l U P σατα+=∑
P －单桩轴向受压容许承载力kN U －桩周长m
l i －桩在承台底面或最大冲刷线一下的第i 层土层中的长度m
i τ－于l i 相对应的各土层与桩侧的极限摩擦阻力kPa
A －桩底面积㎡
R σ－桩底处土的极限承载力kPa
αi α－分别为振动下沉对各土层桩侧摩阻力和桩底抵抗力的影响系数，打入桩其值均为1
打入桩桩侧的极限摩阻力i τ值
注：表中I L 为土的液性指数；系按76g 平衡锥测定的数值
打入桩桩底处土的极限承载力R σ值
注:表中h 为桩底进入持力层的深度；d 为桩的直径或边长。

系数α钢管桩因需要考虑桩底端闭塞效应及其挤土效应特点，钢管桩单桩轴向极限承载能力P j ，可用下式计算：
R p i i s j A l U P σλτλ+=∑
当
5<s b d h 时，s s b p d h λλ16.0= 当
5≥s
b
d h 时，s p λλ8.0=
λ－桩底端闭塞效应系数，对于闭口钢管桩该值为1，对于敞口钢管桩宜按上式确式中：
p
定。

λ－侧阻挤土效应系数，对于闭口钢管桩，为1，敞口钢管桩，按下表确定
s
h－桩底端进入持力层深度m
b
d－钢管桩内直径m
s
λ
敞口钢管桩侧阻挤土效应系数
s。

桥梁基础工程课程设计之高桩承台基础

一、基础方案比较为粘土，且河道不通航，上部荷载较大，河流常年有水，综合以上原因选用高承台桩基。

二、承台尺寸确定1.承台底面的标高河流常年有水，且水位较高，无流冰和通航要求，且河流冲刷深度较大，故选择承台底面标高在施工水位处，即132。

2.承台厚度按经验承台采用C30混凝土，厚度定为2。

3.承台平面尺寸确定由以上资料可得：墩身高10.8，墩身坡度为1:20计算墩身底面的平面尺寸：底面长为：底面宽为：初拟承台尺寸为：三、荷载和荷载效应情况作用在承台底面重心处的所有荷载1.永久荷载结构重力：1800墩帽重：墩身重：墩身顶部面积墩身底部面积墩身体积墩身重：承台重：作用在承台底面总的垂直静载为：浮力——从不利荷载考虑，包括常水位和高水位时的浮力：常水位浮力：高水位浮力：承台体积：墩身体积：高水位墩身截面面积：该截面长为：该截面宽为：墩身底部面积：高水位墩身排水体积：高水位桥墩所受浮力：2.可变荷载表2 可变荷载风压强度为：1.25墩帽风荷载：墩身风荷载：常水位时：高水位时：承台风荷载：3.承台底面重心处荷载组合计算表（见附表一）。

四、桩基础参数的确定1.桩材选择：根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。

采用混凝土标号为C30，钢筋主筋采用二级钢筋，箍筋采用一级钢筋。

2.桩径拟定：初步选定桩径为1.3。

3.桩长和桩数：(1)根据规范和承台尺寸确定桩数：设置6根桩，行列式排列，布置图如下：图1 承台底部桩布置图(2)桩长估算：该地基土层由三层组成，根据《公桥基规》中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公式初步反算桩长。

设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h，则由轴向受压承载力要求得：为一根桩受到的全部竖向荷载，桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时，置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。

采用正常使用极限状态的短期效应组合，各系数均取1.0。

桩身混凝土重度：每m桩重（考虑浮力）：粘砂土的有效重度：中层粘土有效重度：底层粘土有效重度：桩身截面积：桩的自由长度：桩数：当两跨布载，常水位时当单跨布载，常水位时为单桩轴向受压容许承载力的抗力系数，按《公桥基规》中表5.3.7选用。

