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1、TelTel：1318171816913181718169 EmailEmail：基础工程设计原理基础工程设计原理基础工程设计原理基础工程设计原理任课教师：魏焕卫任课教师：魏焕卫任课教师：魏焕卫任课教师：魏焕卫山东建筑大学土木工程学院山东建筑大学土木工程学院山东建筑大学土木工程学院山东建筑大学土木工程学院20102010- -20112011学年第学年第学年第学年第2 2学期学期学期学期土木工程学院土木工程学院土木工程学院土木工程学院第第第第4 4章：桩基础的章：桩基础的章：桩基础的章：桩基础的主要内容主要内容主要内容主要内容4.1 4.1 概述概述概述概述 4.2 4.2 桩的类型桩的类型桩
2、的类型桩的类型 4.3 4.3 桩的竖向承载力桩的竖向承载力桩的竖向承载力桩的竖向承载力 4.4 4.4 桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算桩基础沉降的计算 4.5 4.5 桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题 4.6 4.6 桩的水平承载力桩的水平承载力桩的水平承载力桩的水平承载力 4.7 4.7 桩的平面布置原则桩的平面布置原则桩的平面布置原则桩的平面布置原则 4.8 4.8 桩承台的设计桩承台的设计桩承台的设计桩承台的设计 4.9 4.9 桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤桩基础设计的一般步骤主要内容：主要内容：主要内容：主要内
3、容：1 1、单桩轴向荷载传递机理单桩轴向荷载传递机理单桩轴向荷载传递机理单桩轴向荷载传递机理2 2、单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定3 3、竖向荷载下的群桩效应竖向荷载下的群桩效应竖向荷载下的群桩效应竖向荷载下的群桩效应4 4、减沉桩基减沉桩基减沉桩基减沉桩基4.3 4.3 桩的竖向承载力桩的竖向承载力桩的竖向承载力桩的竖向承载力重点掌握：重点掌握：重点掌握：重点掌握：单桩竖向承载力的确定方法单桩竖向承载力的确定方法单桩竖向承载力的确定方法单桩竖向承载力的确定方法psQQQ+=竖向承载竖向承载竖向承载竖向承载 力的组成力的组成力的组成力的组成Q
4、Qs s 桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力Q Qp p桩桩桩桩端阻力，端承力端阻力，端承力端阻力，端承力端阻力，端承力4.3.1 4.3.1 单桩轴向荷载的传递机理单桩轴向荷载的传递机理单桩轴向荷载的传递机理单桩轴向荷载的传递机理侧阻侧阻侧阻侧阻端阻端阻端阻端阻S S0 0S SL LQ Qq qs s S S0 0S SL L各点位移各点位移各点位移各点位移轴向力轴向力轴向力轴向力摩阻力摩阻力摩阻力摩阻力1.1.桩身轴力和截面位移桩身轴力和截面位移桩身轴力和截面位移桩身轴力和截面位移? ? ?侧阻侧阻侧阻侧阻端阻端阻端阻端阻侧阻侧阻侧阻侧阻端阻端阻端阻端阻S S0 0为桩端沉降为桩端
5、沉降为桩端沉降为桩端沉降S SL L和桩身压和桩身压缩之缩之和和和桩身压和桩身压缩之缩之和和 摩阻力摩阻力发挥所需发挥所需位移位移很小；很小；摩阻力摩阻力发挥所需发挥所需位移位移很小；很小；侧阻侧阻侧阻侧阻端阻端阻端阻端阻粘性粘性土：土：粘性粘性土：土：4 4- 6mm6mm 砂砂类土：类土：砂砂类土：类土：6 6- 10mm10mm单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律桩侧摩阻力桩侧摩阻力是是桩截面桩截面对对桩侧摩阻力桩侧摩阻力是是桩截面桩截面对对桩桩周周土土桩桩周周土土相对相对位移位移相对相对位移位移的的函数；函数；的的函数；函数； 端阻力
