基础工程第5章桩基础

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1、基基 础础 工工 程程（第（第 5 章章 桩基础）桩基础）第第5章章 桩基础桩基础5.1 概概 述述5.2 竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能5.3 单桩的竖向承载力单桩的竖向承载力 5.4 单桩的水平承载力单桩的水平承载力5.5 群桩基础的变形和桩顶内力计算群桩基础的变形和桩顶内力计算 5.6 群桩基础的承载力和沉降检算群桩基础的承载力和沉降检算5.7 桩基础设计桩基础设计25.1 概概 述述5.1.1 桩基础及其应用桩基础及其应用5.1.2 桩和桩基的分类桩和桩基的分类5.1.3 桩的质量检验桩的质量检验5.1.4 桩基的设计原则桩基的设计原则3深深基基础础埋埋置置深深度度比

2、比较较大大，而而且且往往往往需需要要采采用用特特殊殊的的施施工方法做成的基础。工方法做成的基础。深基础与浅基础的区别：深基础与浅基础的区别： 1）埋置深度比较大；）埋置深度比较大； 2）施工方法特殊；）施工方法特殊； 3）荷载传递方式与浅基础有明显差异。）荷载传递方式与浅基础有明显差异。深基础的类型：（见下图）深基础的类型：（见下图）桩基础是深基础的代表。桩基础是深基础的代表。5.1.1 桩基础及其应用桩基础及其应用4一、基础的类型（复习）一、基础的类型（复习）5桥梁工程中的桩基础桥梁工程中的桩基础6建筑工程中的桩基础建筑工程中的桩基础7 8沉箱的施工过程沉箱的施工过程9地下连续墙井箱基础地下

3、连续墙井箱基础10沉井与桩基的组合沉井与桩基的组合11二、桩与桩基础的概念二、桩与桩基础的概念桩桩完完全全或或部部分分设设置置于于土土面面以以下下，以以竖竖直直方方向向为为主主，可可通通过过其其侧侧壁壁和和下下端端将将荷荷载载传传至至周周围围土土体体和和深深层层地地基基的的受受力杆件。力杆件。桩基础桩基础以桩为主体构成的深基础，简称桩基。以桩为主体构成的深基础，简称桩基。 桩桩基基础础是是一一种种重重要要的的基基础础结结构构型型式式。和和别别的的基基础础结结构构相相比比，桩桩基基础础具具有有承承载载力力高高、沉沉降降小小而而均均匀匀、用用料料较较省省、机机械械化程度高而且能够广泛适用于各类地层

4、条件化程度高而且能够广泛适用于各类地层条件的突出优点。的突出优点。桩桩基基础础在在各各类类建建筑筑工工程程中中得得到到了了极极为为广广泛泛的的应应用用，特特别别是是当当上上部部结结构构的的荷荷载载复复杂杂而而巨巨大大，而而浅浅部部土土层层状状态态不不佳佳时时，桩基础更成为设计师的首要考虑对象桩基础更成为设计师的首要考虑对象 。 桩桩基基础础的的造造价价相相对对较较高高。在在基基础础选选型型时时，一一般般应应优优先先选选用浅基础。用浅基础。 12三桩与桩基础的发展历史三桩与桩基础的发展历史1982年年在在智智利利发发掘掘的的文文化化遗遗址址所所见见到到的的桩桩大大约约距距今今有有12000年至年

5、至14000年。年。1973年年，考考古古工工作作者者在在浙浙江江余余姚姚的的河河姆姆渡渡发发现现了了7000年年前的木桩。前的木桩。131419世纪世纪20年代，人们开始使用铸铁板桩。年代，人们开始使用铸铁板桩。20世世纪纪初初，随随着着冶冶金金业业的的进进步步，美美国国和和欧欧洲洲开开始始使使用用各各种形式的型钢制作桩基础。种形式的型钢制作桩基础。 钢钢筋筋混混凝凝土土桩桩在在20世世纪纪初初叶叶问问世世。我我国国在在20世世纪纪50年年代代开始生产钢筋混凝土预制桩和预应力钢筋混凝土桩。开始生产钢筋混凝土预制桩和预应力钢筋混凝土桩。中国的钻孔灌注桩首先出现在河南。中国的钻孔灌注桩首先出现在

6、河南。随随着着成成桩桩工工艺艺的的进进步步，为为提提高高灌灌注注桩桩的的承承载载力力，又又出出现现了了桩桩端端和和桩桩身身局局部部扩扩大大的的各各种种形形式式的的扩扩孔孔桩桩以以及及对对灌灌注注桩桩进进行行各各种种处处理理的的新新工工艺艺。伴伴随随着着各各种种新新工工艺艺和和新新技技术术的的引引入入，桩桩基基础础这这种种古古老老的的基基础础结结构构形形式式又又焕焕发发了了新新的的生生命命活活力力，并并以以前前所所未未有有的的速速度度发发展展和和变变化化着着，在在工工程程建建设设中中充充当当着着越越来来越重要的角色。越重要的角色。155.1.2 桩和桩基的分类桩和桩基的分类1. 桩的类型桩的类型

7、（1）按使用功能分类）按使用功能分类1）竖竖向向抗抗压压桩桩以以承承受受竖竖向向抗抗压压荷荷载载为为主主的的桩桩，包包括摩擦桩、端承桩和中间类型的桩。（括摩擦桩、端承桩和中间类型的桩。（p.125）2）竖向抗拔桩：主要承受竖向上拔荷载的桩。）竖向抗拔桩：主要承受竖向上拔荷载的桩。3）水平受荷桩：主要承受水平荷载的桩。）水平受荷桩：主要承受水平荷载的桩。 4）复复合合受受荷荷桩桩（也也称称为为纵纵横横弯弯曲曲桩桩）：承承受受竖竖向向和和水水平荷载均较大的桩。平荷载均较大的桩。 16（2）按施工方法分类）按施工方法分类1）预预制制桩桩：预预先先制制作作好好桩桩体体，然然后后使使用用各各种种机机械械

8、将将其沉入土层中（其沉入土层中（p. 126）。2）灌灌注注桩桩：用用各各种种方方法法预预先先成成孔孔，然然后后灌灌注注混混凝凝土土而形成桩体（而形成桩体（p. 127）。）。3）其它桩：如钻孔插入桩，压力灌浆桩。）其它桩：如钻孔插入桩，压力灌浆桩。 要求较好地了解前两类桩的施工方法。要求较好地了解前两类桩的施工方法。17（3）按桩的设置效应分类）按桩的设置效应分类 1）挤挤土土桩桩：成成桩桩过过程程中中对对土土体体有有较较大大排排挤挤和和扰扰动动。在在不不同同的的土土层层中中有有不不同同的的效效果果，要要注注意意在在软软土土中中易易于于引引起起危危害害。此类桩型主要有打入或静压的实心桩和闭口

9、管桩。此类桩型主要有打入或静压的实心桩和闭口管桩。 2）部部分分挤挤土土桩桩：成成桩桩过过程程中中对对土土体体有有明明显显排排挤挤和和扰扰动动，但但不不如如挤挤土土桩桩强强烈烈。此此类类桩桩主主要要有有打打入入或或静静压压的的H型型桩桩和和开开口管桩、螺旋钻孔桩和冲孔桩。口管桩、螺旋钻孔桩和冲孔桩。 3）非非挤挤土土桩桩：成成桩桩过过程程中中对对土土体体没没有有排排挤挤作作用用的的桩桩。相应的桩型为钻、挖孔桩。相应的桩型为钻、挖孔桩。 18（4）按桩的材料分类）按桩的材料分类1）混混凝凝土土桩桩：包包括括普普通通钢钢筋筋混混凝凝土土桩桩和和预预应应力力钢钢筋筋混凝土桩。混凝土桩。2）钢桩：常用

10、钢管桩和）钢桩：常用钢管桩和H型桩。型桩。 3）木桩：用木材制作而成。目前很少使用。）木桩：用木材制作而成。目前很少使用。 4）组组合合桩桩：用用两两种种或或两两种种以以上上材材料料做做成成的的桩桩。可可因因地制宜加以选取。地制宜加以选取。 19（5）按桩的直径分类）按桩的直径分类1）大直径桩：直径大于大直径桩：直径大于800mm的桩。的桩。2）中等直径桩：直径大于）中等直径桩：直径大于250mm但小于但小于800mm的桩。的桩。3）小桩：直径小于）小桩：直径小于250mm的桩。的桩。还还有有一一些些分分类类方方式式，比比如如按按桩桩的的截截面面形形式式、桩桩轴轴线线的的方位等。方位等。202

11、. 桩基础的类型桩基础的类型（1）按桩的数量分类）按桩的数量分类1）单桩基础）单桩基础2）群桩基础）群桩基础（2）按承台位置分类）按承台位置分类1）高承台桩基）高承台桩基2）低承台桩基）低承台桩基（3）按承台形式分类）按承台形式分类1）板式承台（矩形、三角形）板式承台（矩形、三角形）2）条形承台（十字交叉、环形）条形承台（十字交叉、环形）3）沉井、箱形、筏板）沉井、箱形、筏板215.1.3 桩的质量检验桩的质量检验 桩桩基基础础属属于于隐隐蔽蔽工工程程，加加之之施施工工工工艺艺特特殊殊，故故易易于于出出现质量问题，因此必须加强质量监督和检验。现质量问题，因此必须加强质量监督和检验。 常用检验方

12、法如下：常用检验方法如下： 1）开挖检验）开挖检验 2）抽芯检验）抽芯检验 3）声波透射法）声波透射法 4）静载试验）静载试验 5）各类动力检验法）各类动力检验法225.1.4 桩基的设计原则桩基的设计原则 建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范规规定定，建建筑筑桩桩基基采采用用概概率率极极限限状态设计法。状态设计法。 桩基的极限状态区分为两类：桩基的极限状态区分为两类： 1）承载能力极限状态）承载能力极限状态 2）正常使用极限状态正常使用极限状态 建建筑筑桩桩基基按按其其破破坏坏后后果果的的严严重重性性分分为为三三个个安安全全等等级级（表（表5-2）。）。 建建筑筑桩桩基基按按其其安安全全等等级级