规范摩擦桩11

* 桩身自重标准值与置换土重标准值（当桩重计入浮力时，置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。
摩擦桩单桩轴向受拉承载力容许值计算
式中
[ Rt ] = 0.3u ∑ α ili qik
i=1
n
[ Rt ] —单桩轴向受拉承载力容许值（kN）； u u —桩身周长（m），对于等直径桩， = πd；对于扩底桩，自桩端起算的长度 Σli ≤ 5d 时取 u = πD; 其余长度均取 u = πd（其中D为桩的扩底直径，d为桩身直径）； α i —振动沉桩对各土层桩侧摩阻力的影响系数，
清底系数m0值 t/d 为桩端沉渣厚度和桩的直径；（2）d ≤1.5m时，t ≤300mm；d >1.5m 时，t ≤500mm，且0.1<t /d<0.3。
一、摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值计算
1、钻（挖）孔灌注桩的承载力容许值计算算例资料：南京地区某桥梁工程采用钻孔灌注桩基础，直径1m，长度40m，承台高度2.5m，无冲刷情况，地面开挖深度2.7m，承台底面标高为3.700m，天然地面标高为-1.000m，桩底标高42.900m，地下水位标高为-8.500m。工程地质情况如下：①软塑粘性土，层厚10.3m，重度为 17.3；②中密粉砂，层厚26.85m，重度为19.3；③ 密实碎石，层厚22m，重度为18.6。桩端沉渣厚度 0.3m。
当桩端持力层为粘性土时未限制 qr的上限，因为从实测数据来看，部分试桩的测试结果要大于由公式计算得到的可能最大值。当桩端持力层为砂土时，按照粉砂1000kPa、细砂 1150kPa，中砂、粗砂、砾砂1450kPa三大类规定了qr的上限。当桩端持力层为碎石土时，取2750kPa为 qr 的上限。
推导85规范公式所用数据

桩长计算(摩擦桩)(新规范

3
1 70.00 10.10 3997.99 10
2
3
4
0.00 11 12
0.00 13
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
单桩桩底所受全部竖向荷载V计算 1.65 0.15 400.00 0.80 0.70 11.80 3.00 4.68 10.10 14.78 5.65 2.14 915.05 单根柱（桩）顶竖向力（kN）柱径（m）柱高（m）最低水位以上桩长（m）最低水位至局部冲刷线的桩长（m）局部冲刷线以下的桩长（m）单根柱的自重（kN）最低水位以上单根桩的自重（kN）最低水位至局部冲刷线单根桩的自重（kN）局部冲刷线以下单根桩的自重（kN）单桩桩底所受全部竖向荷载V（kN）
柱（桩）顶竖向力（kN）柱径（m）柱高（m）
最低水位以上桩长（m）
局部冲刷线的桩长（m）
TURE
18.44
冲刷线以下的桩长（m）单根柱的自重（kN）
以上单根桩的自重（kN）
刷线单根桩的自重（kN）
以下单根桩的自重（kN）
部竖向荷载V（kN）
2975.13
m0
修正系数 λ 桩尖以上土的容重 r2（KN/m ）地面土容许承载力随深度的修正系数 k2 一般冲刷线至局部冲刷线的深度(m) 桩在局部冲刷线以下的有效长度 l (m) 桩尖的埋置深度h（m）桩的周长 U（m）桩底横截面积 A（m2）桩尖处土的极限承载力σ
R（kPa）
单桩轴向受压容许承载力［P］（kN）
［P］=0.5*（Ulτ p+Aσ R）（摩擦桩）
土层数各土层与桩壁的极限摩阻力τ i（kPa）承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度li（m）各土层摩阻力U*τ i*li（kN）土层数各土层与桩壁的极限摩阻力τ i（kPa）承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度li（m）各土层摩阻力U*τ i*li（kN）单桩轴向受压容许承载力［P］计算桩径d（m）桩成孔直径增大值桩尖处土的容许承载力［σ 0］（kPa）清底系数

摩擦桩承载力计算(仅供参考)

