《桩基础清华大学》ppt课件

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1、第六章,桩 基 础,清华大学水利系岩土所 2006年5月,6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力 6.4 桩基沉降计算 6.5 桩基设计 6.6 关于桩基设计规范的说明 6.7 桩基技术进展及深基础简介,本章目录,6.1 概述,软 土 层,将荷载传递到下部好土层,承载力高,承台,桩,侧阻,端阻,6.1 概述,早期：木桩 后来：钢筋混凝土桩,优点,承载力大，沉降小,抗震性能好,能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、 横向力（护坡桩）,缺点,比浅基、复合地基造价高,6.1 概述,桩的分类,按承台,高承台桩,低承台桩,承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥,承台在地面以

2、下, 承台本身可以承担部分荷载,按形状,按纵断面：楔形桩、十字桩、X形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩,按横断面：,6.1 概述,桩身,6.1 概述,桩端,6.1 概述,横断面,6.1 概述,按材料,木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、组合材料桩,钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、高强混凝土,按尺寸,按桩径：大直径桩 (80cm)、中等直径桩 (2580cm)、 小桩 (25cm),按长度或相对刚度系数：长桩、短桩,6.1 概述,按承载性状（荷载传递方式）,端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩,侧阻,端阻,按桩的使用功能,竖向抗压桩,竖向抗拔桩,

3、水平受荷桩,复合受荷桩,按施工方法,挤土桩（预制桩，挤土的灌注桩）,非挤土桩（灌注桩）,部分挤土桩,6.1 概述,螺 旋 钻,6.1 概述,新加坡发展银行,四墩7.3m,6.1 概述,6.1 概述,关于预制桩和灌注桩的施工,预制桩,工厂或现场预制,锤击,振动,静压,成桩,特点：,强度高，抗裂性好，施工方便 地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂 桩径受限 噪音扰民,6.1 概述,灌注桩,现场成孔,浇注混凝土,成桩,特点：,无噪音，桩径、桩长不受限 泥浆护壁 泥皮，桩端虚土 缩颈、断桩,钻孔,冲孔,沉管,夯扩,挖孔,后压浆,动测法检测,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述,6.1 概述

4、,6.1 概述,使用规范,1 建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）,2 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,3 建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端阻,主要内容：,1 单桩承载力分析 2 载荷试验确定单桩承载力 3 原位测试确定单桩承载力 4 经验公式确定单桩承载力 5 动测法 6 桩身材料验算,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端阻,1 单桩承载力分析,竖向承载 力的组成,Qs 桩侧摩阻力 Skin， Shaft friction Qp 桩端阻力，端承力 Point， end resistance,摩阻力所需位移很小；,端阻力需要较大位移；,不同阶

5、段二者分担比不同,6.2 单桩竖向承载力,侧阻,端阻,S0,Sp,Q,qs,S0,Sp,各点位移,轴向力,摩阻力,桩侧摩阻力的分布,?,?,6.2 单桩竖向承载力,桩侧摩阻力的分布,qs,粘土,qs,砂土,6.2 单桩竖向承载力,桩端阻力（端承力）,太沙基,梅耶霍夫型,(1)很难达到整体破坏 (2)存在临界深度 (3)与施工有关,B很小,虚土,6.2 单桩竖向承载力,2 载荷试验确定单桩承载力,灌注桩,混凝土达龄期后,测试时间：,预制桩,砂土 10 天,粘土 15 天,淤泥 25 天,6.2 单桩竖向承载力,载荷试验确定单桩承载力,02地基规范,Ra 单桩竖向承载力特征值,Qu,QS曲线,6.

6、2 单桩竖向承载力,3 原位测试确定单桩承载力,静力触探 标准贯入试验,Ra 单桩竖向承载力特征值,6.2 单桩竖向承载力,4 经验公式确定单桩承载力,02地基规范,承载力特征值,由当地经验确定，不再提供表格,Ra 单桩竖向承载力特征值,6.2 单桩竖向承载力,5 动测法,由打桩公式确定承载力,由波动理论,小应变动测法,大应变动测法,主要检查桩身质量,6 桩身材料验算,Q Ap fc c,fe 混凝土轴心抗压强度设计值 Q 单桩竖向力设计值 Ap 桩身横截面积 c 工作条件系数。预制桩 0.75，灌注桩 0.60.7,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,侧阻,端阻,主要内容：,1 抗拔桩及其

7、承载力 2 横向受力桩及其承载力 3 桩的负摩擦力,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,侧阻,端阻,1 抗拔桩及其承载力,侧阻，方向向下,端阻0,普通桩,抗拔桩,受拉与抗压的不同点,向上（向外）位移 整体应力减小 应力状态、应力路径不同 桩径变化 端阻0,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,抗拔桩的承载力,1 现场抗拔试验,pi 抗拔折减系数：砂 土 0.5-0.7 粉、粘土 0.7-0.8,2 经验公式,Gp 桩的自重，水下为浮容重,G 分项系数，可取0.9,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,2 横向受力桩及其承载力,横向静力载荷试验,理论公式计算,横向的弹性地基梁,文克尔地基模型,

8、kh 土的水平抗力系数 x 水平位移,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,常数法,m 法,k 法,c 法,桩的位移,kh 土的水平抗力系数,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,3 桩的负摩擦力,正摩擦,负摩擦,负摩擦的产生,(1)桩周附近地面大面积堆载 (2)大面积降低地下水位 (3)欠固结土,新填土，灵敏土 (4)湿陷性黄土遇水湿陷 (5)砂土液化、冻土融解,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,-,+,摩阻力,轴向力N,负摩擦力成为荷载的一部分,对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力,对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向,中性点,缓解办法：沥青、塑料膜、膨润土泥浆滑