13、和和地地基基的的土土质质情情况况进进行行不不同同内内容的检算（容的检算（p.131）235.2 竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能5.2.1 桩的荷载传递桩的荷载传递5.2.2 桩的荷载传递的一般规律桩的荷载传递的一般规律5.2.3 单桩的破坏模式单桩的破坏模式5.2.4 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力24 桩桩受受荷荷载载的的作作用用产产生生向向下下的的位位移移，同同时时通通过过桩桩土土间间的的摩摩擦擦力力带带动动桩桩周周的的环环形形土土体体向向下下运运动动，这这种种运运动动通通过过土土体体间间的的剪剪应应变变一一环环一一环环地地向向外外扩扩散散，直直到到离离桩桩心心比比较较远远的的

14、位位置置时时才才收收敛敛为为零零。另另外外，当当桩桩向向下下运运动动而而使使桩桩端端土土层层产产生生压压缩缩时时，桩桩端端土土也也会会产产生生相相应应的的抗抗力力。这这两两种种抗抗力力合合称称为为轴轴力力桩桩的的土土阻阻抗抗。一一般般而而言言，桩桩的的土土阻阻抗抗由由桩桩身身位位移移而而产产生生，随随其其发发展展而而增增长长，一一直直到到其其极极限限。如如果果外外荷荷载载继继续续增增加加，桩桩土土体体系系便便进入破坏状态。进入破坏状态。 对桩取脱离体，根据静力平衡关系，有对桩取脱离体，根据静力平衡关系，有 当荷载达到极限时，上式改写为当荷载达到极限时，上式改写为 5.2.1 桩的荷载传递桩的荷

15、载传递（5-1）（5-2）25 a) 变形示意变形示意 b) 影响范围影响范围 桩侧土的变形示意桩侧土的变形示意26 桩桩受受轴轴向向荷荷载载作作用用时时的的基基本本分分析析图图式式如如图图5-9。设设桩桩的的截截面面积积为为A，截截面面周周长长为为u，由由微微元元体体的的平平衡衡，可可以以写写出出下下列方程：列方程：化简后得到化简后得到dz段的压缩变形为：段的压缩变形为：代入式（代入式（5-4），得：），得： （5-4）（5-3）27图图5-9 单桩轴向荷载传递的基本分析图式单桩轴向荷载传递的基本分析图式28写成标准形式，为：写成标准形式，为： 上上式式即即为为桩桩土土体体系系荷荷载载传传递

16、递分分析析的的基基本本微微分分方方程程，如如果果已已知知 z的的分分布布，理理论论上上可可通通过过该该式式的的积积分分求求得得桩桩身身各各截截面面的的位位移移和和轴轴向向力力沿沿桩桩身身的的分分布布，分分别别如如图图5-9(c)和和(e)所所示。示。式中式中29 1）承承受受竖竖向向压压力力的的桩桩，桩桩上上部部的的摩摩阻阻力力首首先先发发挥挥，随随时时间间或或荷荷载载的的增增加加，摩摩阻阻力力逐逐渐渐向向下下发发展展，桩桩端端阻阻力力也也逐渐发挥。逐渐发挥。 2）发发挥挥极极限限侧侧摩摩阻阻力力所所需需的的位位移移su对对于于黏黏性性土土一一般般约约为为510mm，对于砂类土一般约为对于砂类

17、土一般约为1020mm，但并非定值。但并非定值。 3）充充分分发发挥挥桩桩端端阻阻力力需需要要较较大大的的桩桩端端位位移移，并并与与持持力层性质、上覆荷载大小及桩径有关。力层性质、上覆荷载大小及桩径有关。 4）在在粘粘性性土土中中的的桩桩，其其桩桩侧侧摩摩阻阻力力的的分分布布随随时时间间由由桩身上部逐渐向下部转移，桩端阻力也随时间逐渐增大。桩身上部逐渐向下部转移，桩端阻力也随时间逐渐增大。5.2.2 桩的荷载传递的一般规律桩的荷载传递的一般规律305）桩桩端端土土与与桩桩周周土土的的刚刚度度比比Eb/Es愈愈小小，桩桩身身轴轴力力沿沿深度衰减愈快。深度衰减愈快。6）随随桩桩土土刚刚度度比比Ep

18、/Es的的增增大大，传传递递至至桩桩端端的的荷荷载载增增大。大。 7）随随桩桩的的长长径径比比L/d 增增大大，传传递递至至桩桩端端的的荷荷载载减减小小，桩身下部侧阻发挥值也相应降低。桩身下部侧阻发挥值也相应降低。 8）随随桩桩端端扩扩径径比比D/d 增增大大，桩桩端端阻阻力力分分担担的的荷荷载载比比则则愈大。愈大。 桩的侧摩阻和桩的端阻均存在深度效应。桩的侧摩阻和桩的端阻均存在深度效应。 31 单单桩桩在在轴轴向向荷荷载载的的作作用用下下的的破破坏坏模模式式取取决决于于桩桩周周土土的的抗抗剪剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型等条件。强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型等条件。 一

19、一般般认认为为典典型型的的破破坏坏模模式式有有桩桩材材破破坏坏和和地地基基土土破破坏坏两两大大类类，如图如图5-10所示。如详细区分还有一类，桩、土之间的界面破坏。所示。如详细区分还有一类，桩、土之间的界面破坏。5.2.3 单桩的破坏模式单桩的破坏模式图图5-10 轴向荷载下基桩的破坏模式轴向荷载下基桩的破坏模式32 1. 负摩阻力的概念负摩阻力的概念 2. 负摩阻力的分布特性负摩阻力的分布特性 3. 负摩阻力的确定负摩阻力的确定 4. 减小负摩阻力的工程措施减小负摩阻力的工程措施5.2.4 桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力331. 负摩阻力的概念负摩阻力的概念 当当桩桩周周土土体体的的沉沉降降速速率

20、率（或或沉沉降降量量）大大于于桩桩的的下下沉沉速速率率（或或沉沉降降量量）时时，桩桩侧侧土土体体将将对对桩桩产产生生与与桩桩的的位位移移方方向向一一致致的摩擦力，即负摩阻力。工程中常见下列情形：的摩擦力，即负摩阻力。工程中常见下列情形：1）桩侧土层的大面积地下水位下降；）桩侧土层的大面积地下水位下降； 2）桩侧附近大面积堆载；）桩侧附近大面积堆载； 3）桩侧有较厚的欠固结土层或新填土；）桩侧有较厚的欠固结土层或新填土； 4）在饱和软土中打下密集的桩群时；）在饱和软土中打下密集的桩群时； 5）位于湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层的桩。）位于湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层的桩。342. 负摩

21、阻力的分布特性负摩阻力的分布特性 中中性性点点 在在桩桩的的某某一一深深度度ln以以上上，桩桩受受负负摩摩阻阻力力作作用用；在在ln深深度度以以下下，土土对对桩桩产产生生正正摩摩阻阻力力。在在ln深深度度处处的的摩摩阻阻力力为为零零，称该点为中性点。中性点处桩身轴力最大。称该点为中性点。中性点处桩身轴力最大。 影响中性点深度影响中性点深度ln的因素主要有：的因素主要有： 1）桩端持力层的刚度；）桩端持力层的刚度； 2）桩周土层的变形性质和应力历史；）桩周土层的变形性质和应力历史； 3）当当负负摩摩阻阻力力系系由由沉沉桩桩后后外外部部条条件件变变化化所所致致，则则条条件件变变化化幅度和范围愈大，

22、幅度和范围愈大，ln愈大；愈大； 4）桩的长径比愈小、截面刚度愈大，则）桩的长径比愈小、截面刚度愈大，则ln愈大；愈大； 5）在在桩桩承承受受荷荷载载过过程程中中，随随承承受受荷荷载载及及沉沉降降的的增增加加，ln逐逐渐变小。渐变小。 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94-94）推荐的推荐的ln值见表值见表5-3。355-115-11363. 单桩负摩阻力的计算单桩负摩阻力的计算 当降低地下水位时，位于降水后地下水位以下第当降低地下水位时，位于降水后地下水位以下第i 层土层土平均竖向有效压力：平均竖向有效压力： 当降低地下水位时，位于降水后地下水位以上第当降低地下水位时，位于降水后地下

23、水位以上第i 层土层土平均竖向有效压力：平均竖向有效压力： 当地面作用满布均布荷载时：当地面作用满布均布荷载时：（5-7） 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94-94）推荐采用有效应推荐采用有效应力法计算单桩负摩阻力标准值：力法计算单桩负摩阻力标准值：37桩侧总的负摩阻力桩侧总的负摩阻力(下拉荷载下拉荷载)Qn为：为： 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 137。 软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值软土或中等强度粘土可按下式估算负摩阻力标准值 ： 砂类土也可按下式估算负摩阻力标准值砂类土也可按下式估算负摩阻力标准值 ：（5-9） （5-8） （5-10） 384. 消减

24、与避免负摩阻力的技术措施消减与避免负摩阻力的技术措施 主要有降低摩擦法、隔离法、预处理等方法。主要有降低摩擦法、隔离法、预处理等方法。 （1）桩侧涂层法；）桩侧涂层法； （2）预钻孔法；）预钻孔法； （3）双重套管法；）双重套管法； （4）设置消减负摩阻桩群法；）设置消减负摩阻桩群法；（5）地基处理法；）地基处理法； （6）其他方法。）其他方法。395.3 单桩的竖向承载力单桩的竖向承载力 确定原则确定原则5.3.1 按材料强度确定按材料强度确定 5.3.2 按单桩竖向抗压静载试验确定按单桩竖向抗压静载试验确定 5.3.3 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 5.3.4 按静力触探法

25、确定按静力触探法确定 5.3.5 按经验公式法确定按经验公式法确定 5.3.6 按动力试桩法确定按动力试桩法确定 5.3.7 桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力 5.3.8 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 40 按按建建筑筑桩桩基基规规范范，确确定定单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力标标准准值需满足下列规定：值需满足下列规定： 一一级级建建筑筑桩桩基基应应采采用用现现场场静静载载荷荷试试验验，并并结结合合静静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定； 二二级级建建筑筑桩桩基基应应根根据据静静力力触触探探、标标准准贯贯入入、经经验验参参数数等等估估算算

