11土力学与地基基础第十一章桩基础及其他深基础

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1、第十一章第十一章 桩基础设计及其他深基础桩基础设计及其他深基础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。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 适应性强一、选择桩基础的条件n地基土的性质地基土的性质：特殊土，：特殊土，强度不均强度不均n荷载荷载：较大的竖向荷

2、载，：较大的竖向荷载，具有偏心荷载、水平荷具有偏心荷载、水平荷载、动力荷载等其他形载、动力荷载等其他形式的荷载作用式的荷载作用n结构物结构物：对不均匀沉降：对不均匀沉降较为明显，需要长期保较为明显，需要长期保存的历史性建筑物存的历史性建筑物n地下水位地下水位：水中的构筑：水中的构筑物物n何种情况下选用桩基础方案？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 桩基形式地质条件。建筑的体型与结构特点建筑功能对地下空间利用的方式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。 n桩基础设计包括哪

3、些项目？三、建筑桩基的安全等级建筑桩基安全等级与重要性系数安全等级破坏后果建筑物类型重要性系数一级二级三级很严重严重不严重重要的工业与民用建筑；对桩基变形有特殊要求的工业建筑一般的工业与民用建筑次要的建筑1.1（1.2）1.0（1.1）0.9（1.0）n对于对于20层以上的高层建筑，其总高度（从地面层以上的高层建筑，其总高度（从地面起算）将超过起算）将超过60m，桩基允许倾斜值为，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，建筑物顶端的倾斜位移值允许值不超过过15cm，此时，尚不致对人们心理产生不良，此时，尚不致对人们心理产生不良影响，电梯也能保持运转。若倾斜超过该项限影响，电梯

4、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，对于常运转。因此，对于20层以上的高层建筑应列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。应列入重要建筑物。四、桩基计算的荷载效应组合四、桩基计算的荷载效应组合n根据根据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94-94JGJ94-94进行设计时：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桩基承载能力极限状

5、态的计算采用作用效应的基本组合和地震作用效应组合。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震作用设计值应符合建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-GB50011-20012001的规定。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。效应组合。验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用验算桩基的水平变位、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要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短期效应组合。组

6、合。桩基计算的荷载效应组合n2.2.根据根据建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002GB50007-2002进行设计进行设计时：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。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

7、许值。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。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验算桩台或桩身的裂缝宽度时，按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。载效应的标准组合。11.2 桩的类型桩的类型根据桩体材料划分 天然材料桩、混凝土桩、钢桩、水泥土桩、砂浆桩、特种(改良)型桩 按桩的承载性状和使用功能划分 竖向抗压桩、侧向受荷桩竖向抗拔桩、复合受荷桩 根据成桩

8、方法对土层影响划分 挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩 按成桩方法划分 图11-1 图11-1 按成桩方法划分桩的类型backn钻孔扩底灌注桩，按成桩方法分类应为钻孔扩底灌注桩，按成桩方法分类应为（B）nA.挤土桩；挤土桩；B.非挤土桩；非挤土桩；C.部分挤土桩部分挤土桩D.端承桩端承桩n沉管灌注桩和钻孔灌注桩又都属于挤土沉管灌注桩和钻孔灌注桩又都属于挤土桩（桩（F）。）。烟台大学住宅楼人工挖孔灌注桩烟台大学住宅楼人工挖孔灌注桩寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩三水大厦钻孔灌注桩烟台国税大厦钻孔灌注混凝土桩-钢筋笼烟台大学文经学院预制桩烟台大学8、9号楼预制桩烟台滨海路桥冲击钻进成孔混

9、凝土桩11.3 单桩竖向承载力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。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桩土之间力土之间力的传递与变形协调的规律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。 桩土体系荷载传递分析由上图可以看出，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

10、量为： 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。 根据力的竖向平衡，有：式中 桩侧总摩阻力； 桩端总阻力。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）。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

11、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，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。 相关考题n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？n桩侧摩阻力和桩端阻力n(2)桩身轴力随深度增加还是减小；n减少n(3)桩顶沉降o比桩端位移l大还是小；n大n(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

