第八章 桩的水平承载力(6)

上部扩大桩水平承载力计算上部扩大桩是指在桩顶部增加一个拓宽部分，以增加桩的承载能力。

在实际工程中，经常会遇到土层较软或承载力要求较高的情况，此时可采用上部扩大桩来提高桩的水平承载能力。

本文将介绍上部扩大桩水平承载力的计算方法，以帮助工程师在设计过程中准确地评估桩的承载能力。

一、桩的水平承载力计算公式对于普通桩，其水平承载力可以通过下式计算：Q=p×A其中，Q为桩的水平承载力，单位为N；p为土壤的侧摩阻力，单位为N/m^2；A为桩的受力面积，单位为m^2对于上部扩大桩，其水平承载力可以通过以下公式计算：Q=p×A+T×h其中，Q为桩的水平承载力，单位为N；p为土壤的侧摩阻力，单位为N/m^2；A为桩的受力面积，单位为m^2；T为桩的承载能力提高系数，无单位；h为上部扩大桩的拓宽高度，单位为m。

二、上部扩大桩水平承载力计算方法1.确定土壤的侧摩阻力p首先需要确定桩周围土壤的侧摩阻力p。

通常可以通过现场取样测试或者地质勘探数据来获得土壤的侧摩阻力值。

2.计算桩的受力面积A桩的受力面积A取决于桩的截面形状和尺寸，一般可以根据实际情况来计算。

3.确定桩的承载能力提高系数T桩的承载能力提高系数T通常取决于桩的拓宽形式和拓宽高度h。

一般情况下，可以通过试验或者经验数据来确定。

4.计算桩的水平承载力Q根据上述公式，将p、A、T、h代入，即可计算得到桩的水平承载力Q。

三、案例分析以项目中的上部扩大桩为例，桩的直径为1.2m，拓宽高度为0.6m，土壤的侧摩阻力为200kN/m^2，桩的承载能力提高系数为1.51.计算桩的受力面积A桩的受力面积A为：A=π×(1.2/2)^2=1.13m^22.计算桩的水平承载力QQ=200kN/m^2×1.13m^2+1.5×200kN/m^2×0.6m=450kN+180kN=630kN因此，该上部扩大桩的水平承载力为630kN。

第八章 桩基础8-1 某一般民用建筑，已知由上部结构传至柱下端的荷载组合分别为：荷载标准组合：竖向荷载k F =3040kN ，弯矩k M =400kN.m ，水平力k H =80kN ；荷载准永久组合：竖向荷载F Q =2800kN ，弯矩M Q =250kN.m ，H Q =80kN ；荷载基本组合：竖向荷载F =3800kN ，弯矩M =500kN.m ，水平力H =100kN 。

工程地质资料见表8-37，地下稳定水位为4-m 。

试桩（直径φ500mm ，桩长15.5m ）极限的承载力标准值为1000kN 。

试按柱下桩基础进行桩基有关设计计算。

表8-37 [例8-2]工程地质资料序号 地层名称 深度(m) 重度γ kN/m 3 孔隙比e 液性指数I L 粘聚力 c (kPa) 内摩擦 角)(︒ϕ 压缩模量 E (N/mm 2) 承载力 f k (kPa) 1 杂填土 0～1 162 粉土 1～4 18 0.90 10 12 4.6 1203 淤泥质土 4～16 17 1.10 0.55 5 8 4.4 110 4粘土 16～26190.650.27152010.0280【解】 （1）选择桩型、桩材及桩长由试桩初步选择φ500的钻孔灌注桩，水下混凝土用25C ，钢筋采用HPB235，经查表得c f =11.9N/mm 2，t f =1.27N/mm 2； ='=y y f f 210N/mm 2。