6、端阻力发挥需发挥需要要较较大位移大位移；端阻力端阻力发挥需发挥需要要较较大位移大位移；(0.02 0.3)(0.02 0.3) 56011.2 168sbmm=sp0pup p-s s曲线曲线曲线曲线sufasa堆堆 重重承压承压板板百分表百分表 千斤顶千斤顶钢梁钢梁木木垛垛堆堆 重重承压承压板板百分表百分表 千斤顶千斤顶钢梁钢梁木木垛垛(0.010.15)min,/2asbufpp=若考虑深度影响若考虑深度影响则则更更大大若考虑深度影响若考虑深度影响则则更更大大单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律
7、单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律 单桩轴向荷载的传单桩轴向荷载的传单桩轴向荷载的传单桩轴向荷载的传 递递过过程程是是桩侧阻力桩侧阻力递递过过程程是是桩侧阻力桩侧阻力 与与桩端阻力的桩端阻力的渐次渐次与与桩端阻力的桩端阻力的渐次渐次 发挥过发挥过程程；发挥过发挥过程程； 桩身桩身上部上部土土层层的摩的摩桩身桩身上部上部土土层层的摩的摩 阻力阻力先于先于下下部部土土层层阻力阻力先于先于下下部部土土层层 发挥；发挥；发挥；发挥； 桩侧阻力桩侧阻力先于先于端阻端阻桩侧阻力桩侧阻力先于先于端阻端阻 力力发挥；发挥；力力发挥；发挥；S S0 0S SL LS S0 0S SL L各点位移各点位
8、移各点位移各点位移单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递规律规律 桩端阻力桩端阻力充分发充分发桩端阻力桩端阻力充分发充分发 挥所需挥所需的桩的桩底底位位挥所需挥所需的桩的桩底底位位 移移明显明显大大于于桩身桩身移移明显明显大大于于桩身桩身 摩阻力摩阻力达到极限达到极限摩阻力摩阻力达到极限达到极限 所需所需的桩身截面的桩身截面所需所需的桩身截面的桩身截面 位移位移；位移位移； 桩身压桩身压缩变形缩变形和和桩身压桩身压缩变形缩变形和和 轴力轴力由上到由上到下下逐逐轴力轴力由上到由上到下下逐逐 渐渐减减小；小；渐渐减减小；小；S S0 0S SL LQ Q
9、S S0 0S SL L各点各点各点各点 位移位移位移位移轴轴轴轴 向向向向 力力力力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力是是桩截面桩截面对对桩侧摩阻力是桩截面对桩侧摩阻力是桩截面对桩桩周周土的土的相对相对位移的位移的函数函数桩周土的相对位移的函数桩周土的相对位移的函数，可用右图中可用右图中的的曲线曲线可用右图中的曲线可用右图中的曲线OCDOCD表表表表示示，且常简化且常简化为为折线折线示，且常简化为折线示，且常简化为折线OABOAB。ABAB段表示段表示一一旦旦桩土桩土界界面面相相段表示一旦桩土界面相段表示一旦桩土界面相对滑对滑移移超过某超过某一一极限值极限值，侧，侧
10、对滑移超过某一极限值，侧对滑移超过某一极限值，侧摩阻力摩阻力将保持极限值不变。将保持极限值不变。摩阻力将保持极限值不变。摩阻力将保持极限值不变。与与土的类土的类别别、位置、位置、与与土的类土的类别别、位置、位置、 成桩方法成桩方法等有关等有关成桩方法成桩方法等有关等有关极限极限摩阻力，摩阻力，可用可用类类极限极限摩阻力，摩阻力，可用可用类类 似库伦公式求似库伦公式求得得似库伦公式求似库伦公式求得得2.2.影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素（1 1）桩端土和桩桩端土和桩周周土的土的刚刚度度比比桩端土和桩桩端土和桩周周土
