《tlxdjjc11《土力学与地基基础》第十一章桩基础及其他深知识分享》由会员分享，可在线阅读，更多相关《tlxdjjc11《土力学与地基基础》第十一章桩基础及其他深知识分享（137页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第十一章 桩基础设计及其他深基础,2,本章提要与教学目标,1 了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、设计原则、分类及成桩效应； 2 了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础竖向承载力的确定，熟悉群桩效应； 3 了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减小桩负摩阻力的措施。 4 掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤及施工图绘制。,3,11.1 概述,桩基础：通过承台把若干根单桩连接成为整体，共同承受动静荷载的一种深基础。 特点：承载力高 稳定性好 沉降量小而均匀 便于机械化施工 适应性强,4,一、选择桩基础的条件,地基土的性质：特殊土，强度不均 荷载：较大的竖向荷载，具有偏心荷载、水平荷载、动
2、力荷载等其他形式的荷载作用 结构物：对不均匀沉降较为明显，需要长期保存的历史性建筑物 地下水位：水中的构筑物,6,7,8,9,二、桩基设计的主要内容,2 持力层与桩长,3 桩的合理布置,4 桩基的水平承载力,1 桩基形式,1）能提供足够大的单桩承载力。 2）保证建筑物不产生过大的沉 降与差异沉降。 3）考虑桩基造价。 4）考虑桩基施工技术的可能性。,10,桩基础设计包括哪些项目？,11,12,13,14,15,16,三、建筑桩基的安全等级,建筑桩基安全等级与重要性系数,17,对于20层以上的高层建筑，其总高度（从地面起算）将超过60 m，桩基允许倾斜值为2.5，建筑物顶端的倾斜位移值允许值不超
3、过15cm，此时，尚不致对人们心理产生不良影响，电梯也能保持运转。若倾斜超过该项限值，则会造成人们心理上的恐惧，电梯不能正常运转。因此，对于20层以上的高层建筑应列入重要建筑物。对于有纪念意义的或供群众性集会的民用建筑，经济意义重大的工业建筑也应列入重要建筑物。,18,四、桩基计算的荷载效应组合,根据建筑桩基技术规范JGJ94-94进行设计时： 桩基承载能力极限状态的计算采用作用效应的基本组合和地震作用效应组合。 当进行桩基的抗震承载能力计算时，荷载设计值和地震作用设计值应符合建筑抗震设计规范GB50011-2001的规定。 按正常使用极限状态验算桩基沉降时采用荷载的长期效应组合。 验算桩基的
4、水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短期效应组合。,19,桩基计算的荷载效应组合,2.根据建筑地基基础设计规范GB50007-2002进行设计时： 按单桩承载力确定桩数时，传至承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合；相应的抗力采用单桩承载力特征值。 计算地基变形时，传至承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合；相应的限值为地基变形允许值。 确定桩承台高度、配筋和验算桩身材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 验算桩台或桩身的裂缝宽度时，按正常使用极限状态下荷
5、载效应的标准组合。,20,11.2 桩的类型,桩的 类型,21,图11-1 按成桩方法划分桩的类型,back,22,钻孔扩底灌注桩，按成桩方法分类应为（ B ） A. 挤土桩； B.非挤土桩； C.部分挤土桩 D. 端承桩 沉管灌注桩和钻孔灌注桩又都属于挤土桩（ F ）。,23,24,25,26,27,烟台大学住宅楼人工挖孔灌注桩,28,寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩,29,寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩,30,三水大厦钻孔灌注桩,31,烟台国税大厦钻孔灌注混凝土桩-钢筋笼,32,烟台大学文经学院预制桩,33,烟台大学8、9号楼预制桩,34,烟台滨海路桥冲击钻进成孔混凝土桩,35,11.3 单桩竖向承载力