26、，并并参参照照地地质质条条件件相相同同的的试试桩桩资资料料综综合合确确定定。无无可可参参照照的的试试桩桩资资料料或或地地质质条条件件复复杂杂时时，应应由由现现场场静静载载荷荷试验确定；试验确定； 三三级级建建筑筑桩桩基基，如如无无原原位位测测试试资资料料，可可利利用用承承载载力经验参数估算。力经验参数估算。 单桩承载力的确定原则单桩承载力的确定原则41 按按材材料料强强度度确确定定单单桩桩竖竖向向承承载载力力时时，可可将将桩桩视视为为轴轴心心受受压压杆杆件件，根根据据桩桩材材按按现现行行混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范或或钢钢结结构设计规范构设计规范计算。对于钢筋混凝土桩：计算。对于钢筋混

27、凝土桩： 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 138。 5.3.1 按材料强度确定按材料强度确定（5-11）42 1. 静载荷试验装置及方法静载荷试验装置及方法 5.3.2 按单桩竖向抗压静载试验确定按单桩竖向抗压静载试验确定图图5-12 单桩静载荷试验的加载装置单桩静载荷试验的加载装置(a) 锚桩横梁反力装置；锚桩横梁反力装置； (b) 压重平台反力装置压重平台反力装置43 试试验验时时加加载载方方式式通通常常有有慢慢速速维维持持荷荷载载法法、快快速速维维持持荷荷载载法法、等等贯贯入入速速率率法法、等等时时间间间间隔隔加加载载法法以以及及循循环环加加载载法法等。工程中最常用的是慢速维持

28、荷载法。（等。工程中最常用的是慢速维持荷载法。（p. 139） 2. 终止加载条件终止加载条件 3. 按试验成果确定单桩承载力按试验成果确定单桩承载力 一一般般地地，根根据据静静载载试试验验可可以以得得到到桩桩的的荷荷载载、位位移移以以及及时时间间之之间间的的关关系系，据据此此可可以以作作出出各各种种分分析析曲曲线线，其其中中最最主主要要的的是是Q（荷荷载载）s（桩桩顶顶位位移移）曲曲线线和和slgt 曲曲线线，如如图图5-13和和5-14。根据这些分析曲线可以推求桩的承载力。根据这些分析曲线可以推求桩的承载力。 和和地地基基承承载载力力的的概概念念一一样样，桩桩的的承承载载力力通通常常也也用

29、用两两个个指标来表示，即桩的极限承载力和容许承载力。指标来表示，即桩的极限承载力和容许承载力。 44图图5-13 单桩单桩 Q-s 曲线曲线 图图5-14 单桩单桩 s-lgt 曲线曲线45 对对于于陡陡降降型型Q-s曲曲线线，可可取取曲曲线线发发生生明明显显陡陡降降的的起起始始点所对应的荷载为点所对应的荷载为Qu。 对对于于缓缓变变型型Q-s曲曲线线，一一般般可可取取s 4060mm对对应应的的荷荷载载值值为为Qu。对对于于大大直直径径桩桩可可取取s 0.030.06d(d为为桩桩端端直直径径)所所对对应应的的荷荷载载值值，(大大桩桩径径取取低低值值，小小桩桩径径取取高高值值)，对于细长桩对

30、于细长桩(l/d 80)，可取可取s 6080mm对应的荷载。对应的荷载。 此此外外，也也可可根根据据沉沉降降随随时时间间的的变变化化特特征征确确定定Qu，取取 s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值作为Qu。 测测出出每每根根试试桩桩的的极极限限承承载载力力值值Qui后后，可可通通过过统统计计确确定定单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值Quk。 46 首先，按式（首先，按式（5-12）计算）计算n根试桩的极限承载力平均值根试桩的极限承载力平均值 其其次次，按按式式（5-13）计计算算每每根根试试桩桩的的极极限限承承载载力力实实测

31、测值值与平均值之比，即与平均值之比，即 然后再按式（然后再按式（5-14）计算出标准差，即）计算出标准差，即 当当Sn0.15时时，取取Quk=Qum；当当Sn0.15时时，取取Quk= Qum。 为折减系数，为折减系数， 可根据变量可根据变量 i查查桩基规范桩基规范确定。确定。 （5-12）（5-13）（5-14）47 国国外外广广泛泛采采用用以以土土力力学学原原理理为为基基础础的的单单桩桩极极限限承承载载力力公公式。式。 Qu Qsu Qpu (G Apl) (5-15) G表表示示桩桩的的重重力力， Apl为为与与桩桩同同体体积积的的土土重重，如如假假设设其其值等于桩重值等于桩重G，故上

32、式可简化为：故上式可简化为： Qu Qsu Qpu (5-16) 关关于于Qsu与与Qpu的的详详细细计计算算，国国外外学学者者作作了了较较多多研研究究，也也提提出出了了不不少少计计算算公公式式，此此处处不不多多介介绍绍。但但应应注注意意到到公公式式（5-16）与后面的经验公式有内在的联系。）与后面的经验公式有内在的联系。5.3.3 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定48 静静力力触触探探与与桩桩打打入入土土中中的的过过程程基基本本相相似似，所所以以可可把把静静力力触触探探近近似似看看成成是是小小尺尺寸寸打打入入桩桩的的现现场场模模拟拟试试验验。建建筑筑桩桩基基规规范范提提出出，当当

33、按按双双桥桥探探头头静静力力触触探探资资料料确确定定混混凝凝土土预预制制桩桩单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力标标准准值值Quk时时，对对于于粘粘性性土土、粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算：粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算： Quk qcAp uli i fsi (5-18) 粘性土和粉土粘性土和粉土 i 10.04（fsi）-0.55 (5-19) 砂性土：砂性土： i 5.05（fsi）-0.45 (5-20) 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 142。 5.3.4 按静力触探法确定按静力触探法确定49 1. 一般预制桩及中小直径灌注桩一般预制桩及中小直径灌注桩 对对

34、预预制制桩桩和和直直径径d800mm的的灌灌注注桩桩，单单桩桩竖竖向向极极限限承承载力标准值载力标准值Quk可按下式计算：可按下式计算： （5-21） 各符号的含义见各符号的含义见p. 143，注意表，注意表5-65-8的查用方法。的查用方法。 2. 大直径灌注桩大直径灌注桩 大直径桩的侧阻及端阻要考虑尺寸效应。大直径桩的侧阻及端阻要考虑尺寸效应。 （5-22） 式式中中各各符符号号的的含含义义见见p.143。对对于于混混凝凝土土护护壁壁的的大大直直径径挖挖孔桩，计算单桩竖向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。孔桩，计算单桩竖向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。 5.3.5 按经验公式法确定按经

35、验公式法确定 50 3. 嵌岩桩嵌岩桩这这里里所所说说的的嵌嵌岩岩桩桩是是指指下下端端嵌嵌入入中中等等风风化化、微微风风化化或或新鲜基岩中的桩。新鲜基岩中的桩。 嵌嵌岩岩桩桩单单桩桩极极限限承承载载力力标标准准值值由由桩桩周周土土总总侧侧阻阻力力、嵌嵌岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成，并可按下式计算：岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成，并可按下式计算： Quk Qsk Qrk Qpk =u si qsik li u r frc hr p frc Ap （5-23） 式式中中各各符符号号的的含含义义见见p.146。（公公式式（5-23）说说明明和和表表5-10中的中的 应改为应改为 ）51 5-1

36、1 提示：提示：1：暂不计算竖向承载力设计值；：暂不计算竖向承载力设计值； 2：按：按5.3.5的方法计算。的方法计算。习习 题题 52 动动力力试试桩桩法法是是应应用用振振动动理理论论和和应应力力波波理理论论来来确确定定单单桩桩竖竖向向承承载载力力以以及及检检验验桩桩身身完完整整性性的的一一种种方方法法。其其最最大大的的优优点是点是速度快、成本低，可对工程桩进行大量的普查速度快、成本低，可对工程桩进行大量的普查。 目目前前的的动动力力试试桩桩法法种种类类繁繁多多。一一般般将将其其分分为为高高应应变变和和低低应应变变两两大大类类。国国内内外外普普遍遍采采用用高高应应变变法法测测定定桩桩的的极极

37、限限承承载力，而用低应变法检测桩的质量和完整性。载力，而用低应变法检测桩的质量和完整性。 低低应应变变法法在在我我国国应应用用极极为为广广泛泛，约约有有90%的的检检测测单单位位采用低应变法，每年检测的桩数在采用低应变法，每年检测的桩数在4万根以上。万根以上。 5.3.6 按动力试桩法确定按动力试桩法确定 535.3.7 桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力 主要承受竖向抗拔荷载的桩称竖向抗拔桩。主要承受竖向抗拔荷载的桩称竖向抗拔桩。影影响响抗抗拔拔桩桩极极限限承承载载力力的的因因素素主主要要有有桩桩周周土土的的土土类类、土土层层的的形形成成条条件件、桩桩的的长长度度、桩桩的的类类型型和和施施工工方方

38、法法、桩桩的的加载历史和荷载的特点等加载历史和荷载的特点等 1. 单桩抗拔静载试验单桩抗拔静载试验抗抗拔拔试试验验也也有有多多种种方方法法，例例如如慢慢速速维维持持荷荷载载法法、等等时时间间间间隔隔法法、连连续续上上拔拔法法和和循循环环加加载载法法等等可可以以根根据据需需要要加加以以选用。选用。 更详细的情况请见规范和手册。更详细的情况请见规范和手册。54 2. 经验公式经验公式 （1）单单桩桩或或群群桩桩基基础础呈呈非非整整体体性性破破坏坏时时，基基桩桩的的抗抗拔拔极限承载力标准值计算式为：极限承载力标准值计算式为： （5-24） （2）群群桩桩基基础础呈呈整整体体性性破破坏坏时时，基基桩桩

