基础工程学-第3章桩基础

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1、桩基础设计桩基础设计 概述 建筑桩基设计的基本规定 桩的分类 竖向荷载作用下的单桩工作性状 竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法 竖向荷载作用下的单桩沉降计算 竖向荷载作用下群桩工作性状 群桩的竖向承载力计算 群桩的沉降计算 水平荷载作用下桩基的承载力和变位 桩基础设计 概概 述述 桩基础的发展历史桩基础的发展历史 十九世纪以前：十九世纪以前：7000-8000年前，浙江宁波附近的河姆渡遗址；年前，浙江宁波附近的河姆渡遗址；3000- 4000年前的古罗马；西安灞桥、隋唐建塔等等。年前的古罗马；西安灞桥、隋唐建塔等等。 十九世纪以后：十九世纪以后：材料和动力进步促进桩基发展和应用；水泥工业、蒸材

2、料和动力进步促进桩基发展和应用；水泥工业、蒸 汽动力出现，铸铁管桩得以应用；十九世纪末，现场钻孔桩应用；汽动力出现，铸铁管桩得以应用；十九世纪末，现场钻孔桩应用； 近、现代时期：近、现代时期：桩基应用已得到很大发展，桩基材料、桩型、工艺和桩基应用已得到很大发展，桩基材料、桩型、工艺和 施工技术等多样化。施工技术等多样化。 桩基技术发展特点桩基技术发展特点 桩基技术的发展受工业化的影响巨大；桩基技术的发展受工业化的影响巨大； 桩型及施工工艺推陈出新，桩基理论和概念以及桩基效用实质性变化；桩型及施工工艺推陈出新，桩基理论和概念以及桩基效用实质性变化； 桩基与其它基础形式或工艺联合应用，高强、大直径

3、、超长为发展趋势；桩基与其它基础形式或工艺联合应用，高强、大直径、超长为发展趋势； 桩基施工检测与监测形成相当丰富有效的技术。桩基施工检测与监测形成相当丰富有效的技术。 概概 述述 西安灞桥（1834年清道光14年） 概概 述述 上海河南路桥木桩基础（1923年） 概概 述述 概概 述述 新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩, 每墩直径每墩直径7.3m。 将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层,承载力高。承载力高。 概概 述述 概概 述述 桩基础的适用条件桩基础的适用条件 土质条件太差不宜用浅基础时选用桩基；土质条件太差不宜用浅基础时选用桩基； 地基土特殊不宜采用地基改良方法和加固措施

4、时选用桩基；地基土特殊不宜采用地基改良方法和加固措施时选用桩基； 上部结构荷载较大，或需要较大的抵御水平荷载刚度选用桩基；上部结构荷载较大，或需要较大的抵御水平荷载刚度选用桩基； 结构对不均匀沉降相当敏感，或建筑物受到大面积堆载时选用桩基；结构对不均匀沉降相当敏感，或建筑物受到大面积堆载时选用桩基； 地下水位很高，或水下基础施工困难时选用桩基；地下水位很高，或水下基础施工困难时选用桩基； 具有重要历史意义或需长期保存之建筑物基础选用桩基。具有重要历史意义或需长期保存之建筑物基础选用桩基。 高层建筑桩基础基本型式桩基与其它基础型式结合高层建筑桩基础基本型式桩基与其它基础型式结合 桩柱基础：柱下独

5、立桩基础；桩柱基础：柱下独立桩基础； 桩梁基础：基础梁（或承台梁）下桩基础；桩梁基础：基础梁（或承台梁）下桩基础； 桩墙基础：剪力墙（或实腹筒壁）下桩基础；桩墙基础：剪力墙（或实腹筒壁）下桩基础； 桩筏基础：筏板下桩基础；桩筏基础：筏板下桩基础； 桩箱基础：箱基下桩基础。桩箱基础：箱基下桩基础。 建筑桩基设计的基本规定建筑桩基设计的基本规定 建筑桩基设计基本要求建筑桩基设计基本要求 桩基形式的合理选择：桩基形式的合理选择：考虑地基条件和结构特点；考虑地基条件和结构特点； 持力层和桩长的合理选择：持力层和桩长的合理选择：从承载力、变形、经济和施工角度考虑；从承载力、变形、经济和施工角度考虑； 合