12、生什么变化？为什么？n负摩阻力二、桩侧负摩阻力问题n当土体相对于桩身向下位移时，土体不仅不能起扩散当土体相对于桩身向下位移时，土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，如图身的轴力增大，如图11-3所示。该下拉的摩阻力称为所示。该下拉的摩阻力称为负摩阻力负摩阻力。负摩阻力的存在，增大了桩身荷载和桩基。负摩阻力的存在，增大了桩身荷载和桩基的沉降的沉降。1. 产生桩侧负摩阻力的条件 三类情况：第一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） ；第二类情况第二类情况为外界荷

13、载作用导致桩周土固结沉降 ；第三类情况第三类情况为因降水导致桩周土中有效应力增大而固结。n4-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。n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的位移（或位移趋势），其方向是（ b ）n 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。负摩阻力的分布n中性点：桩截面位移与土层竖向位移相等的点n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n中性点之上出现负摩阻力；中性点之下

14、出现正摩阻力。中性点处桩身轴力最大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。 相关考题n 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？n影响：降低桩的实际承载力；使桩产生附加沉降n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 三、竖向荷载下单桩承载力的确定方法（一）（一） 单桩竖向承载力的概念和确定原则单桩竖向承载力的概念和确定原则 单桩竖向承载力单桩竖向承载力是指单桩在竖

15、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。 n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。n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。n不同的技术规范有不同的要求，应根据具体情况选用。n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：n(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

16、条件下的试桩数量，不宜小于总桩数的1，且不应小于3根。n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。n(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。n(3)初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：n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 （二）单桩竖向极限承载力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 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

17、的沉降量s曲线如图所示。 n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 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： 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； 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： 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

18、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大直径桩的单桩极限承载力标准值p242p24211.4 群桩承载力的计算n群桩效应n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，其变形和承载力均受相互作用的影响。一、群桩的群桩的荷载传递荷载传递特征特征端承型群桩端承型群桩摩擦型群桩摩擦型群桩由端承桩组成的由端承桩组成的群桩基础群桩基础，通过，通过承台承台传递到各传递到各桩顶桩顶的竖向荷载，其的竖向荷载，其大部分由大部分由桩身桩身直接传递到直接传递到桩端桩端。 在竖向荷载作用下，其桩顶荷载在竖向荷载作用下，其桩顶荷载的大部

19、分通过的大部分通过桩侧阻力桩侧阻力传递到传递到桩桩侧和桩端土层中侧和桩端土层中，其余部分由，其余部分由桩桩端端承受。承受。 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、成桩工艺桩侧及桩端的土性及其分布、成桩工艺等。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、桩、承台、地基土之间相互影响的综合结果地基土之间相互影响的综合结果，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桩间土压缩和桩端以下土压缩桩端

20、以下土压缩变形变形所组成。 三 、群桩的竖向承载力计算群桩的竖向承载力：首先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 ；其次其次是指所产生沉降小于允许沉降量的竖向荷载 。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。分项群桩效应系数法分项群桩效应系数法n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

21、计法，引用了群桩效应系数的基本概念 n侧阻群桩效应系数和端阻群桩效应系数定义如下：n侧阻端阻综合群桩效应系数定义如下：桩基中复合基桩的承载力设计值按下列公式计算：或者四、单桩承载力的校核群桩中复合基桩或基桩应按下列要求进行校核： 对于轴心竖向力作用： 对于偏心竖向力作用，除满足上式外，尚应满足下式：11.5 桩的水平承载力n建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主，但在载为主，但在风荷载、地震荷载、机械风荷载、地震荷载、机械制动荷载或土压力、水压力等作用下，制动荷载或土压力、水压力等作用下，也将承受一定的水平荷载也将承受一定的水平荷载。尤其是桥梁。尤其是桥梁工