39、的的抗抗拔拔极极限限承承载载力标准值计算式为：力标准值计算式为： （5-25） 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 149和和p. 150。 55 地地基基规规范范规规定定，单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值的的确确定定应应符合下列规定：符合下列规定： （1）单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值应应通通过过单单桩桩竖竖向向静静载载试试验验确确定定。在在同同一一条条件件下下的的试试桩桩数数量量，不不宜宜少少于于总总桩桩数数的的1%，且且不不应应少少于于3根根。单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值取取单单桩桩竖竖向向静载荷试验所得单桩竖向极限承载力除以安全系数静载荷试验所得单桩

40、竖向极限承载力除以安全系数2 。 当当桩桩端端持持力力层层为为密密实实砂砂卵卵石石或或其其他他承承载载力力类类似似的的土土层层时时，对对单单桩桩承承载载力力很很高高的的大大直直径径端端承承型型桩桩，可可采采用用深深层层平平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。 5.3.8 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 56（2）地地基基基基础础设设计计等等级级为为丙丙级级的的建建筑筑物物，可可采采用用静静力触探及标贯试验参数确定力触探及标贯试验参数确定Ra值。值。 （3）初初步步设设计计时时单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值Ra可可按按下下式式估算：估算：

41、Ra = qpa Ap + uqsia li （5-26） 当当桩桩端端嵌嵌入入完完整整及及较较完完整整的的硬硬质质岩岩中中时时，可可按按下下式式估估算单桩竖向承载力特征值：算单桩竖向承载力特征值： Ra=qpa Ap （5-27）（4）嵌嵌岩岩灌灌注注桩桩桩桩端端以以下下三三倍倍桩桩径径范范围围内内应应无无软软弱弱夹夹层层、断断裂裂破破碎碎带带和和洞洞穴穴分分布布；并并应应在在桩桩底底应应力力扩扩散散范范围围内无岩体临空面。内无岩体临空面。 57 地地基基规规范范所所称称的的单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值是是表表示示正正常常使使用用状状态态下下的的单单桩桩竖竖向向承承载载力力值值；

42、而而建建筑筑桩桩基基规规范范的的单单桩桩竖竖向向承承载载力力设设计计值值是是指指单单桩桩在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下到到达达破破坏坏状状态态前前或或出出现现不不适适于于继继续续承承载载的的变变形形时时所所对对应应的的最最大大荷荷载载（即即单单桩桩竖竖向向极极限限承承载载力力）经经分分项项系系数数处处理理后后得得到到的的承承载载力力值值。此此外外，两两者者在在荷荷载载取取值值中中也也存存在在一一定定差差别别，按按单单桩桩竖竖向向承承载载力力特特征征值值设设计计应应取取荷荷载载效效应应的的标标准准组组合合，而而按按单单桩桩竖竖向向承承载载力力设设计计值值计计算算时时则则取取荷荷载载效效应应的的

43、基基本本组组合合。（p. 150） 585.4 单桩的水平承载力单桩的水平承载力 单桩水平承载力的确定原则单桩水平承载力的确定原则5.4.1 水平荷载作用下单桩的工作特点水平荷载作用下单桩的工作特点 5.4.2 单桩水平静载试验单桩水平静载试验 5.4.3 横向受荷桩的理论分析横向受荷桩的理论分析 59单单桩桩水水平平（横横向向）承承载载力力的的大大小小主主要要取取决决于于桩桩身身的的强强度度、刚刚度度、桩桩周周土土的的性性质质、桩桩的的入入土土深深度度以以及及桩桩顶顶的的约约束束条条件件等等因因素素。目目前前确确定定单单桩桩水水平平承承载载力力的的途途径径有有两两类类：一一类类是是通通过过水

44、水平平静静载载荷荷试试验验，另另一一类类是是通通过过理理论论计计算算，二二者者中以前者更为可靠。中以前者更为可靠。对对于于受受横横向向荷荷载载较较大大的的一一级级建建筑筑物物桩桩基基，单单桩桩的的横横向向承载力设计值应通过单桩水平静载荷试验确定。承载力设计值应通过单桩水平静载荷试验确定。 单桩水平承载力的确定原则单桩水平承载力的确定原则60 单单桩桩承承受受水水平平荷荷载载作作用用而而不不破破坏坏的的能能力力称称为为单单桩桩的的水水平承载力，也称为桩的横向承载力。平承载力，也称为桩的横向承载力。竖竖直直桩桩的的水水平平承承载载力力主主要要依依靠靠周周围围土土体体的的水水平平支支承承力力。短短桩

45、桩在在水水平平荷荷载载作作用用下下整整个个桩桩身身易易被被推推倒倒或或发发生生倾倾斜斜，故故桩桩的的水水平平承承载载力力很很低低。长长桩桩为为一一细细长长的的杆杆件件，在在水水平平荷荷载载作作用用下下，桩桩将将形形成成一一端端嵌嵌固固的的地地基基梁梁，桩桩的的变变形形呈呈波波浪浪状状，沿沿桩桩长长向向深深处处逐逐渐渐消消失失。如如果果水水平平荷荷载载过过大大，桩桩将将会会在在土土中中某某处处折折断断。因因此此，长长桩桩的的水水平平承承载载力力由由桩桩的的水水平平位位移移和和桩桩身身弯弯矩矩所所控控制制，而而短短桩桩则则为为水水平平位位移移和和倾倾斜斜控控制制。（见见图图5-15） 5.4.1

46、水平荷载作用下单桩的工作特点水平荷载作用下单桩的工作特点 61竖竖直直单单桩桩的的水水平平承承载载力力远远小小于于其其竖竖向向承承载载力力，对对高高桩桩码码头头这这类类以以承承受受水水平平荷荷载载为为主主或或其其它它承承受受较较大大水水平平荷荷载载的的建建筑筑物物，仅仅用用竖竖直直桩桩既既不不合合适适也也不不经经济济，这这时时可可考考虑虑采采用用斜斜桩桩或或叉叉桩桩来来承承担担水水平平荷荷载载。教教材材中中列列出出了了具具体体建建议议。 （p. 151） 图图5-15 竖直桩受水平力作用竖直桩受水平力作用62 1. 试验装置试验装置 5.4.2 单桩水平静载试验单桩水平静载试验 图图5-16

47、单桩静载荷试验的加载装置单桩静载荷试验的加载装置63 2. 试验方法试验方法一般采用单向多循环加卸载法一般采用单向多循环加卸载法 。（。（p. 152） 3. 终止加载条件终止加载条件（p. 152） 4. 水平承载力的确定水平承载力的确定 一一般般地地，根根据据静静载载试试验验可可以以得得到到桩桩的的荷荷载载、位位移移以以及及时时间间之之间间的的关关系系，据据此此可可以以作作出出各各种种分分析析曲曲线线，其其中中最最主主要要的的是是桩桩顶顶水水平平荷荷载载 时时间间 桩桩顶顶水水平平位位移移（H0 t x0）曲曲线线（图图5-17），水水平平荷荷载载 位位移移梯梯度度（H0 x0/ H0）曲

48、曲线线（图图5-18）和和水水平平荷荷载载 位位移移（H0 x0）曲曲线线，当当具具有有桩桩身身应应力力量量测测资资料料时时，尚尚应应绘绘制制应应力力沿沿桩桩身身分分布布图图及及水水平平荷荷载载与最大弯距截面钢筋应力（与最大弯距截面钢筋应力（H0 g）曲线（图曲线（图5-19） 。 64图图5-17 水平静载荷试验水平静载荷试验H0 t x0曲线曲线 65图图5-18 单桩的单桩的H0 x0/ H0曲线曲线 图图5-19 单桩的单桩的H0 g曲线曲线 66 上上述述曲曲线线中中通通常常有有两两个个特特征征点点，所所对对应应的的桩桩顶顶水水平平荷荷载载称为临界荷载称为临界荷载Hcr和极限荷载和极

49、限荷载Hu（亦即单桩水平极限承载力）。亦即单桩水平极限承载力）。Hcr是是相相当当于于桩桩身身开开裂裂、受受拉拉区区混混凝凝土土退退出出工工作作时时的的桩桩顶顶水水平平力力，一一般般可可取取：. H0 t x0曲曲线线出出现现明明显显变变化化的的前前一一级级荷荷载载；. H0 x0/ H0曲曲线线的的第第一一直直线线段段的的终终点点或或logH0logx0曲曲线线拐拐点点所所对对应应的的荷荷载载；. H0 g曲曲线线第第一一突突变变点对应的荷载。点对应的荷载。 Hu相相当当于于桩桩身身应应力力达达到到强强度度极极限限时时的的桩桩顶顶水水平平力力，一一般般可可取取：. H0 t x0曲曲线线明明

50、显显陡陡降降的的前前一一级级荷荷载载或或水水平平位位移移包包络络线线向向下下凹凹曲曲时时的的前前一一级级荷荷载载；. H0 x0/ H0曲曲线线第第二二直直线线段段终终点点所所对对应应的的荷荷载载；. 桩桩身身折折断断或或钢钢筋筋应应力力达达到到流流限限的前一级荷载。的前一级荷载。 67根据水平静载试验，单桩水平承载力设计值根据水平静载试验，单桩水平承载力设计值Rh为：为： （5-28）式中式中 称为水平抗力分项系数，取为称为水平抗力分项系数，取为1.6。对对于于钢钢筋筋混混凝凝土土预预制制桩桩、钢钢桩桩和和桩桩身身全全截截面面配配筋筋率率不不小小于于0.65%的的灌灌注注桩桩，也也可可根根据

51、据水水平平静静载载荷荷试试验验结结果果，取取地地面面处处水水平平位位移移为为10mm（对对于于水水平平位位移移敏敏感感的的建建筑筑物物取取6mm）所所对对应应的的荷荷载载为为单单桩桩水水平平承承载载力力设设计计值值Rh。对对于于桩桩身身配配筋筋率率小小于于0.65%的的灌灌注注桩桩，可可取取水水平平静静载载试试验验的的临临界界荷荷载载作作为为单单桩桩水水平平承承载载力力设设计计值值Rh。此此外外，当当验验算算地地震震作作用用的的水水平平承承载载力力时时，上上述述承承载载力力设设计计值值应应提提高高25%。（p. 154） 685.4.3 横向受荷桩的理论分析横向受荷桩的理论分析 1. 桩的挠曲