承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值
桩端处土的承载力标准值
墩台与基础
支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力容许值 [Ra]
根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻发挥系数，
岩层的层数
根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的第 i 层岩层的侧阻发挥系数
墩台与基础
摩擦桩单桩轴向受压容许承载力[Ra] 一、钻(挖)孔灌注桩的容许承载力
土层的层数桩身周长
与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值桩端截面面积
Ra
1 2
u
n i 1
qiK li
APqr )
桩端处土的承载力容许值
承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度
qr m0 fa0 k2 2 (h 3)
桩端的埋置深度
清底系数
修正系数
桩端处土的容许承载力
桩端以上土的容重容许承载力随深度的修正系数
墩台与基础
摩擦桩单桩轴向受压容许承载力[Ra] 二、沉桩的容许承载力
土层的层数桩身周长
分别为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力和桩端承载力的影响系数桩端截面面积
Ra
1 2
(u
n
i li qiK
i 1
r APqrK )
覆盖层土的侧阻力发挥系数土层的层数，
Ra
c1 AP
f rk
u
m i 1
c2i hi
f rk i
1
2
su
n i 1
li qik
桩端截面面积桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值
各土层的厚度
桩嵌人各岩层部分的厚度
墩台与基础
摩擦桩应根据桩承受作用的情况决定是否允许出现拉力

桥梁桩基础计算

桩长计算一、计算参数根据XXX桥《岩土工程勘察报告》取如下参数：（1）桩长埋入黄土地基容许承载力[б0]黄土：[б0]=164KPa（2）钻孔桩桩周的摩阻力标准值τi黄土：τi =80KPa桩长验算例：1号桥墩二、上部和下部荷载（1）上部荷载支点最大反力：中梁：949 kN；边梁：893 kN每个桥墩上部荷载为2*949+2*893=3684kN（2）单个桥墩下部结构自重盖梁N1=26*22.1=574.6kN墩柱N2=26*2*16.78*3.1416*0.75*0.75=1541.9kN系梁N3=26*7.49=194.7kN承台N3=26*88.2=2293.2kN桩基N5=26*4*L*3.1416*0.75*0.75=183.8LkN 桩基取自重的一半计算91.9LkN每个桩基承受的荷载为1/4* 51N N+3684/4=1/4*(574.6+1541.9+194.7+2293.2+91.9L)+3684/4= 1151.1+23L+921=2072.1+23L（kN）二、桩基轴向受压承载力容许值[Ra]按照《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007中5.3.3条摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值：[][][])3(21a 22001-+=+=∑=h k f m q q A l q u R a r n i r p i ik γλ 其中r q =0.7*0.7*（164+1.5*18*（L-3）=13.23L+40.67则单桩轴向受压承载力容许值[Ra]=1/2*4.71*（80*L ）+3.1416*0.75*0.75*（13.23L+40.67）=211.8L+71.9三、结论当N<[Ra]，桩长满足设计要求。

即2072.1+23L <211.8L+71.9L>10.6桩顶至冲刷线5m根据甘肃地区地震区带划分，本桥址地处青藏北部地震区南北地震带兰州—通渭地震亚带，桥址地震动峰值加速度为0.2g ，为8度区，加之桥址处为饱和黄土地质，地质情况较差，建议采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径1.5m,桩长30m 。