6、理布置桩基：合理布置桩基：最大程度发挥桩的承载性能；最大程度发挥桩的承载性能； 桩基水平承载力的合理确定：桩基水平承载力的合理确定：能有效抵御倾覆或外荷载致水平力；能有效抵御倾覆或外荷载致水平力； 合理控制桩基施工引发的环境问题：合理控制桩基施工引发的环境问题：噪音干扰、周边设施的保护。噪音干扰、周边设施的保护。 桩基础设计方法桩基础设计方法-极限状态设计极限状态设计 承载力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继承载力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继 续承载的变形；续承载的变形； 正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或耐正常使用极限状态

7、：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或耐 久性要求的某项限值。久性要求的某项限值。 建筑桩基设计等级（建筑桩基设计等级（JGJ94-2008) 原建筑桩基技术规范（原建筑桩基技术规范（JGJ94-94)以建筑桩基安全等级和重要性系数以建筑桩基安全等级和重要性系数 规定设计原则，现规范以建筑桩基设计等级规定。规定设计原则，现规范以建筑桩基设计等级规定。 设计等级设计等级 建筑类型建筑类型 甲甲 级级 (1)重要的建筑 (2)30层以上或高度超过100m的高层建筑 (3)体型复杂且层数相差超过10层的高低层（含纯地下室）连体建筑 (4)20层以上框架核心筒结构及其它对差异沉降有特殊要求之建筑

8、(5)场地和地基条件复杂的7层以上一般建筑及坡地、岸边建筑物 (6)对相邻既有工程影响较大的建筑 乙乙 级级 除甲级、丙级以外的建筑 丙丙 级级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及以下一般建筑 建筑桩基设计的基本规定建筑桩基设计的基本规定 建筑桩基设计荷载取值规定（建筑桩基设计荷载取值规定（JGJ94-2008) 桩基设计时，所采用的荷载作用效应组合与相应的抗力应符合以下规定：桩基设计时，所采用的荷载作用效应组合与相应的抗力应符合以下规定： 确定桩数和布桩时确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合标准组合；相应；相应 的抗力应采用基桩或复合基桩

9、的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值承载力特征值； 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应，应采用荷载效应准永久组准永久组 合合；计算水平地震作用、风载作用下的桩基；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移水平位移时，应采用水平地时，应采用水平地 震作用、风载效应震作用、风载效应标准组合标准组合； 计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台，应采用传至承台顶面顶面的荷的荷 载效应载效应基本组合基本组合。进行承台和桩身裂缝控制验算时进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效，应分别采用荷载效

10、应应标准组合标准组合和和准永久组合准永久组合。 建筑桩基设计的基本规定建筑桩基设计的基本规定 桩的分类桩的分类 建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008) 按承载性状分类：摩擦型桩和端承型桩按承载性状分类：摩擦型桩和端承型桩 摩擦桩：摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受， 桩断阻力小到可忽略不计桩断阻力小到可忽略不计 端承摩擦桩：端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力 承受承受 端承桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻

11、力承受，在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受， 桩侧阻力小到可忽略不计桩侧阻力小到可忽略不计 摩擦端承桩：摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受在承载能力极限状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受 摩擦型桩摩擦型桩 端承型桩端承型桩 桩的分类桩的分类 建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008) 按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩 各类钻（挖）孔桩：干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等各类钻（挖）孔桩：干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等 冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、打入（静压）式敞口钢管桩、冲孔