初选第四层（粘土）为持力层，桩端进入持力层不得小于1m ；初选承台底面埋深1.5m 。

则最小桩长为：5.155.1116=-+=l m 。

（2）确定单桩竖向承载力特征值R①根据桩身材料确定，初选%45.0=ρ，0.1=ϕ，8.0c =ψ，计算得：)9.0(s y ps c c A f A f R ''+=ψφ=4/5000045.02109.04/5009.118.022⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ππ=2035210N=2035kN②按土对桩的支承力确定，查表8-7，sk2q =42kPa ，sk3q =25kPa ，sk4q =60kPa ，查表8-8，q pk =1100kPa 则：∑+=+=P pk i sik pk sk uk A q l q u Q Q Q=+⨯+⨯⨯12255.242(5.0π4732/946/uk a ===K Q R kN③由单桩静载试5002/1000/uk a ===K Q R kN小者，则取473a =R kN 。

4、特殊性地基，如湿陷性黄土、季节性冻土，要求采用 桩基础将荷载传到深层稳定的土层； 5、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确， 如果采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；
6、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施 工困难和避免水下施工；
7、地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物 的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定 土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。
8.3.2 单桩竖向静载荷试验 静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，它 除了考虑地基的支承能力外，也计入了桩身材料对承载力 的影响。 对于灌注桩，应在桩身强度达到设计强度后方能进行静载 荷试验。对于预制桩，由于沉桩扰动强度下降有待恢复， 因此在砂土中沉桩7天后，粘性土中沉桩15天后，饱和软粘 土中沉桩25天后才能进行静载试验。 静载荷试验时，加荷分级不应小于8级，每级加载量宜为预 估限荷载的1/8~1/10。 测读桩沉降量的间隔时间为：每级加载后，第5、10、 15min时各测读一次，以后每15min测读一次，累计一小时 后每隔半小时测读一次。 在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于 0.1mm时可视为稳定，稳定后即可加下一级荷载。
Quk Qsk Qpk u qsik li q pk Ap
二、 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直 径桩单桩极限承载力标准值时，可按下式计算：
8.2桩的类型
1、按承台位臵分：高桩承台基础和低桩承台基础 2 按承载性状分类： 摩擦型桩；端承型桩；
3 按成桩方法分类：非挤土桩；部分挤土桩；挤土桩；
4 按桩径（设计直径d）大小分类：小直径桩：d ≤250mm； 中等直径桩： 250mm< d <800mm；大直径桩： d ≥800mm 5、按桩身材料分：木桩，钢筋混凝土桩和钢桩 6、按施工方法分：预制桩；灌注桩

8.2
扩展基础
8.2.12 基础底板配筋除满足计算和最小配筋率要 求外，尚应符合本规范第8.2.1 条第3 款的构造要 求。计算最小配筋率时，对阶形或锥形基础截面， 可将其截面折算成矩形截面，截面的折算宽度和截 面的有效高度，按附录U 计算。基础底板钢筋可按 式﹙8.2.12﹚计算： As= M/0.9 fyh0 (8.2.12)
8.2
8.2.13
扩展基础
当柱下独立柱基底面长短边
之比ω 在大于或等于2、小于或
等于3 的范围时，基础底板短向 钢筋应按下述方法布臵：将短向全 部钢筋面积乘以λ 后求得的钢筋 ，均匀分布在与柱中心线重合的宽
1-冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；2-冲切 破坏锥体的底面线
8.2
扩展基础
at——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长（m），当计算 柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶 处的受冲切承载力时，取上阶宽； ab——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的 下边长（m），当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内（图 8.2.8a、b），计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽 加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时， 取上阶宽加两倍该处的基础有效高度； pj——扣除基础自重及其上土重后相应于作用的基本组合时的 地基土单位面积净反力（kPa），对偏心受压基础可取基础边缘 处最大地基土单位面积净反力； Al——冲切验算时取用的部分基底面积（m2）(图8.2.8a、b 中 的阴影面积ABCDEF)； Fl——相应于作用的基本组合时作用在Al 上的地基土净反力设 计值（kPa）。
1:1.50 1:1.25
1:1.25
1:1.50 1:1.50
1:1.50