钻孔灌注摩擦桩单桩承载力

2
1.50 2547.600 4.712 1.767 14.30 14.30 24.00 -9.70 本层提供的承载力（kN） 5092.3 353.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5445.755 0.85 0.65 220 1.50 24.42 24.000
261185452.xls
1 of 1
附表3D(m) 桩顶外荷载（不含桩身自重）P(KN) 桩身周长u（m) 基本资料桩端面积Ap（m ）桩顶标高地面或一般冲刷线高程桩长桩底标高土层序号（名称） 4-1w1 4-2w1 0 桩侧承载力 0 0 0 0 层底标高（m) -8.45 -10.35 0 0 0 0 0 0 0 0 合计清底系数m0 修正系数λ 桩端土承载力基本容许值【fa0】(kPa) 桩端承载力桩端土层修正系数K2 桩端以上土层的加权平均容重γ 2(KN/m3)，持力层透水时取浮容重桩端埋置深度h(m) qr限值 qr 桩端土承载力桩身混凝土容重γ (KN/m3) 桩身自重与置换土重的差值P(KN) 实际桩身荷载P(KN) 单桩容许承载单桩承载力容许值【Ra】力验算结果抗力系数安全度计算结果 = = 546.473 605.084 25 24.784 2572.384 6050.838 1.250 2.940 OK 土层厚度（m) 22.75 1.25 0 0 0 0 0 0 0 0 24 桩侧土摩阻力标准值qik （kPa) 95 120 0 0 0 0 0 0 0 0 重力密度γ (KN/m3) 24.4 24.7 0 0 0 0 0 0 0 0 =

摩擦桩桩长的计算(新规范)

一、计算过程及说明5.3.3 摩擦桩的单桩轴向受压承载力容许值【Ra】，可按下式计算：u-桩身周长（m）；本桥u=4.7124A p -桩端截面面积（m 2),对于扩底桩，取扩底截面面积本桥A P =3.1415926X D 2/4 = 1.7671桩径=1.5n-土层的层数，l i -承台底面或局部冲刷线一下各层土的厚度（m），扩孔部分不计q ik -与l i 对应的各层土与桩侧的摩阻力标准值（KPa），宜采用单桩摩阻力试验值，当无试验条件时，按本规范5.3.3-1选用本桥所采用值的表格岩层数l iq ik 1 1.780802 4.350319120400500600700800900 =6199.15(KN)-桩端处土的承载力基本容许值（KPa），按本规范3.3.3条确定本桥500m 0-清底系数，按本规范5.3.3-3条确定0.7λ-修正系数0.70.65h-桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的的桩基，埋深由一般冲刷线起算，对无冲刷的桩基埋置深度由天然地面线或实际开挖后的地面线起算，大于40米，按40米计算本桥m 0=桩端为透水性土时，本桥λ=桩端为不透水性土时，本桥λ=[][][])3(0(22121-+=+=∑=h fa u Ra rk m q q A l q rrP i ni rk λl q ini rku ∑=121[]0fa []=0fa本桥冲刷深度=0（从现地面冲刷掉的深度）本桥埋置深度h=25（冲刷线至桩低深度)本桥K 2深度=5本桥r 2深度=20q r -桩端处土的承载力容许值（KPa），当持力层为砂土，碎石土时，若计算值超过下列值1228.50本桥采用的q r =1228.50【Ra】-单桩轴向受压承载力容许值（KN)，【Ra】=8370.1（KN)二、桩长的计算及结果6000（KN）25（米）k 2-容许承载力随深度的修正系数，根据桩端持力层土类按按本规范3.3.4条确定桩长的采用单桩顶垂直轴力【N】=25初步拟定桩长L=r 2-桩端以上各土层的加权平均重度（KN/m 3）宜采用：粉砂1000KPa，细砂1150KPa，中砂，粗砂，砾砂1450KPa，碎石土2750KPa[][]=-+=)3(0(22h fa rk m q rλ。