22、程中的桩基，除需要满足桩基的竖向工程中的桩基，除需要满足桩基的竖向承载力要求之外，还必须对桩基的水平承载力要求之外，还必须对桩基的水平承载力进行验算承载力进行验算一一 、水平荷截作用下单桩、水平荷截作用下单桩的工作特点的工作特点 桩能够承担水平荷载的桩能够承担水平荷载的能力称能力称单桩水平承载力单桩水平承载力。 竖直桩的水平承载力主竖直桩的水平承载力主要依靠周围土体的水平要依靠周围土体的水平抵抗。抵抗。 桩入土深度越大，土的桩入土深度越大，土的水平抵抗能力也越大水平抵抗能力也越大 ，其水平承载力就越大。其水平承载力就越大。 桩的水平承载力对于长桩来说，由桩的水平位移和桩身弯矩所控制，而短桩则为

23、水平位移和倾斜控制。n影响桩基水平承载力的因素有哪些？影响桩基水平承载力的因素有哪些？ n桩截面尺寸；刚度；材料强度；桩顶嵌固程度；土质条件；桩的入土深度二、桩的水平静载试验n首先，在现场制作两根相同的试桩，两桩间水平放置加载用的千斤顶及安装水平位移测量装置。加载方式通常采用循环加卸载法循环加卸载法，以便与桩基所承载的瞬时、反复的水平荷载情况一致；对于受长期水平荷载的桩基，也可以采用慢速加载法进行试验。二 根据水平载荷试验，绘制水平荷载时间位移曲线，取该曲线明显陡降的前一级荷载为极极限荷载限荷载（kN）。 极限水平承载力除以安全系数2.0，可作为单桩水平承载力的特征值。三 、水平受荷桩的理论分

24、析 按文克勒假定，桩侧土作用在桩上的抗力p(kN/m)可以用下式表示： 式中 桩的计算宽度； x 水平位移；m 土的水平抗力系数(或称水平基床系数或地基系数)，kNm3。 n因为对kh的不同假设将直接影响挠曲线微分方程的求解和截面内力计算。kh与土的种类和桩入土深度有关。由于对kh 的分布所作的假定不同，就区分为不同的计算分析方法，采用较多的有以下几种：n由于对 的分布所作的假定不同，就区分为不同的计算分析方法，采用较多的有以下几种：1常数法常数法 假定地基水平抗力系数沿深度均匀分布，即n=0。由于假设不变，而地面的变形一般又最大，因此，相应的土抗力也大，这与实际不符，但由于此法数学处理较为简

25、单若适当选择的大小，仍然可以保证一定的精度，满足工程需要。此法在日本和美国采用较多。n1常数法n此法为我国学者张有龄在30年代提出，假定地基水平抗力系数沿深度均匀分布，即n=0。见图11-8a。由于假设不变，而地面的变形一般又最大，因此，相应的土抗力也大，这与实际不符，但由于此法数学处理较为简单若适当选择的大小，仍然可以保证一定的精度，满足工程需要。此法在日本和美国采用较多。2k法 此法假定在弹性曲线第一位移零点Zt以上按直线或抛物线变化，以下则为常数(见上图b)。3m法 假定地基水平抗力系数随深度呈线性增加，即n=1， ，这里m为比例系数（见上图c）。即 4C法 假定地基水平抗力系数随深度呈

26、抛物线增加，即： n=0.5， ， c为比例常数（见上图d）。 多用于公路部门。 n在单桩水平力计算中地基水平抗力系数有哪几种方法，试分别绘出各方法的水平抗力系数分布示意图（天大）四、m法计算水平荷载作用下单桩的内力与位移-了解单桩的挠曲线微分方程设单桩在桩顶竖向荷载 、水平荷载 、弯矩和地基水平抗力P(z)作用下产生挠曲，其弹性挠曲线微分方程为：由于 的影响很小，所以忽略一项。得桩的挠曲线微分方程式为：令 得: 上式中的 称为桩的水平变形系数，单位是m。按上式计算出的单桩水平抗力、内力、变形随深度的变化如图11-9所示 单桩的水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、