52、线微分方程桩的挠曲线微分方程设设单单桩桩在在桩桩顶顶竖竖向向荷荷载载No、水水平平荷荷载载Ho、弯弯矩矩Mo和和地地基基水水平抗力作用下产生挠曲，其弹性挠曲线微分方程为：平抗力作用下产生挠曲，其弹性挠曲线微分方程为： （5-30）由由于于N0的的影影响响很很小小，所所以以可可以以忽忽略略 一一项项，上上式式改改写写为：为：（1）式中的式中的p 是土层对桩的水平抗力，是求解的关键因素。是土层对桩的水平抗力，是求解的关键因素。 69通常假定通常假定p 服从下列规律服从下列规律（5-29） 其中其中 kh kzn （2） 可可以以看看出出，（5-29）与与Winkler地地基基模模型型十十分分近近似

53、似，差差别别主主要要在在于于：.（5-29）反反映映了了土土的的水水平平性性质质，而而Winkler地地基基模模型型则则反反映映的的是是地地基基土土的的竖竖向向性性质质；.Winkler地地基基模模型中的型中的k是一个常数。是一个常数。桩桩侧侧土土的的水水平平抗抗力力系系数数（地地基基系系数数） kh如如何何沿沿桩桩身身分分布布，是是国国内内外外学学者者长长期期以以来来研研究究的的课课题题，目目前前仍仍在在不不断断探探讨讨中。目前一般认为与土的种类和桩的入土深度有关。中。目前一般认为与土的种类和桩的入土深度有关。对对kh的的分分布布所所作作的的假假定定不不同同，就就区区分分为为不不同同的的计计

54、算算分分析析方法，采用较多的有以下几种：方法，采用较多的有以下几种： 70图图5-20 地基水平抗力系数的分布图式地基水平抗力系数的分布图式(a) 常数法；常数法； (b) k法；法； (c) m法；法； (d) c法法71实实测测资资料料表表明明，当当桩桩的的水水平平位位移移较较大大时时，m法法的的计计算算结结果果比比较较接接近近实实际际；而而当当水水平平位位移移较较小小时时，c法法比比较较接接近近实实际际。下下面对面对m法法求解桩的内力和位移的主要内容作一简单介绍。求解桩的内力和位移的主要内容作一简单介绍。 m法法假假定定地地基基水水平平抗抗力力系系数数随随深深度度呈呈线线性性增增加加，即

55、即n 1，于于是是有有kh=mz，这这里里m为为比比例例系系数数。将将上上列列结结果果代代入入（2）式式和（和（1）式，得到桩的挠曲线微分方程式）式，得到桩的挠曲线微分方程式 ： （5-31）令令 （5-32）72将式（将式（5-32）代入（）代入（5-31），得：），得：（5-33） 这这就就是是桩桩身身挠挠曲曲微微分分方方程程的的标标准准形形式式，式式中中的的 称称为为桩桩的横向变形系数，单位是的横向变形系数，单位是m-1 。 上上式式已已有有幂幂级级数数解解答答，如如已已知知桩桩的的边边界界条条件件，可可以以求求得得桩桩身身各各截截面面的的位位移移、内内力力和和该该位位置置的的土土抗抗力

56、力。教教材材中中列列出出了了一种简捷算法的公式：一种简捷算法的公式：位移位移 （5-34） 73转角转角 （5-35）弯矩弯矩 （5-36）剪力剪力 （5-37） 水平抗力水平抗力 （5-38）式式中中 均均为为无无量量纲纲系系数数，可可从从有有关关设设计计规规范范或或手手册册查查用用。表表5-13列列出出了了长长桩桩的的计计算算系系数数值值。按按上上式式计计算算出的单桩水平抗力、内力和变形随深度的变化见图出的单桩水平抗力、内力和变形随深度的变化见图5-21。 74图图5-21 单桩内力与变位曲线单桩内力与变位曲线(a) 挠曲挠曲x分布分布; (b) 弯矩弯矩M分布分布; (c) 剪力剪力V分

57、布分布; (d) 水平抗力水平抗力p分布分布75按按m法法进进行行计计算算时时，比比例例系系数数m宜宜通通过过水水平平静静载载试试验验确确定定。如如无无试试验验资资料料时时可可参参考考表表5-14所所列列数数值值。另另外外，如如果果桩桩侧侧有有几几层层土土组组成成时时，应应求求出出主主要要影影响响深深度度2（d+1）范范围围内内的的m值值加加权权平平均均（对对kh的的分分布布面面积积加加权权），作作为为整整个个深深度度的的m值。教材中列出了三层土时的计算公式，可供实际工作参考。值。教材中列出了三层土时的计算公式，可供实际工作参考。 2. 桩顶的水平位移桩顶的水平位移 通通常常以以桩桩的的换换算

58、算长长度度 l来来区区分分桩桩的的长长短短，对对 l 4.0的的桩桩称为长桩或柔性桩，称为长桩或柔性桩， l 2.5的桩称为短桩或刚性桩的桩称为短桩或刚性桩。由由表表5-13查查换换算算深深度度 z=0时时的的Ax和和Bx值值，代代入入式式（5-34）可求得长桩桩顶的水平位移。）可求得长桩桩顶的水平位移。短短桩桩的的桩桩顶顶水水平平位位移移可可根根据据桩桩的的换换算算长长度度和和桩桩端端支支承承条条件，由表件，由表5-15查得位移系数查得位移系数Ax和和Bx，再，再由式（由式（5-34）求得。）求得。 763. 桩身最大弯矩及其位置桩身最大弯矩及其位置 首先计算如下系数首先计算如下系数 （5-

59、39） 由由系系数数CI从从表表5-16查查得得相相应应于于最最大大弯弯矩矩的的换换算算深深度度 ，（ = z ），），于是求得最大弯矩的深度：于是求得最大弯矩的深度： （5-40） 由由系系数数从从表表5-16查查得得相相应应的的系系数数CII，桩桩身身最最大大弯弯矩矩按按下式计算：下式计算： （5-41） 表表5-16适合于适合于 l 4.0即桩长即桩长l 4.0/ 的长桩。的长桩。 775.5 群桩基础的变形和桩顶内力计算群桩基础的变形和桩顶内力计算5.5.1 单桩刚度系数单桩刚度系数5.5.2 高承台桩基础的平面分析高承台桩基础的平面分析5.5.3 低承台桩基础的平面分析低承台桩基础的

60、平面分析5.5.4 桩顶内力的简化计算法桩顶内力的简化计算法5.5.5 桩身内力和桩侧土抗力计算桩身内力和桩侧土抗力计算78单单桩桩的的刚刚度度系系数数指指当当桩桩顶顶仅仅发发生生某某一一单单一一形形态态的的单单位位位位移移时时相相应应的的桩桩顶顶作作用用力力，平平面面分分析析时时所所涉涉及及到到的的单单桩桩刚刚度度系系数数一一共共有有4个个，分分别别以以 1、 2、 3和和 4表表示示，其其力力学学意意义义可可形形象地以图象地以图5-22表示。表示。5.5.1 单桩刚度系数单桩刚度系数79（a）单桩的轴向刚度系数）单桩的轴向刚度系数 1 （b）单桩的横向刚度系数）单桩的横向刚度系数 2、 3

61、和和 4 图图5-22 单桩刚度系数的力学意义单桩刚度系数的力学意义 3 2 3 4801. 单桩的轴向刚度系数单桩的轴向刚度系数单桩的轴向刚度系数单桩的轴向刚度系数 1可按下列公式求得可按下列公式求得（5-42）公式（公式（5-42）的推导过程如下：）的推导过程如下：如如图图5-22a，桩桩顶顶的的轴轴向向位位移移s0等等于于桩桩身身的的弹弹性性压压缩缩量量se与桩底的土层压缩量与桩底的土层压缩量sb之和，即有之和，即有s0=se+sb （5-43）81先先分分析析se，假假定定桩桩侧侧摩摩阻阻力力的的作作用用规规律律为为f(z)，则则地地面面以以上的桩身轴力为上的桩身轴力为N0，地面以下，

62、地面以下z深度处的桩身轴力为深度处的桩身轴力为桩身的弹性压缩量为桩身的弹性压缩量为 （5-45）可可以以看看出出，se决决定定于于f(z)的的分分布布模模式式。下下面面讨讨论论几几种种简简单单情形。情形。对对于于端端承承桩桩，假假设设桩桩侧侧摩摩阻阻力力f(z)为为零零，于于是是由由（5-45）式积分得到式积分得到82对对于于摩摩擦擦型型钻钻挖挖孔孔灌灌注注桩桩，假假设设桩桩侧侧摩摩阻阻力力f(z)沿沿桩桩身身为为均均匀匀分分布布且且桩桩端端的的轴轴向向力力为为零零（图图5-23a），由由（5-45）式式积积分得到分得到 对对于于摩摩擦擦型型预预制制桩桩，假假设设桩桩侧侧摩摩阻阻力力f(z)为

63、为上上小小下下大大的的三三角角形形分分布布且且桩桩端端的的轴轴向向力力为为零零，如如图图5-23b，由由（5-45）式式积分得到积分得到 83（a）钻挖孔灌注桩的摩阻力分布模式）钻挖孔灌注桩的摩阻力分布模式 b）预制桩的摩阻力分布模式）预制桩的摩阻力分布模式图图5-23摩擦桩桩侧摩阻力的两种假设分布模式摩擦桩桩侧摩阻力的两种假设分布模式 f(z)f(z)84将上述三种情况合并在一起，写成将上述三种情况合并在一起，写成 （5-46） 在在上上式式中中，对对于于端端承承桩桩， =1；对对于于摩摩擦擦型型钻钻挖挖孔孔灌灌注注桩桩， =1/2；对对于于摩摩擦擦型型预预制制桩桩， =2/3。在在上上述述

64、推推导导过过程程中中，摩摩阻阻力力的的分分布布模模式式是是人人为为假假定定的的，这这与与实实际际情情况况有有一一定定差差距距，所以计算结果是近似的。所以计算结果是近似的。 推推求求桩桩端端土土的的压压缩缩量量时时假假设设桩桩侧侧摩摩阻阻力力的的影影响响可可用用一一应应力力扩扩散散角角加加以以考考虑虑，并并且且认认为为桩桩端端土土层层符符合合文文克克勒勒弹弹性性地地基基的假设，于是可将的假设，于是可将sb写为写为 （5-47） 85图图5-24sb的计算图示的计算图示 86将式（将式（5-46）和式（）和式（5-47）代入式（）代入式（5-43），得到），得到令令s0=1，相相应应的的N0即即为