11、的土的刚刚度度比比：愈愈小小，传递，传递到到桩端的荷载桩端的荷载愈愈小。小。愈小，传递到桩端的荷载愈小。愈小，传递到桩端的荷载愈小。/psEES S0 0S SL LS S0 0S SL L各点位移各点位移各点位移各点位移2.2.影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素（2 2）桩土桩土刚刚度度比比桩土桩土刚刚度度比比：愈愈大，传递大，传递到到桩端的荷载桩端的荷载愈愈大大。愈大，传递到桩端的荷载愈大。愈大，传递到桩端的荷载愈大。/psEE较较低时按复低时按复较较低时按复低时按复 合地合地基基考虑考虑合地合地基基考虑考虑S
12、S0 0S SL LS S0 0S SL L各点位移各点位移各点位移各点位移S S0 0为桩端沉降为桩端沉降为桩端沉降为桩端沉降S SL L和桩身压和桩身压缩之缩之和和和桩身压和桩身压缩之缩之和和（3 3）桩端桩端扩扩底底直径直径与与桩身桩身直径直径之之比比桩端桩端扩扩底底直径直径与与桩身桩身直径直径之之比比：愈愈大，桩端阻力大，桩端阻力分分担担的荷载的荷载愈愈大大。愈大，桩端阻力分担的荷载愈大。愈大，桩端阻力分担的荷载愈大。dD（4 4）桩的桩的长径比长径比桩的桩的长径比长径比：愈愈大，传递大，传递到到桩端的荷载桩端的荷载愈愈小。小。愈愈大，传递大，传递到到桩端的荷载桩端的荷载愈愈小。小。d
13、l桩桩按按桩桩按按l/dl/d 划划分分划划分分40 40 长长桩桩长长桩桩100 100 超超长长桩桩超超长长桩桩10 10 中中长长桩桩中中长长桩桩摩擦桩摩擦桩摩擦桩摩擦桩侧阻侧阻侧阻侧阻端阻端阻端阻端阻2.2.影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素影响影响单桩轴向荷载的传递的单桩轴向荷载的传递的因素因素c ca a和和和和 a a为桩侧为桩侧表表面面与与土土之之间间的的附着附着力和摩擦力和摩擦角角；为桩侧为桩侧表表面面与与土土之之间间的的附着附着力和摩擦力和摩擦角角； x x为为深度深度为为深度深度z z处作处作用于用于桩侧桩侧表表面的法向压力面的法向压力。处作处作用于
14、用于桩侧桩侧表表面的法向压力面的法向压力。3.3.桩侧桩侧极限极限摩阻力摩阻力桩侧桩侧极限极限摩阻力摩阻力axautan+= c极限极限摩阻力摩阻力极限极限摩阻力摩阻力vsx= KK Ks s为桩侧土的侧压力为桩侧土的侧压力系系数。数。为桩侧土的侧压力为桩侧土的侧压力系系数。数。对对挤挤土桩：土桩：对对挤挤土桩：土桩：K K0 0=2d=2d 砂砂类土：类土：砂砂类土：类土：=1.5d=1.5d 碎石碎石类土：类土：碎石碎石类土：类土：=1d=1d这里这里桩端桩端进入进入中砂中砂这里这里桩端桩端进入进入中砂中砂1m1m解解：解解： （4 4）计算计算）计算计算桩侧桩侧极限极限阻力阻力桩侧桩侧极
15、限极限阻力阻力- 按抗剪强按抗剪强度度指标指标按抗剪强按抗剪强度度指标指标axautan+= c极限极限摩阻力摩阻力极限极限摩阻力摩阻力uacc=软软粘粘土：土：软软粘粘土：土： =1=1或或更更大大或或更更大大110aucckPa=vsx= K打入打入桩：桩：Ks=1.5K0 钻孔钻孔桩：桩：Ks=0.75K0s01.51.5(1 sin)1.5 (1 sin10 )1.24uKK=ou110 1.24 7.8tan1010 1.71zz=+ =+o淤泥淤泥淤泥淤泥中砂中砂中砂中砂u21.247.8 11(11) 8.5tan306.095.51zz=+= o例例：例例：某某柱柱基承基承受受的轴的轴心心荷载荷载某某柱柱基承基承受受的轴的轴心心荷载荷载F Fk k=1050kN=1050kN，基础，基础埋埋深深为为，基础，基础埋埋深深为为 1m1m，地地基土为基土为，地地基土为基土为淤泥及淤泥及中砂中砂淤泥及淤泥及中砂中砂，水位，水位在地在地面，面，地地基土基土参参，水位，水位在地在地面，面，地地基土基土参参 数数如如图所示。图所示。数数如如图所示。图所示。试试设计桩基础设计桩基础试试设计桩基础设计桩基础解解：解解： （4 4）计算计算）计算计算桩侧桩侧极限极限阻力阻力桩侧桩侧极限极限阻力阻力- 按抗剪强