27、桩顶水平位水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素。移允许值和桩顶嵌固情况等因素。在水平荷载作用下，桩基应满足在水平荷载作用下，桩基应满足： 式中 相应于荷载效应标准组合时，作用 于任一单桩的水平力； 单桩水平承载力特征值。11.6 桩基础设计桩基础的设计可按下列步骤进行桩基础的设计可按下列步骤进行：？：？1.选择桩的持力层、桩的类型和几何尺寸，初拟承台底面选择桩的持力层、桩的类型和几何尺寸，初拟承台底面标高；标高；2.确定单桩或基桩承载力设计值；确定单桩或基桩承载力设计值；3.确定桩的数量及其平面布置；确定桩的数量及其平面布置；4.验算桩基承载力和沉降量；验算桩基承载力和沉降量；5.必要时验算桩基

28、水平承载力和变形；必要时验算桩基水平承载力和变形；6.桩身结构设计；桩身结构设计；7.承台设计与计算；承台设计与计算；8.绘制桩基施工图。绘制桩基施工图。n桩基础设计通常包括哪些基本步骤？桩基础设计通常包括哪些基本步骤？一、桩型、桩长和截面尺寸选择n桩的长度主要取决于桩端持力层桩端持力层的选择。桩端宜进入坚硬土层或岩层，采用端承型桩或嵌岩桩端承型桩或嵌岩桩；当坚硬土层的埋深很深时，则宜采用摩擦型桩摩擦型桩，桩端应尽量坐落在低压缩性、中等强度的土层上低压缩性、中等强度的土层上。n桩端进入持力层的深度，对粘性土、粉土，不宜小于2d（d为桩的直径），对砂土，不宜小于1.5d，对碎石类土，不宜小于d。

29、当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d，嵌岩灌注桩的桩周嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于0.5m,以确保桩端与岩体接触。n桩型及桩长初步确定以后，根据单桩或基桩承承载力大小载力大小的要求，定出桩的截面尺寸，并初步确定承台底面标高。 n一般情况下，承台埋深的选择主要从结构要求结构要求和方便施工方便施工的角度来考虑，并且不得小于600mm。 二、桩数及桩位布置 1.桩的数量 当桩基为轴心受压轴心受压时，桩数可按下式估算： 偏心受压偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的形心与上部结构荷载合力作用点重合，桩数仍可按上式确定。否则，应将上式确定的桩数增加增

30、加10%20%。 2.桩的间距 可以查表，或者积累经验来确定桩的间距；3.桩位的布置backn为了使桩基中各桩受力为了使桩基中各桩受力比较均匀，布置时应尽比较均匀，布置时应尽可能使上部荷载的中心可能使上部荷载的中心与桩群的形心重合或接与桩群的形心重合或接近。当作用在承台底面近。当作用在承台底面的弯矩较大时，应增加的弯矩较大时，应增加桩基横截面的惯性矩。桩基横截面的惯性矩。对墙下柱基，可在外纵对墙下柱基，可在外纵墙之外布设一至二根墙之外布设一至二根“探头探头”桩桩(图图11-11)。三 、桩身截面强度计算1. 钢筋混凝土预制桩钢筋混凝土预制桩 预制桩的混凝土强度等级不应低于预制桩的混凝土强度等级

31、不应低于C30，采用，采用静压法沉桩静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于时，可适当降低，但不宜低于C20；预应力混凝土桩预应力混凝土桩的混凝土强度等级不应低于的混凝土强度等级不应低于C40。 2.灌注桩灌注桩 灌注桩的混凝土强度等级一般应不低于灌注桩的混凝土强度等级一般应不低于C15，水下灌注水下灌注时应不低于时应不低于C20，混凝土预制桩尖不，混凝土预制桩尖不应低于应低于C30。四、桩基承台设计四、桩基承台设计 桩基承台可分为柱下独立承台柱下独立承台、柱下或墙下条柱下或墙下条形承台形承台（梁式承台），以及筏板承台和箱形承筏板承台和箱形承台台等。 承台的作用承台的作用是将桩联结成一个整体，并把