6、的确定,孤立的一根桩称为单桩，群桩中的一根桩称为基桩，群桩中考虑群桩效应的一根桩称为复合基桩。 一、 竖向荷载下单桩的荷载传递 桩的荷载传递机理研究揭示的是桩土之间力的传递与变形协调的规律，因而它是桩的承载力机理和桩土共同作用分析的重要理论依据。 桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程就是桩土体系荷载的传递过程。,36,桩土体系荷载传递分析,37,由上图可以看出，任一深度z桩身截面的荷载为： 竖向位移为： 由微分段dz的竖向平衡可求得 为： 微分段dz的压缩量为：,38,由上两式得： 式中 A 桩身截面积； 桩身弹性模量； u 桩身周长。 上式就是桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程。通过在桩身埋设应
7、力或位移测试元件，即可求得轴力和侧阻力沿桩身的变化曲线。,39,根据力的竖向平衡，有： 式中 桩侧总摩阻力； 桩端总阻力。,40,根据 和 的大小，定性地将桩分 为： 摩擦桩（ 大致在0.8以上） 端承摩擦桩（ 大致在0.60.75左右） 端承桩（ 大致在0.8以上） 摩擦端承桩（ 大致在0.60.75左右）。,41,桩的荷载传递的一般规律, 桩端土与桩侧土的模量比 愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快，即传递到桩端的荷载愈小； 随桩土刚度比 （桩身刚度与桩侧土刚度之比）的增大，传递到桩端的荷载增加；但当 1000后， 的变化不明显； 随桩的长径比 （ l为桩长,d 为桩径）增大，传递到桩端的荷载减小
8、，桩身下侧阻发挥值相应降低；当 40时，在均匀土层中，趋于零；当 100时，不论桩端土刚度多大，其值小到可忽略不计； (4)既使对于长径比 1520 的嵌岩桩，也属于摩擦型桩，其桩端总阻力也较小； (5)扩大桩端面积，桩端传递荷载的比率 增大。,42,相关考题,右图，回答下列问题：(1)桩顶荷载Q由小增大的过程中，Q主要由哪些力支承？ 桩侧摩阻力和桩端阻力 (2)桩身轴力随深度增加还是减小； 减少,43,(3)桩顶沉降o比桩端位移l大还是小； 大 (4)如果原来地下水位较近地面，后来全面下降，荷载传递会发生什么变化？为什么？ 负摩阻力,44,二、桩侧负摩阻力问题,当土体相对于桩身向下位移时，土
9、体不仅不能起扩散桩身轴向力的作用，反而会产生下拉的摩阻力，使桩身的轴力增大，如图11-3所示。该下拉的摩阻力称为负摩阻力。负摩阻力的存在，增大了桩身荷载和桩基的沉降。,45,1. 产生桩侧负摩阻力的条件 三类情况： 第一类情况为桩周土在自重作用下固结沉降或浸水导致土体结构破坏、强度降低而下沉（湿陷） ； 第二类情况为外界荷载作用导致桩周土固结沉降 ； 第三类情况为因降水导致桩周土中有效应力增大而固结。,46,4-软土地区由密集桩群施工造成的土隆起和随后的再固结，也会产生桩侧负摩阻力。,47,由于某些原因使桩周在某一长度内产生负摩阻力，这时，在该长度内土层的水平面会产生相对于同一标高处的桩身截面
10、的位移（或位移趋势），其方向是（ b ） a 向上； b 向下； c 向上或向下视负摩阻力大小而定；d 与桩的截面成某一角度。,48,负摩阻力的分布,中性点：桩截面位移与土层竖向位移相等的点 位置：当桩周主要为产生固结的土层时，多为桩长的70%-75%（靠下方）处；桩支承在基岩上，中性点接近基岩面 中性点之上出现负摩阻力；中性点之下出现正摩阻力。中性点处桩身轴力最大,49,2.考虑桩侧负摩阻力的桩基承载力和沉降问题,一般情况下对摩擦型桩基，可近似视（理论）中性点以上侧阻力为零计算桩基承载力。 对于端承型桩基 ，应计算中性点以上负摩阻力形成的下拉荷载，并以下拉荷载作为外荷载的一部分验算其承载力。
11、,50,相关考题,何谓负摩阻力？负摩阻力对单桩承载力有哪些影响？如何消除或降低这些影响？ 影响：降低桩的实际承载力；使桩产生附加沉降 措施：预制桩表面涂一层沥青油或在钢筋再加一层3mm的塑料薄膜,51,三、竖向荷载下单桩承载力的确定方法,（一） 单桩竖向承载力的概念和确定原则 单桩竖向承载力是指单桩在竖向荷载作用下，地基土和桩自身强度和稳定性均能得到保证、变形也在容许范围内的情况下，并且能够保证结构物正常使用时单桩所能承受的最大竖向荷载。,52,静载试验方法是确定单桩竖向承载力最可靠的方法，但由于单桩静载试验的费用、时间、人力消耗都较高，大量推广应用是不现实的。因此，应根据建筑物的重要性选择确