9、动层,6.3 桩的其它受力方式及相关承载力,后来改为筏基,6.4 桩基沉降计算,需要进行沉降验算的：,一些丙级建筑物桩基不需验算沉降,甲级的建筑物桩基 体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物桩基 摩擦型桩基,不需进行沉降验算的：,沉降计算方法：,实体深基础方法（ 桩距 6d ） 明德林应力公式方法,6.4 桩基沉降计算,不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移，以假想基础为刚性整体，验算桩端以下土的沉降,实体深基础方法：荷载扩散法,6.4 桩基沉降计算,实体深基础方法：扣除侧阻方法,6.4 桩基沉降计算,采用Mindlin解计算，逐根桩叠加,明德林应力公式方法,=,Q,Q,Q,(1-

10、 - ) Q,6.5 桩基设计,主要内容：,1 群桩与群桩效应 2 设计步骤 3 单桩承载力验算 4 结构设计和承台计算,6.5 桩基设计,1 群桩与群桩效应,群桩效应,挤密效应 扰动与超静孔压力 地面与桩的侧移与上浮 约束效应 荷载的调节作用 应力叠加 沉降增加 承台承担部分荷载,6.5 桩基设计,6.5 桩基设计,注意：在动荷载、湿陷性黄土、可液化土、饱和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠,承台底土作用,02地基规范忽略群桩效应，认为： 群桩承载力=各单桩承载力之和,6.5 桩基设计,2 设计步骤,1.收集资料 2.确定桩型、桩长、断面 3.确定单桩承载力 4.确定桩数及平面布置,5.桩

11、基础验算：承载力，沉降验算 6.承台和结构设计,6.5 桩基设计,3 单桩承载力验算,中心荷载下：,偏心荷载下：,F 承台顶面的荷载,G 承台自重及承台上 土的自重,仅此而已 很简单,实 际 分 布,F,G,假设的分布,桩身强度：,Q Ap fc c,6.5 桩基设计,6.5 桩基设计,三根桩情况：,一 桩端持力层：要求桩端进入持力层一定深度，桩端下持力层留有一定厚度,设计要求：,二 承台设计 1 承台埋深要求 (1)高承台：由建筑物决定,如桥(过船),码头； (2)低承台：确定基础埋深 60 cm 建筑物要求 地质水文 冻胀,4 结构设计和承台计算,6.5 桩基设计,2 承台的结构设计要求,

12、形状：矩型、三角形、多边形、圆形 最小宽度 50 cm 最小厚度 30 cm 桩外缘距离承台边 15 cm 边桩中心距离承台边 1.0D 桩嵌入承台：大桩 10 cm， 普通桩 5 cm，钢筋伸入承台 30d (6) 混凝土标号 C15 cm，保护层 7cm,6.5 桩基设计,3 承台的厚度,根据冲切验算等确定，须验算：,沿柱边的冲切强度,角桩冲切验算,斜截面抗剪验算,h0,F,45o,6.5 桩基设计,斜截面抗剪验算,6.5 桩基设计,4 承台的配筋,根据抗弯验算确定,计算出弯矩后，按混凝土结构设计规范配筋,6.5 桩基设计,6.6 关于桩基设计规范的说明,建筑地基基础设计规范（GBJ7-8

13、9）,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,89地基规范,(1) 验算群桩中的单桩,偏心荷载下：,R 单桩承载力设计值,此处与02规范相近,中心荷载下：,6.6 关于桩基设计规范的说明,89地基规范,(2) 验算地基土强度,假想实体深基础方法,偏心荷载,Wx 、Wy 假想实体基础断面抵抗矩 Mx 、My 假想基础底面上的力矩,中心荷载,f 深度修正后的地基土承载力,6.6 关于桩基设计规范的说明,94桩基规范,偏心荷载下：,R 群桩中的单桩承载力设计值,中心荷载下：,注意!,表述相近，意义不同,6.6 关于桩基设计规范的说明,94桩基规范,考虑群

14、桩效应时群桩中的单桩承载力,或者,Qsk 、Qpk、 Qck ：侧阻、端阻、承台底土极限承载力,Quk ：单桩极限承载力（侧阻、端阻混合）,s 、p 、c 、sp ：群桩效应系数,s 、 p 、 c 、 sp ：抗力分项系数,6.6 关于桩基设计规范的说明,Sa 6d 时，验算单桩,6.6 关于桩基设计规范的说明,软弱下卧层验算,Sa 6d 时，按整体基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,其它桩基技术：,复合载体夯扩桩（夯扩异型桩） 支盘桩（挤扩桩、DX桩） 复合桩基理论 后压浆技术,6.7 桩基技术进展及深基础简介,影响土体,加固层,持力层,桩身,夯实填充料,干硬混凝土,挤密土体,复合载体

15、夯扩桩,深基础：,1 墩 pier 2 沉井 3 沉箱 4 地下连续墙,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉井基础施工,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉井基础,6.7 桩基技术进展及深基础简介,沉箱基础：上海外环隧道,6.7 桩基技术进展及深基础简介,本章小结,6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力 6.4 桩基沉降计算 6.5 桩基设计 6.6 关于桩基设计规范的说明 6.7 桩基技术进展及深基础简介,侧阻,端阻,单桩承载力确定：,1 载荷试验确定单桩承载力 2 静力触探确定单桩承载力 3 经验公式确定单桩承载力 4 动测法 5 桩身材料验算,使用规范：,1 建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）,2 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,3 建筑桩基技术规范（GBJ7-94）,载荷试验确定单桩承载力,b 02地基规范,Ra 单桩承载力特征值,c 94 桩基规范,sp=1.61.75 抗力分项系数,群桩承载力计算,a 02地基规范,仅此而已 很简单,b 89地基规范,(1) 验算群桩中的