32、建筑物的荷载传到桩上，因而承台应有足够的强度和刚度。承台设计承台设计包括确定承台的材料、形状、高度、底面标高、平面尺寸，以及局部受压、受冲切、受剪及受弯承载力计算 。烟台大学化学馆三桩承台烟台大学化学馆四桩承台1.承台的外形尺寸及构造要求 承台的平面尺寸一般由承台的平面尺寸一般由上部结构上部结构、桩数桩数及及布桩布桩形式形式决定。决定。 通常，墙下桩基做成条形承台即梁式承台；柱通常，墙下桩基做成条形承台即梁式承台；柱下桩基宜做成板式承台（矩形或三角形），如下桩基宜做成板式承台（矩形或三角形），如下图所示，其剖面形状可做成锥形、台阶形或下图所示，其剖面形状可做成锥形、台阶形或平板形。平板形。 (

33、a) 矩形承台 (b)三桩承台 柱下多桩矩形承台 计算截面应取在柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘），按下式计算：2. 承台的内力计算 柱下三桩三角形承台 计算截面应取在柱边，并按下式计算： 柱下或墙下条形承台梁 柱下条形承台的正截面弯矩设计值一般可按弹弹性地基梁性地基梁进行分析，地基的计算模型应根据地基土层的特性选取。墙下条形承台梁可按倒置的弹性地基梁弹性地基梁计算弯矩和剪力。 承台厚度可按冲切及剪切条件确定。一般可先承台厚度可按冲切及剪切条件确定。一般可先经验估计承台厚度，然后再校核冲切和剪切强经验估计承台厚度，然后再校核冲切和剪切强度，并进行调整。承台强度计算包括受度，并进行调整。

34、承台强度计算包括受冲切冲切、受受剪切、局部承压及受弯剪切、局部承压及受弯计算计算。 3. 承台厚度及强度计算冲切计算冲切计算 如承台有效高度不足承台有效高度不足，将产生冲切破坏。其破坏方式可分为沿柱（墙）边的冲切和单一基桩对承台的冲切两类。此时应该进行冲切验算。n承台验算时应满足：n柱下矩形独立承台受柱冲切时 ：n四桩（含四桩）以上承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算：n【例11-2】某二级建筑桩基如图11-18所示，柱截面尺寸为450mm600mm，作用在基础顶面的荷载设计值为：F=2800kN，M=210kNm（作用于长边方向），H=145kN，拟采用截面为350mm350mm的预制混凝土

35、方桩，桩长12m，已确定基桩竖向承载力设计值R=500.0kN，水平承载力设计值Rh=45kN，承台混凝土强度等级为C20，配置II级钢筋，试设计该桩基础（不考虑承台效应）。 11.7 其他深基础 除桩基外，除桩基外，墩基、沉井和地下连续墙墩基、沉井和地下连续墙等都属于等都属于深基础。深基础。 一、墩基础一、墩基础 墩基是在现场就地开挖出的坑孔内浇灌混凝土墩基是在现场就地开挖出的坑孔内浇灌混凝土而成的深基础。而成的深基础。 与桩之间的主要与桩之间的主要区别区别在于：墩的断面尺寸较大，在于：墩的断面尺寸较大，长细比较小，常常单独承担荷载，且承载力比长细比较小，常常单独承担荷载，且承载力比单桩高。

36、至于荷载传递的性质，桩与墩并无本单桩高。至于荷载传递的性质，桩与墩并无本质的差异。质的差异。二、沉井基础n沉井沉井是以现场浇筑、挖土下沉方式进入地基中是以现场浇筑、挖土下沉方式进入地基中的深基础。一般是钢筋混凝土制成，很少情况的深基础。一般是钢筋混凝土制成，很少情况也可用砖石、钢筒等。也可用砖石、钢筒等。 n沉井基础有时与墩基础相似，两者最主要的沉井基础有时与墩基础相似，两者最主要的区区别别在于沉井的特殊施工方法，另外，大多数沉在于沉井的特殊施工方法，另外，大多数沉井基础是封底而不全填筑成实心基础。井基础是封底而不全填筑成实心基础。n沉井沉井适用于适用于地基覆盖层承载力较低，持力层相地基覆盖层