12、定单桩承载力的方法，在可靠性与经济性之间选择合理的平衡。 对各类建筑物，均应采用多种方法综合分析确定承载力，以提高确定结果的可靠性。 不同的技术规范有不同的要求，应根据具体情况选用。,53,建筑地基基础设计规范对单桩竖向承载力特征值的确定规定如下： (1)、单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜小于总桩数的1，且不应小于3根。 当桩端持力层为密实砂卵石或其它承载力类似的土层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。,54,(2)地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定值。 (3)初步设计
13、时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：,55,当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值,56,（二）单桩竖向极限承载力的确定方法,1.按静载试验确定单桩极限承载力标准值,57,进行静载试验时在桩顶用千斤顶逐级加载，记录变形稳定时每级荷载下桩顶的沉降量s，直至桩失稳为止。由试验结果绘制出的荷载Q与桩顶的沉降量s曲线如图所示。,58,59,60,61,试述用载荷试验成果和经验公式确定单桩垂直承载力的方法,62,2.按静力触探方法确定单桩极限承载力标准值,根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时，可按下式计算：
14、 式中 第i层土的探头平均侧阻力； 桩端平面以上4d、以下1d范围内的探头阻力平均值； 桩端阻力修正系数，对粘性土、粉土取，对饱和砂土取；,63, 第i层土桩侧阻力综合修正系数，按下式计算： 粘性土、粉土： 砂土：,64,3.按土的物理指标确定单桩极限承载力标准值,(1) 一般钢筋混凝土桩的单桩极限承载力标准值p241 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算： (2)大直径桩的单桩极限承载力标准值p242,65,11.4 群桩承载力的计算,群桩效应 高层建筑桩基通常为低承台式，群桩基础受竖向荷载后，承台、桩群与土形成一个相互作用、共同工作体系，其
15、变形和承载力均受相互作用的影响。,66,一、群桩的 荷载传递 特征,端承型群桩,摩擦型群桩,由端承桩组成的群桩基础，通过 承台传递到各桩顶的竖向荷载，其 大部分由桩身直接传递到桩端。,在竖向荷载作用下，其桩顶荷载 的大部分通过桩侧阻力传递到桩 侧和桩端土层中，其余部分由桩 端承受。,67,影响群桩效应的主要因素有两组： 一是群桩自身的几何特征：包括承台的设置方式（高、低承台）、桩间距、桩长及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数等； 一是桩侧及桩端的土性及其分布、成桩工艺等。,68,二、群桩的沉降特性,由摩擦桩与承台组成的群桩，在竖向荷载作用下，其沉降的变形性状是桩、承台、地基土之间相互影响的综
16、合结果，群桩沉降及其性状同孤立单桩有明显不同。 群桩沉降由桩间土压缩和桩端以下土压缩变形所组成。,69,三 、群桩的竖向承载力计算,群桩的竖向承载力： 首先是指将群桩和一定范围内的土视为整体时所能承受的竖向总荷载 ； 其次是指所产生沉降小于允许沉降量的竖向荷载 。,70,1 群桩的整体竖向承载力计算,单桩承载力的简单累加法 假定群桩的极限承载力为，单桩的极限承载力为： 则式中 n桩数。 上式仅适用于端承群桩，以及按建筑桩基技术规范规定，满足桩数n3的摩擦桩。因此，对大多数建筑的摩擦桩基不能采用上述简单累加法。,71,分项群桩效应系数法,考虑群桩效应计算群桩的极限承载力，将使计算结果的可靠性提高，使设计趋于更经济合理。建筑桩基技术规范JGJ94-94采用概率极限状态设计法，引用了群桩效应系数的基本概念,72,侧阻群桩效应系数和端阻群桩效应