65、为桩桩的的轴轴向向刚刚度度系系数数 1，由由此此得得到到公式（公式（5-42）。）。 对对土土质质地地基基，一一般般取取竖竖向向地地基基系系数数C0=m0l，但但不不小小于于10m0，式式中中的的m0称称为为桩桩端端土土的的竖竖向向地地基基系系数数的的比比例例系系数数，最最好好通通过过静静载载试试验验确确定定。如如缺缺乏乏试试验验资资料料，也也可可取取m0=m，按按表表5-14或表或表5-17查取。查取。对对岩岩石石地地基基，当当岩岩石石试试样样的的单单轴轴极极限限抗抗压压强强度度R=1MPa时时，C0=300MPa/m；当当R 25MPa时时，C0=15000MPa/m；当当1MPaR6d，

66、且且各各桩桩端端的的压压力力扩扩散散线线不不相相交交于于硬硬持持力力层层中中时时（图图5-33b），即即硬硬持持力力层层厚厚度度 的的群群桩桩基基础础以以及及单单桩桩基基础础，应应作作单单桩桩冲冲剪剪破破坏坏考考虑虑 可可导导得得下下卧卧层顶面层顶面 z的表达式为：的表达式为：（5-78） 126图图5-33 软弱下卧层承载力的验算图示软弱下卧层承载力的验算图示(a) 整体冲剪破坏；整体冲剪破坏； (b)基桩冲剪破坏基桩冲剪破坏 127承承受受上上拔拔荷荷载载的的桩桩基基础础，应应按按下下列列公公式式同同时时验验算算群群桩桩基基础及其基桩的抗拔承载力：础及其基桩的抗拔承载力： （5-79） （

67、5-80）式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 176。此此外外，尚尚应应按按混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范GB 50010-2002验验算算桩桩身身的的抗抗拉拉承承载载力力，并并按按规规定定进进行行裂裂缝缝宽宽度度或或抗抗裂裂性性验验算算。 5.6.6 桩基竖向抗拔承载力验算桩基竖向抗拔承载力验算 128基桩的桩顶水平荷载设计值基桩的桩顶水平荷载设计值Hi应满足下式要求：应满足下式要求： （5-81） 式式中中 h为为群群桩桩效效应应综综合合系系数数，其其值值与与多多种种因因素素有有关关，可可查查建筑桩基规范建筑桩基规范确定。确定。 当当缺缺少少单单桩桩水水平平静静载载试试验验资资

68、料料时时,可可按按下下式式估估算算桩桩身身配筋率小于配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力设计值的灌注桩的单桩水平承载力设计值Rh： （5-82） 5.6.7 桩基水平承载力验算桩基水平承载力验算 129对对钢钢桩桩、预预制制桩桩和和桩桩身身配配筋筋率率大大于于0.65%的的灌灌注注桩桩，单桩水平承载力设计值按下式估算：单桩水平承载力设计值按下式估算：上列式中各符号的含义见上列式中各符号的含义见p. 177和和p. 178。（5-83）130群群桩桩中中任任一一基基桩桩的的下下拉拉荷荷载载标标准准值值 ，可可取取单单桩桩下下拉拉荷载荷载Qn乘以负摩阻力桩群桩效应系数乘以负摩阻力桩群桩效应

69、系数 n得到，即：得到，即： （5-84） 其中其中 （5-85） 对对于于单单桩桩基基础础，可可取取 n 1；当当计计算算所所得得的的 n 1时时，取取 n1。 当当考考虑虑桩桩侧侧负负摩摩阻阻力力，验验算算基基桩桩竖竖向向承承载载力力设设计计值值R时时，对对于于摩摩擦擦型型基基桩桩取取桩桩身身计计算算中中性性点点以以上上侧侧阻阻力力为为零零，按按下下式式验算基桩承载力：验算基桩承载力： 5.6.8 桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算 131oN R （5-72） 式中式中0和和N的意义与式（的意义与式（5-72）相同。）相同。 端端承承型型基基桩桩除除应应满满足足式式（5-72）要要求求外外

70、，尚尚应应计计入入下下拉荷载拉荷载 ，按下式验算基桩承载力：按下式验算基桩承载力： （5-86）上列式中各符号的含义见上列式中各符号的含义见p. 178。当当土土层层不不均均匀匀和和建建筑筑物物对对不不均均匀匀沉沉降降较较敏敏感感时时，尚尚应应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。 132桩基的沉降验算范围：桩基的沉降验算范围：.地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；.体体形形复复杂杂、荷荷载载不不均均匀匀或或桩桩端端以以下下存存在在软软弱弱土土层层的的设计等级为乙级的建筑物桩基；设计等级为乙级的建

71、筑物桩基；.摩擦型桩基。摩擦型桩基。 对对群群桩桩基基础础的的最最终终沉沉降降，工工程程上上实实用用的的计计算算方方法法是是基基于于单单向向固固结结理理论论的的分分层层压压缩缩总总和和法法，该该法法把把地地基基看看作作是是各各向向同同性性均均质质线线弹弹性性体体，地地基基内内的的应应力力分分布布采采用用布布辛辛内内斯斯克克（J. Boussinesq）应力解和明德林（应力解和明德林（R. Mindlin）应力解。应力解。5.6.9 桩基沉降验算桩基沉降验算 133建建筑筑桩桩基基规规范范推推荐荐的的方方法法称称等等效效作作用用分分层层总总和和法法：对对桩桩中中心心距距小小于于或或等等于于6倍倍

72、桩桩径径的的桩桩基基，其其等等效效作作用用面面位位于于桩桩端端平平面面；等等效效作作用用面面积积为为桩桩承承台台投投影影面面积积；等等效效作作用用附附加加应应力力p近近似似取取承承台台底底平平均均附附加加应应力力。等等效效作作用用面面以以下下的的应应力分布采用布氏解。桩基的最终沉降量表达式可为：力分布采用布氏解。桩基的最终沉降量表达式可为：（5-87） 式式中中各各符符号号的的含含义义见见p. 179。其其中中 为为经经验验系系数数； e为为桩桩基基等效沉降系数，按下式简化计算：等效沉降系数，按下式简化计算： （5-88） （5-89）134桩基沉降计算简图桩基沉降计算简图135上上述述沉沉降

73、降计计算算方方法法考考虑虑了了布布氏氏应应力力解解和和明明德德林林应应力力解解的的差差异异并并引引入入了了经经验验系系数数，考考虑虑上上比比较较完完善善，但但应应注注意意到到分分层层总总和和法法的的假假设设比比较较粗粗略略，加加上上土土性性的的复复杂杂，因因而而计计算算结结果果仍仍然然是是近近似似的的，所所以以对对于于重重要要的的大大型型建建筑筑应应进进行行长长期期观观测测并并注注意积累地区经验。意积累地区经验。 桩桩基基的的容容许许变变形形值值如如无无当当地地经经验验时时，可可按按地地基基规规范范的的规规定定采采用用，对对于于无无明明确确规规定定的的建建筑筑物物的的桩桩基基容容许许变变形形值

74、值，可可根根据据上上部部结结构构对对桩桩基基变变形形的的适适应应能能力力和和使使用用上上的的要要求求确确定定。另另外外根根据据工工程程经经验验，对对砌砌体体承承重重结结构构应应由由局局部部倾倾斜斜控控制制；对对框框架架结结构构和和单单层层排排架架结结构构由由相相邻邻柱柱基基的的沉沉降降差差控控制制；而而对对于于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。 1365-11 计算竖向承载力设计值计算竖向承载力设计值5-13 （要求：（要求：1. 按简化算法计算桩顶内力；按简化算法计算桩顶内力； 2. 检检算算单单桩桩竖竖向向承承载载力力是是否否满满足足设设计计要

75、要求求; 3. 暂不进行承台计算暂不进行承台计算。 提示：桩长自承台底面起算，土层自地面起算。）提示：桩长自承台底面起算，土层自地面起算。） 习习 题题 1375.7 桩基础设计桩基础设计 设计内容和步骤（设计内容和步骤（p. 180） 5.7.1 收集设计资料（略）收集设计资料（略） 5.7.2 桩型、桩长和截面尺寸选择（略）桩型、桩长和截面尺寸选择（略）5.7.3 桩数及桩位布置桩数及桩位布置 5.7.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算 5.7.5 承台设计承台设计 例题例题 138.收集有关资料；收集有关资料； .确定桩基持力层；确定桩基持力层； .选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构

76、造；选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造； .确定单桩承载力设计值；确定单桩承载力设计值； .拟定桩的数量和平面布置；拟定桩的数量和平面布置； .拟订承台的轮廓尺寸及承台底面标高；拟订承台的轮廓尺寸及承台底面标高； .验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；验算作用于单桩上的竖向和横向荷载； .验算承台尺寸及结构强度；验算承台尺寸及结构强度； .必必要要时时验验算算桩桩基基的的整整体体承承载载力力、沉沉降降量量和和软软弱弱下下卧卧层层的承载力；的承载力； .单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工图。单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工图。设计内容和步骤设计内容和步骤 1391. 桩的根数桩的根数 初初步

77、步估估算算桩桩数数时时，先先不不考考虑虑群群桩桩效效应应，根根据据单单桩桩竖竖向向承承载力设计值载力设计值R，当桩基为轴心受压时，桩数当桩基为轴心受压时，桩数n可按下式估算：可按下式估算： （5-90）偏偏心心受受压压时时，如如果果桩桩的的布布置置使使得得群群桩桩横横截截面面的的重重心心与与荷荷载载合合力力作作用用点点重重合合，桩桩数数仍仍可可按按上上式式确确定定。否否则则，应应将将上上式式确定的桩数增加确定的桩数增加1020。对对桩桩数数超超过过3根根的的非非端端承承群群桩桩基基础础，应应按按5.6节节求求得得基基桩桩承承载载力力设设计计值值后后重重新新估估算算桩桩数数。如如有有必必要要，还

