第四章桩基础设计计算

位移量和方向
Qn
Qn-Qs Qs Nl=Q+(Qn-Qs)
单桩产生负摩阻力时的荷载传递
O1—中性点 Qn—下拉荷载
（1）中性点的位置
影响因素：与桩周土的性质和外界条件(堆载、降水、 浸水等）变化有关。
（2）负摩阻力强度
（3）下拉荷载计算
n
Fn u p lni ni i 1
2. 群桩负摩阻力计算
l2
1
I s2,k
s
m nj
p j1 i1
j,i hj,i E sj,i

m nj h j,i E p
j1 i1 sj ,i
I p,k
1
I s2,k
采用上式计算时，桩端阻力比α。和桩基沉降计算经验系数ψp应 根据当地工程的实测资料统计确定。
群桩中任一基桩的下拉荷载
n
Q
n g
nFn
nup
lni ni
i 1
其中：
n

s ax s ay
d
qn

' n


d
4

n
Fn u p lni ni i 1
4.5.3 解决方法： 1）通过计算预估下沉的沉降量。 2）在预制桩表面涂一层薄层沥青 3）灌注桩在桩土之间加一层土浆，减少摩擦力。
F
B0
l
G
A’
（1）实体深基础（s≤6d）
沉降计算方法同前基础
s ps'
s ps'
实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观 测资料及经验统计确定。不具备条件时， ψp按下表选用：
实体深基础桩底平面处的基底附加压力p0k按下列方 法考虑: 1）考虑扩散作用时：

预制桩构造：
（1）最小截面尺寸： 非预应力桩不小于200mm；预应力桩不小于350mm。
（2）混凝土强度等级与保护层厚度： 非预应力桩不小于C30，预应力桩不小于C40，保护层不小于 30mm。
（3）打入、静压的最小配筋率、箍筋与网片设置： 锤击沉桩不小于0.8％，静压沉桩不小于0.6％； 桩顶4～5d箍筋加密，并设网片。
为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶应嵌 入承台一定长度，对大直径桩宜大于等于100mm，对 中等直径桩宜大于50mm，混凝土桩的桩顶主筋应伸入 承台内，其锚固长度宜大于等于30dg，对于抗拔桩基 应大于等于40dg。
承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，宜双 向均匀布置，钢筋直径宜大于等于10mm，间距应满足 100-200mm。保护层厚度宜大于等于70mm，当有混凝 土垫层时不应小于40mm，承台梁的纵向主筋应大于等 于12mm。
Hk
荷载效应标准组合下作用于承台底面的水平力；
H ik
荷载效应标准组合下作用于第i根基桩或复合基桩的水平力；
n
桩基中的基桩总数；
xi, xj , yi, yj
第i，j基桩或复合基桩至y，x轴的距离。
基础工程第4章桩基础
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:
桩端全断面进入持力层的深度，对于粘土、粉土不宜 小于2d ，砂土不宜小于 1.5d ，碎石类土不宜小于 1d 。 当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于3d 。
三、确定单桩承载力
基础工程第4章桩基础
四、确定桩的数量及其平面布置
1.确定桩数n
1.确定桩数 （1）轴心受压时，桩数为:
n Fk Gk R

基桩
单桩基础
群桩基础
9
桩的发展历史 1 历史－十九世纪以前，木桩 (1)7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 (2)3000-4000年前在罗马 (3)西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔 2 十九世纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专
利蒸汽动力 3 十九世纪末，现场钻孔桩
27
Байду номын сангаас
4.桩基础
灌注桩的分类及特点
✓ 分类
沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。
✓ 原理
直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌 注混凝土而成。
✓ 特点
能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤 土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。
✓ 施工关键
桩身的成型和混凝土质量
28
灌注桩
钻孔桩
冲孔桩
挖孔桩
4.桩基础
11
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
部分风化及 不风化泥岩
风化砂岩及粉砂岩
大直径钻孔桩
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
2 特点
优点
1. 将荷载传递到下部好 土层,承载力高
2. 沉降量小
3. 抗震性能好,穿过液 化层
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 • 桩基础设计capacity of pile group
软土 层
深基础 沉井caisson
支护
通气
桶 梯子
工作间
深基础
地下连续墙 diaphragm

桩顶荷载一般包括轴向力、水平力和力矩，为简化 起见，在研究桩的受力性能及计算桩的承载力时，对 竖向受力情况单独进行研究。
4.3.1 桩的荷载传递
竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部 首先受到压缩而发生相对于土的向下位 移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上 的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程 就是不断克服这种摩阻力并通过它向土 中扩散的过程 。 如果桩侧摩阻力不足以抵抗竖向荷载， 一部分竖向荷载将传递到桩底，桩底持 力层也将产生压缩变形，故桩底土也会 对桩端产生阻力。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩的承载力： 是指单桩在竖向荷载作用下，不丧失稳定性、不产生过 大变形时的承载能力。 单桩的竖向承载力主要取决于两方面： 一是地基土对桩的支承能力； 二是桩身的材料强度。 一般情况下，桩的承载力由地基土的支承能力所控制， 材料强度往往不能充分发挥，只有对端承桩、超长桩以及 桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。
（1）静载荷试验装置及其方法：
试验装置主要由加荷稳压、提供反力和沉降观测三部分组成。
主梁
千斤顶 百分表 次梁 锚筋 锚桩
基准柱
试验时加载方式通常 有慢速维持荷载法、快 速维持荷载法、等贯入 速率法、等时间间隔加 载法以及循环加载法。 锚桩桁架法 工程中最常用的是慢速维持荷载法，即逐级加载，每级 加载值为单桩承载力特征值的1/8-1/5，当每级荷载下桩顶 沉降量小于0.1mm/h时，则认为已趋于稳定。然后施加下 一级荷载直到试桩破坏，再分级卸载到零。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
本节重点： 竖向荷载作用下单桩的工作性能。
本节难点： 单桩的破坏模式已及单桩承载力的确定。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的基础， 通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力途径和单 桩承载力的构成及其发展过程，以及单桩的破坏机理 等，对正确评价单桩承载力设计值具有一定的指导意 义。