12、灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、打入（静压）式敞口钢管桩、H型钢型钢 桩、预应力混凝土空心桩等。桩、预应力混凝土空心桩等。 沉管灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力空心桩和钢管桩等沉管灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力空心桩和钢管桩等 非挤土桩非挤土桩 挤土桩挤土桩 部分挤土桩部分挤土桩 桩的分类桩的分类 桩的分类桩的分类 干法施工干法施工 桩的分类桩的分类 预制桩预制桩 桩的分类桩的分类 钢桩钢桩 桩的分类桩的分类 预应力桩预应力桩 桩的分类桩的分类 建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008) 按桩径（设计直径）大小分类：小直径桩、中等直径桩、大直径桩按桩径（设计直径）大小分类

13、：小直径桩、中等直径桩、大直径桩 小直径桩：小直径桩：d不超过不超过250mm 中等直径桩：中等直径桩：250 mm 6 0.4 0.060.08 0.140.17 0.220.26 0.32 0.38 0.50 0.80 0.40.08 0.080.10 0.170.20 0.260.30 0.38 0.44 0.8 0.100.12 0.200.22 0.300.34 0.44 0.50 单排桩条形承台单排桩条形承台 0.150.18 0.250.30 0.380.45 0.50 0.60 群桩的竖向承载力计算群桩的竖向承载力计算 群桩竖向承载力的概念群桩竖向承载力的概念 群桩竖向承载力指

14、群桩基础的竖向承载能力，包含三层意思：群桩竖向承载力指群桩基础的竖向承载能力，包含三层意思： 群桩与一定范围土视为整体时所能承受的竖向总荷载。此时，桩端以下存群桩与一定范围土视为整体时所能承受的竖向总荷载。此时，桩端以下存 在软弱下卧层，应校核其强度；在软弱下卧层，应校核其强度； 群桩中的各基桩承载力应进行校核；群桩中的各基桩承载力应进行校核； 群桩沉降应小于允许沉降量的竖向荷载。因此，沉降不仅是正常使用极限群桩沉降应小于允许沉降量的竖向荷载。因此，沉降不仅是正常使用极限 状态的校核条件，也是群桩承载力确定的依据。状态的校核条件，也是群桩承载力确定的依据。 因此，群桩竖向承载力的确定应考虑上述

15、三个方面！因此，群桩竖向承载力的确定应考虑上述三个方面！ 群桩整体竖向承载力按下式计算：群桩整体竖向承载力按下式计算： 群桩竖向整体承载力计算群桩竖向整体承载力计算 uunQp 适用条件：适用条件：端承型群桩、桩数小于端承型群桩、桩数小于4根的摩擦型柱下独立桩基或由于地层土性、根的摩擦型柱下独立桩基或由于地层土性、 使用条件等因素不宜考虑承台效应时（建筑桩基技术规范，使用条件等因素不宜考虑承台效应时（建筑桩基技术规范，JGJ94-2008) 群桩的竖向承载力计算群桩的竖向承载力计算 群桩整体竖向承载力计算的实体深基础法群桩整体竖向承载力计算的实体深基础法 群桩竖向整体承载力计算群桩竖向整体承载

16、力计算 侧阻整体破坏模式下：侧阻整体破坏模式下： 对于小桩径对于小桩径(SaF/R 偏心荷载时偏心荷载时，桩基中各桩受力可能不均等，桩数可按上式确定值增加，桩基中各桩受力可能不均等，桩数可按上式确定值增加10 20。 合理地布桩是使桩基经济和有效的重要环节，考虑的原则是：合理地布桩是使桩基经济和有效的重要环节，考虑的原则是： 1.尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合，以便使各桩受尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合，以便使各桩受 力均匀；对于荷载作用点位置变化的建筑物，可使群桩重心位于变化幅度之中。力均匀；对于荷载作用点位置变化的建筑物，可使群桩重心位于变化幅度之中。 2.尽可能将桩布置在靠近承台的外围部分，以增加桩基的惯性矩；尽可能