78、还要要通通过过桩桩基基软软弱下卧层承载力和桩基沉降验算才能最终确定。弱下卧层承载力和桩基沉降验算才能最终确定。 5.7.3 桩数及桩位布置桩数及桩位布置 140承承受受水水平平荷荷载载的的桩桩基基，桩桩数数还还应应满满足足桩桩水水平平承承载载力力的的要要求求。此此时时，可可粗粗略略地地以以各各单单桩桩水水平平承承载载力力之之和和作作为为桩桩基基的的水水平承载力，其结果偏于安全。平承载力，其结果偏于安全。 此此外外，在在层层厚厚较较大大的的高高灵灵敏敏度度流流塑塑粘粘土土中中，不不宜宜采采用用桩桩距距小小而而桩桩数数多多的的打打入入式式桩桩基基，而而应应采采用用承承载载力力高高而而桩桩数数少少的

79、的桩基。桩基。2. 桩的中心距桩的中心距 一一般般桩桩的的最最小小中中心心距距应应符符合合表表5-24规规定定。对对于于大大面面积积桩桩群群，尤尤其其是是挤挤土土桩桩，桩桩的的最最小小中中心心距距还还应应按按表表列列数数值值适适当当加加大。大。 1413. 桩位的布置（桩位的布置（p. 183） 桩桩在在平平面面内内可可布布置置成成方方形形(或或矩矩形形)、三三角角形形和和梅梅花花形形（图图5-35a），条条形形基基础础下下的的桩桩，可可采采用用单单排排或或双双排排布布置置（图（图5-35b），），也可采用不等距布置。也可采用不等距布置。 142对于桩身混凝土和钢筋的构造要求（对于桩身混凝土和

80、钢筋的构造要求（p. 183）。）。 轴轴心心荷荷载载作作用用下下的的桩桩身身截截面面强强度度可可按按5.3节节方方法法计计算算；有有弯弯矩矩作作用用时时，可可先先按按5.4节节的的方方法法求求出出桩桩身身最最大大弯弯矩矩，再再根根据据混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范要要求求，按按偏偏心心受受压压确确定定桩桩身身截截面面所所需需的的主主筋筋面面积积，但但应应满满足足最最小小配配筋筋率率的的要要求求。必必要要时时还还应应验验算算桩桩身身的的裂裂缝缝宽宽度度或或采采取取专专门门的的防防护护措措施施，以以保保证桩基的耐久性。证桩基的耐久性。5.7.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算 143预预

81、制制桩桩除除了了满满足足上上述述计计算算之之外外，还还应应考考虑虑存存放放、运运输输、起起吊吊和和锤锤击击过过程程中中的的各各种种强强度度验验算算。设设计计吊吊点点位位置置时时应应按按吊吊点点间间的的正正弯弯矩矩和和吊吊点点处处的的负负弯弯矩矩相相等等的的条条件件确确定定，如如图图5-37所示。所示。用用锤锤击击法法沉沉桩桩时时，桩桩身身上上端端常常出出现现环环向向裂裂缝缝。设设计计计计算算时时一一般般要要求求锤锤击击过过程程中中产产生生的的压压应应力力应应小小于于桩桩身身材材料料的的抗抗压压强强度度设设计计值值；拉拉应应力力应应小小于于桩桩身身材材料料的的抗抗拉拉强强度度设设计计值值。设设计

82、计时时常常根根据据实实测测资资料料（例例如如高高应应变变法法）确确定定锤锤击击拉拉压压应应力力值值。无无实实测测资资料料时时可可按按建建筑筑桩桩基基规规范范建建议议的的经经验验公公式式及及表表格格取取值值。预预应应力力混混凝凝土土桩桩的的配配筋筋常常取取决决于于锤锤击击拉应力。拉应力。 144图图5-37 预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩的吊点位置和弯矩图 (a) (a) 双点起吊时；双点起吊时；(b) (b) 单点起吊时单点起吊时 145桩桩基基承承台台可可分分为为柱柱下下独独立立承承台台、柱柱下下或或墙墙下下条条形形承承台台（梁梁式式承承台台），以以及及筏筏板板承承台台和和箱箱形形承承台台等

83、等。承承台台的的作作用用是是将将桩桩联联结结成成一一个个整整体体，并并把把建建筑筑物物的的荷荷载载传传到到桩桩上上，因因而承台应有足够的强度和刚度。而承台应有足够的强度和刚度。 1. 外形尺寸及构造要求外形尺寸及构造要求 承承台台的的平平面面尺尺寸寸一一般般由由上上部部结结构构、桩桩数数及及布布桩桩形形式式决决定定。通通常常，墙墙下下桩桩基基做做成成条条形形承承台台，即即梁梁式式承承台台；柱柱下下桩桩基基宜宜采采用用板板式式承承台台（矩矩形形或或三三角角形形）如如图图5-38所所示示。其其剖剖面面形状可作成锥形、台阶形或平板形。形状可作成锥形、台阶形或平板形。 对承台的尺寸和配筋的一般要求见对

84、承台的尺寸和配筋的一般要求见p. 185。5.7.5 承台设计承台设计 146图图5-38 柱下独立桩基承台配筋示意柱下独立桩基承台配筋示意(a) 矩形承台；矩形承台；(b) 三桩承台三桩承台 1472. 承台的内力计算承台的内力计算 模模型型试试验验研研究究表表明明，柱柱下下独独立立桩桩基基承承台台（四四桩桩及及三三桩桩承承台台）在在配配筋筋不不足足的的情情况况下下将将产产生生弯弯曲曲破破坏坏，其其破破坏坏特特征征呈呈梁梁式式破破坏坏，破破坏坏时时屈屈服服线线如如图图5-39所所示示，最最大大弯弯矩矩产产生生于于屈服线处。根据极限平衡原理屈服线处。根据极限平衡原理，承台正截面弯矩计算如下：承

85、台正截面弯矩计算如下： 柱柱下下多多桩桩矩矩形形承承台台 计计算算截截面面取取在在柱柱边边和和承承台台高高度度变化处（杯口外侧或台阶边缘），按下式计算：变化处（杯口外侧或台阶边缘），按下式计算： Mx Ni yi My Ni xi式式中各符号的含义见中各符号的含义见p. 186。（5-91）148图图5-39 四桩承台弯曲破坏模式四桩承台弯曲破坏模式 149图图5-40 矩形承台矩形承台 图图5-41 三桩三角形承台三桩三角形承台 150 柱柱下下三三桩桩三三角角形形承承台台 计计算算截截面面应应取取在在柱柱边边（图图5-41），弯矩按下式计算：），弯矩按下式计算： My Nx x Mx Ny

86、 y 当当计计算算截截面面不不与与主主筋筋方方向向正正交交时时（例例如如三三角角形形承承台台），须对主筋方向角进行换算。须对主筋方向角进行换算。 柱柱下下或或墙墙下下条条形形承承台台梁梁 弯弯矩矩一一般般可可按按弹弹性性地地基基梁梁进进行行分分析析，地地基基的的计计算算模模型型应应根根据据地地基基土土层层的的特特性性选选取取。通通常常可可采采用用文文克克尔尔假假定定，将将基基桩桩视视为为弹弹簧簧支支承承，其其刚刚度度系系数数可可由由静静载载荷荷试试验验的的Qs曲曲线线确确定定，具具体体可可参参见见有有关关文文献献。当当桩桩端端持持力力层层较较硬硬且且桩桩柱柱轴轴线线不不重重合合时时，可可视视桩

87、桩为为不不动动支支座，按连续梁计算。座，按连续梁计算。 （5-92）1513. 承台厚度及强度计算承台厚度及强度计算 承承台台的的强强度度计计算算包包括括受受冲冲切切、受受剪剪切切、局局部部承承压压及及受受弯弯计计算算。承承台台厚厚度度一一般般按按抗抗冲冲切切和和抗抗剪剪切切条条件件确确定定，通通常常可可先先按按抗抗冲冲切切计计算算，再再按按抗抗剪剪切切复复核核；承承台台配配筋筋通通常常按按抗抗弯条件确定弯条件确定。 受冲切计算受冲切计算 承承台台的的冲冲切切破破坏坏方方式式可可分分为为沿沿柱柱（墙墙）边边的的破破坏坏和和单单一一基基桩桩对对承承台台的的冲冲切切破破坏坏两两类类。柱柱边边冲冲切

88、切破破坏坏锥锥体体斜斜面面与与承承台台底底面面的的夹夹角角大大于于或或等等于于45 ，该该斜斜面面的的上上边边界界位位于于柱柱与与承承台台交交接接处处或或承承台台变变阶阶处处，下下边边界界位位于于相相应应的的桩桩顶顶内内边边缘处（图缘处（图5-42）。）。对于柱下矩形承台，验算时应满足：对于柱下矩形承台，验算时应满足： 152o Fl ft um ho （5-93）Fl F Ni （5-94）（5-95） 对对于于圆圆柱柱及及圆圆桩桩，计计算算时时应应将将截截面面换换算算成成方方柱柱或或方方桩桩，取换算柱或桩截面边宽取换算柱或桩截面边宽bp 0.8d。柱下矩形独立承台受柱冲切时可按下列公式计算

89、：柱下矩形独立承台受柱冲切时可按下列公式计算：oFl 2 ox(bc aoy) oy(hc aox) ft ho （5-96）式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 187。153图图5-42 柱下承台的冲切柱下承台的冲切154对对位位于于柱柱（墙墙）冲冲切切破破坏坏锥锥体体以以外外的的基基桩桩，尚尚应应考考虑虑单桩对承台的冲切作用。单桩对承台的冲切作用。以以下下仅仅给给出出四四桩桩（含含四四桩桩以以上上）承承台台受受角角桩桩冲冲切切的的承承载力计算公式如下：载力计算公式如下： 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 188。（5-97）155156 受剪切计算受剪切计算 桩桩基基承承台台