37、承载力较低，持力层相对较深，不能采用天然地基浅基础的情况。对较深，不能采用天然地基浅基础的情况。 沉井施工步骤n施工时首先制作第一节井筒，通过在井筒内部施工时首先制作第一节井筒，通过在井筒内部不断的挖土（排水干挖或者水下开挖），使沉不断的挖土（排水干挖或者水下开挖），使沉井在自重作用下克服土的阻力而下沉。井在自重作用下克服土的阻力而下沉。n随着沉井的下沉，逐步加高井筒，沉到设计标随着沉井的下沉，逐步加高井筒，沉到设计标高后，在其底部浇筑混凝土封底。高后，在其底部浇筑混凝土封底。n根据需要填充井筒，制作井盖，修建上部结构。根据需要填充井筒，制作井盖，修建上部结构。江阴大桥北锚沉井三、地下连续墙作

38、用：作用： 防渗、挡土，地下室外墙的一部分；防渗、挡土，地下室外墙的一部分；适用范围：适用范围：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建（构）筑物，逆作法施工，复合结构的一部分（构）筑物，逆作法施工，复合结构的一部分 。特点：特点： 刚度大，挡土、挡水，可用于任何土质，施工无振动、刚度大，挡土、挡水，可用于任何土质，施工无振动、噪音低；成本高，采用专用设备，施工技术复杂。噪音低；成本高，采用专用设备，施工技术复杂。施工工艺导墙施工导墙施工槽段开挖槽段开挖清孔清孔插入接头管和钢筋插入接头管和钢筋笼笼水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土（初凝后）拔接头管（初凝后）拔接头管方

39、桩管桩预制桩尖桩制作沉桩接桩人工挖孔灌注桩复习要点n要点：要点： 桩基分类桩基分类 桩基设计桩基设计 竖向承载力竖向承载力 深基础深基础关 键 概 念n深基础；承台；摩擦型桩；端承型桩；桩侧摩阻力；桩端阻力；负摩阻力；单桩竖向极限承载力；群桩承载力；桩的水平承载力；墩基础；沉井基础；承载力特征值思 考 题n11-1.高层建筑基础的特点、基本型式及应用范围如何高层建筑基础的特点、基本型式及应用范围如何?n桩可以分为多少种类桩可以分为多少种类?各类桩的优缺点和适用条件是什么？各类桩的优缺点和适用条件是什么？n11-3桩基础设计原则和设计的主要步骤是什么？桩基础设计原则和设计的主要步骤是什么？n11

40、-4如何确定单桩极限承载力如何确定单桩极限承载力?n11-5单桩和群桩的工作性状有何差异单桩和群桩的工作性状有何差异?n11-6如何确定群桩承载力如何确定群桩承载力?n11-7何为桩的负摩阻力何为桩的负摩阻力?其产生的原因有哪些？其产生的原因有哪些？n11-8如何计算单桩水平承载力和变位如何计算单桩水平承载力和变位?其基本思想是什么其基本思想是什么?n11-9如何计算群桩水平承载力如何计算群桩水平承载力?其基本思想是什么其基本思想是什么?n11-10沉井基础的施工方法及步骤。沉井基础的施工方法及步骤。补充作业题n某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质粘

41、土，厚度为粘土，厚度为3m，桩极限侧摩阻力标准值为，桩极限侧摩阻力标准值为50kpa；粉土，厚度为；粉土，厚度为6m，桩极限侧摩阻力标，桩极限侧摩阻力标准值为准值为42kpa；中密的中砂，桩极限侧摩阻力；中密的中砂，桩极限侧摩阻力标准值为标准值为64kpa，桩端阻力标准值为，桩端阻力标准值为5300kpa。现采用截面边长为现采用截面边长为350mm*350mm的预制桩的预制桩（承载力分项系数为（承载力分项系数为1.65），承台底面在天然），承台底面在天然地面下地面下1.0m，桩端进入中密的中砂的深度为，桩端进入中密的中砂的深度为1m。试确定单桩承载力设计值。试确定单桩承载力设计值。n答案：答案：746.45KN流自己的汗，吃自己的饭流自己的汗，吃自己的饭美好的生活需要自己去创造美好的生活需要自己去创造