摩擦桩计算110

摩擦桩单桩受压容许承载力计算
一钻(挖)孔灌注桩的容许承载力计算 1、输入数据\计算过程
设计单桩桩顶竖向力P(kN) 桩基直径d(m) 深度修正系数k2 修正系数λ 清底系数m0 桩尖以上土的容重γ2(kN/m 3) 桩尖处土的容许承载力[σ0](kPa) 桩基自重与置换土层的重量差(kN) 桩尖的埋置深度h(m) 桩壁土的平均极限摩阻力τp(kPa)(见摩擦桩计算(附1)) 计算用土层总厚度L(m) 桩尖土的承载力允许值qr(kPa) 桩的周长U(m) 桩底横截面面积A(m2) 设计单桩桩顶竖向力P+桩基与置换土层的重量差(kN) 单桩轴向受压容许承载力[P](kN) 承载力富余(%) 2、结论 4100 1.3 2 0.65 0.7 18 350 388.6 36.6 60.6 34.6 676.9 4.08 1.33 4488.6 5422.9 17.23 土层n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 桩壁土的平均极限摩阻力各土层的极限摩阻力厚度li(m) τi(kPa) 0.5 4 17.1 10 5 0 55 70 45 70
的平均极限摩阻力τp(kPa) 容许承载力土的容重 [σ0](kPa) γ2(kN/m 3) 0 240 350 160 350 18 18 18 6 36.6
桩长可减小设计桩长取“计算桩长+ 安全值” 设计桩长取“计算桩长+2m安全值” 桩尖土埋置计算深度h 冲刷深度
36.6 38.6 34.6 2
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
桩基土分层输入
60.57 τi×li 9 72 307.8 180 90 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 220 1197 450 350 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5*U* τi×li 0 448.8 2441.88 918 714 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 土层总厚度(m)

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持力层名称持力层处土的承载力容许值桩尖高程地层层号土层层名
3 5 6 7 7-1 7 8 9 10 11 11-1 11 11-1 11-1 11-1 11 12 12-1 12 13 13-1 13 14 15-3 15-4 15-3 16
中砂粗砂亚粘土粗砂中砂粗砂中砂粗砂泥岩泥岩砂岩泥岩砂岩砂岩砂岩泥岩泥岩砂岩泥岩泥岩砂岩泥岩泥岩砂岩泥岩砂岩泥岩
墩号地质孔号：地面高程有效桩顶高程有效桩长(扣除冲刷深度)<= 清底系数m0暂取 λ 暂取 k2暂取为 γ 2暂取为桩尖埋深h2取为 [fa0]按照地质资料取为桩尖距地面高度单桩承载力(毛承载力)
单桩承载力(扣除有效桩长桩身自重与置换土重的差值)
pm33 9# 109.83 m 95.83 m 83.2 50.00 m 0.70 0.72 0.00 21.67 KN/m3 40 m 1000 KPa 64.0 m 18615.8 KN 17738.0 KN 泥岩 504.0 KPa 45.83 m 各土层与桩侧桩尖处土的承载力层底高程摩阻力标准值基本容许值[fa0] qik m Kpa Kpa 104.63 40 150 96.23 65 200 94.83 40 120 88.33 70 260 87.23 50 260 84.13 70 260 79.13 50 260 76.83 70 260 74.83 70 260 72.63 100 450 71.33 80 400 70.03 100 450 70 80 400 69.999 80 400 67.33 80 400 57.73 100 450 52.23 180 1000 50.83 100 500 45.13 180 1000 38.83 180 800 38.03 100 500 32.73 180 800 25.23 180 800 23.23 180 800 21.73 180 800 17.33 180 800 12.63 180 1000
侧摩阻力 KN 0.0 0.0 314.2 3573.6 432.0 1704.3 1963.5 1264.5 1099.6 1727.9 816.8 1021.0 18.8 0.5 1341.6 6031.9 6220.4 879.6 5654.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 17032.5
土层厚度 m (8.800) (0.400) 1.000 6.500 1.100 3.100 5.000 2.300 2.000 2.200 1.300 1.300 0.030 0.001 2.669 9.600 5.500 1.400 5.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
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单桩承载力计算
操作说明
钻孔桩参数及地质资料输入区，输入参数时注意该区的限值
互动区，该区可自本区倒数第三行增加行数，但不可增加列数，增加行数后，应自本区第二行开始下拉至本区表格倒数第二行
桩身直径 m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
大直径砂土折减系数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
有效层底高程 m 104.63 96.23 94.83 88.33 87.23 84.13 79.13 76.83 74.83 72.63 71.33 70.03 70 69.999 67.33 57.73 52.23 50.83 45.83 45.83 45.83 45.83 45.83 45.83 45.83 45.83 45.83