90、斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力计计算算同同一一般般的的钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁板板结结构构，但但由由于于桩桩基基承承台台多多属属小小剪剪跨跨比比（ 1.40）情情况况，故故需需将将混混凝凝土土结结构构所所限限制制的的剪剪跨跨比比（1.403.00）延延伸伸到到0.3的范围。的范围。 桩桩基基承承台台的的剪剪切切破破坏坏面面为为一一通通过过柱柱（墙墙）边边与与桩桩边边连连线线所所形形成成的的斜斜截截面面。当当柱柱（墙墙）外外有有多多排排桩桩形形成成多多个个剪剪切切斜截面时斜截面时，对每一个斜截面都应进行受剪承载力计算。对每一个斜截面都应进行受剪承载力计算。 下下面面仅仅介介绍绍柱柱下下等等厚厚

91、度度承承台台的的计计算算。其其斜斜截截面面受受剪剪承承载力可按下列公式计算：载力可按下列公式计算： oV fc bo ho （5-98） 157当当1.4 3.0时时 当当0.3 1.4时时 式中各符号的含义见式中各符号的含义见p. 189。 （5-99b）（5-99a）158图图5-44 承台斜截面受剪计算承台斜截面受剪计算 159 局部受压计算局部受压计算 对对于于柱柱下下桩桩基基承承台台，当当混混凝凝土土强强度度等等级级低低于于柱柱的的强强度度等等级级时时，应应按按现现行行混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范(GB 50010-2002)验验算算承承台台的的局局部部受受压压承承载载力力。

92、当当需需要要进进行行承承台台的的抗抗震震验验算算时时，尚尚应应根根据据现现行行建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范的的规规定定对对承承台的受弯、受剪切承载力进行抗震调整。台的受弯、受剪切承载力进行抗震调整。 受弯计算受弯计算 承承台台的的受受弯弯计计算算，可可根根据据承承台台类类型型分分别别按按上上述述方方法法求求得得承承台台内内力力，然然后后按按现现行行混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范验验算算其其正截面受弯承载力，计算方法同于一般梁板。正截面受弯承载力，计算方法同于一般梁板。 160例例5-2某某柱柱下下独独立立桩桩基基，当当为为荷荷载载效效应应基基本本组组合合时时，作作用用 在在 承承 台

93、台 顶顶 面面 的的 竖竖 向向 荷荷 载载 设设 计计 值值 F=2480kN， 弯弯 矩矩M=350kNm，水水平平力力H=60kN。桩桩周周各各土土层层如如图图5-45所所示示。各土性指标和参数如下：各土性指标和参数如下： 高压缩性粉质粘土厚高压缩性粉质粘土厚1.8m：高压缩性粘土高压缩性粘土厚度厚度5m：粘土粘土厚度很大：厚度很大：桩基安全等级为二级，按桩基安全等级为二级，按桩基规范桩基规范设计该桩基础。设计该桩基础。161162解：解：1确定桩端持力层和承台埋深确定桩端持力层和承台埋深根根据据地地质质资资料料确确定定承承台台埋埋深深1.5m。初初步步选选定定采采用用钢钢筋筋混混凝土预

94、制方桩，桩的截面尺寸选为凝土预制方桩，桩的截面尺寸选为300mm300mm。 粘粘土土的的液液性性指指数数IL=1.0，并并且且 属属软软塑塑状状态态的的高高压压缩缩性性土土，不不宜宜用用作作桩桩端端持持力力层层。粘粘土土呈呈硬硬塑塑状状态态，故故选选此此层层土土作作为为持持力力层层。桩桩端端进进入入持持力力层层的的深深度度，对对于于粘粘性性土土不不宜宜小小于于2倍倍桩桩径径，选选择择4d=1.2m，这这样样，承承台台底底面面以下桩的长度为以下桩的长度为8m。 1632确定单桩竖向极限承载力标准值确定单桩竖向极限承载力标准值Quk采采用用公公式式（5-21），因因为为侧侧阻阻力力已已经经给给出

95、出，故故计计算算时时不不再考虑深度修正。于是算得桩的总侧阻和总端阻再考虑深度修正。于是算得桩的总侧阻和总端阻 3初步估计所需桩数初步估计所需桩数n 在在估估算算桩桩数数时时，首首先先需需计计算算单单桩桩竖竖向向承承载载力力设设计计值值R。由由于于桩桩的的布布置置和和桩桩数数还还未未知知，先先不不考考虑虑承承台台效效应应和和群群桩桩效效应应，用公式（用公式（5-67）计算）计算R。164从表从表5-19查得，得：查得，得： 先先根根据据单单桩桩承承载载力力设设计计值值和和上上部部结结构构物物荷荷载载初初步步估估算算确确定定。偏偏心心荷荷载载时时，估估算算桩桩数数，式式中中 为为经经验验系系数数，

96、建筑桩基可采用建筑桩基可采用1.11.2。本例取。本例取 =1.1，则得，则得为方便桩的布置，取为方便桩的布置，取n=6，即采用，即采用6根桩。根桩。 1654桩位布置和确定承台尺寸桩位布置和确定承台尺寸桩桩在在平平面面上上采采用用行行列列式式布布置置，取取x方方向向中中心心距距为为0.9m，y方方向向的的中中心心距距为为1.2m，取取边边桩桩中中心心至至承承台台边边缘缘的的距距离离为为0.3m，承承台台边边缘缘至至桩桩的的外外边边缘缘为为0.15m，符符合合有有关关规规范范要要求求。桩桩的布置和承台平面尺寸如图的布置和承台平面尺寸如图5-46所示。所示。5计计算算考考虑虑群群桩桩效效应应下下

97、的的基基桩桩竖竖向向承承载载力力设设计计值值R并并验验算桩数是否合适算桩数是否合适根据式（根据式（5-67）知：）知：其中其中 166（1）求系数）求系数 s和和 p 这这两两个个系系数数可可根根据据sa/d和和Bc/l由由表表5-20查查得得，但但由由于于x和和y两个方向的两个方向的sa不相等，查表时采用平均值，即不相等，查表时采用平均值，即 以以sa/d=3.5和和Bc/l=1.8/8=0.225，按按桩桩周周为为粘粘性性土土，用用内插法从表内插法从表5-20得出得出 s=0.85， p=1.50 （2）求系数）求系数 c c按按式式（5-70）计计算算。首首先先求求出出承承台台内内区区、

98、外外区区的的净净面面积和承台底地基土净面积：积和承台底地基土净面积： 167由由于于承承台台下下的的粉粉质质粘粘土土属属于于高高压压缩缩性性土土， 按按Bc/l 0.2取取值值。按按sa/d=3.5和和Bc/l 0.2，由由表表5-21用用内内插插法法得得 按式（按式（5-70）得）得 c： （3）求）求R 从表从表5-19查得查得 s= p=1.65， c=1.70，且，且 168于是得基桩竖向承载力设计值于是得基桩竖向承载力设计值R： （4）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数 承台及其土重承台及其土重 说明取说明取n=6根可以满足要求。根可以满足要求。6

99、. 求算桩顶荷载求算桩顶荷载竖向力竖向力 169取取承承台台的的高高度度h为为1.0m，则则承承台台底底所所受受的的弯弯矩矩（绕绕y轴轴）为：为： 按式（按式（5-60），各基桩所受的平均竖向压力设计值为），各基桩所受的平均竖向压力设计值为 按式（按式（5-61），基桩最大和最小竖向压力设计值为），基桩最大和最小竖向压力设计值为1707基桩竖向抗压承载力验算基桩竖向抗压承载力验算基基础础是是偏偏心心受受压压，验验算算时时要要同同时时满满足足式式（5-72）和和式式（5-73）两两个个条条件件，由由于于桩桩基基的的安安全全等等级级为为二二级级，则则 0=1.0。验算如下：验算如下： 满足要求。满

100、足要求。1718水水平平力力H=60kN，水水平平力力和和竖竖向向力力的的合合力力与与铅铅垂垂线线的的夹角夹角故可以不验算基桩的水平承载力。故可以不验算基桩的水平承载力。9承台抗冲切验算承台抗冲切验算设计承台厚设计承台厚1.0m，有效高度，有效高度h0=0.95m。 （1）柱对承台的冲切验算）柱对承台的冲切验算根据公式（根据公式（5-93）（）（5-94）（）（5-95）172二级桩基，二级桩基， 0=1.0 由由于于在在x方方向向a0=450mm，在在y方方向向a0=250mm。采采用用两两者者的平均值，即取的平均值，即取a0=350mm，则，则 承台混凝土选用承台混凝土选用C30，抗拉强度

101、设计值，抗拉强度设计值ft=1430kPa，则，则满足要求。满足要求。 173（2）角桩对承台的冲切验算）角桩对承台的冲切验算应应验验算算受受桩桩顶顶荷荷载载最最大大的的角角桩桩对对承承台台的的冲冲切切。此此时时，h0=600mm，a1x=250mm，a1y=50mm，故得：，故得： 取取从图从图5-44可知可知承台受角桩冲切的承载力为：承台受角桩冲切的承载力为： 174满足要求。满足要求。10承台斜截面受剪验算承台斜截面受剪验算 从从图图5-46可可知知最最危危险险的的截截面面是是A-A截截面面，因因为为在在该该截截面面的的右右侧侧两两根根桩桩所所承承受受的的荷荷载载最最大大，都都是是Nma

102、x。从从图图中中可可知知ax=250mm，有效高度，有效高度h0=0.95m，则，则 取取175假假设设截截面面处处的的计计算算宽宽度度为为1.62m(步步骤骤略略)，C30混混凝凝土土的的fc=14300kPa，则承台，则承台A-A斜截面受剪承载力为：斜截面受剪承载力为： 满足要求。满足要求。 11受弯计算受弯计算对本例的锥形承台，只需按公式（对本例的锥形承台，只需按公式（5-91）计算柱边截面）计算柱边截面的弯矩，然后按其计算的弯矩进行配筋计算（略）。的弯矩，然后按其计算的弯矩进行配筋计算（略）。最后可绘出桩基础的施工图。最后可绘出桩基础的施工图。 1761775-13 （要求：接着上一次的练习进行承台设计。（要求：接着上一次的练习进行承台设计。 补充：补充：C30砼：砼：ft 1430kPa，fc 14300kPa；HRB335级钢筋：级钢筋：fy 310N/mm2 。 提示：将圆桩折算为方桩）提示：将圆桩折算为方桩） 习习 题题 178179