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1、第五章 桩基础Pile foundation本章本章主要内容主要内容概述概述-桩桩的的功能及类型功能及类型桩的承载机理桩的承载机理单桩承载力单桩承载力capacity of single pile桩基础设计桩基础设计capacity of pile group软 土 层沉井沉井caisson工作间工作间梯子梯子支护支护通气通气桶桶深基础深基础地下连续墙地下连续墙diaphragm深基础深基础5.1 概述概述一一桩的应用桩的应用1 历史十九世纪以前，木桩历史十九世纪以前，木桩(1)7000-8000年前湖上居民年前湖上居民,浙江河姆浙江河姆渡渡(2)3000-4000年前在罗马年前在罗马(3)西
2、安灞桥西安灞桥,北京御河桥北京御河桥,隋唐建塔隋唐建塔2 十九世纪开始，材料和动力进步十九世纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专年波特兰水泥注册专利蒸汽动力利蒸汽动力3十九世纪末，现场钻孔桩十九世纪末，现场钻孔桩 (1897, Raymond)新加坡发展银行新加坡发展银行,四四墩墩, 每墩直径每墩直径7.3m将荷载传递到下部将荷载传递到下部好土层好土层,承载力高承载力高大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩7.3m现场灌注现场灌注护坡桩护坡桩造价低造价低现场灌注现场
3、灌注护坡桩护坡桩造价低造价低2 2 特点特点优点1.将荷载传递到下部好将荷载传递到下部好土层土层,承载力高承载力高2.沉降量小沉降量小3.抗震性能好抗震性能好,穿过液穿过液化层化层4.承受抗拔承受抗拔(抗滑桩抗滑桩)及及横向力横向力(如风载荷如风载荷)5.与其他深基础比较与其他深基础比较,施工造价低施工造价低缺点缺点施工环境影响施工环境影响, , 预制桩施工噪音预制桩施工噪音, , 钻孔灌注桩的泥浆钻孔灌注桩的泥浆有地下室时有地下室时, ,有一定有一定干扰干扰, ,深基坑中做深基坑中做桩桩3 适用条件适用条件(1)水上建筑物水上建筑物(2)深持力层深持力层,高地下高地下水位水位(3)抗震地基抗
4、震地基(4)对沉降非常敏感对沉降非常敏感的建筑的建筑,如精密仪如精密仪器器二 桩的分类 不同的分类标准(一) 按承台 承台承台: :将将几个桩结合起来传递几个桩结合起来传递荷载荷载（二）材料（二）材料（三）形状（三）形状（四）承载机理（四）承载机理（五）按尺寸（五）按尺寸（六）施工方法（六）施工方法软土层二 桩的分类(一) 按承台 承台承台: :将几将几个桩结合起来传递荷个桩结合起来传递荷载载1高承台桩 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥2低承台桩 承台在地面以下, 承台本身承担部分荷载软土层低承台低承台 桩桩高承台桩高承台桩（二）（二） 按材料：按材料： 木桩、混凝土、钢筋混木桩、混凝土、钢筋
5、混凝土、钢管（型钢）桩、凝土、钢管（型钢）桩、复合桩复合桩 钢筋混凝土：普通混凝钢筋混凝土：普通混凝土、预应力混凝土（离土、预应力混凝土（离心预制）、高强混凝土心预制）、高强混凝土（三）（三） 按形状按形状按纵断面：楔形桩、树根桩、按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十按横断面：圆形，八边形，十字桩、字桩、X X形桩形桩桩身桩身桩端桩端Dd横断面横断面（四）按尺寸（四）按尺寸按断面按断面(直径）的大小：大直径直径）的大小：大直径:d80cm; 小直径小直径d60m（ 3):长桩；长桩；L
6、6d一 群桩(Pile group)与群桩效应1 预制桩沉桩预制桩沉桩 砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤密作用,使承载力增加饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先入桩上浮,土层扰动,使承载力降低2 应力叠加应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加3 桩之间互相调节桩之间互相调节 个别桩承载力低总体上可互补;个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载4 承台可部分承受荷载承台可部分承受荷载应力叠加应力叠加 桩底应力增加桩底应力增加, ,使承载力不足使承载力不足; ;总的总的沉降增加沉降增加对于砂土 sp 1.0, 粘性土sp 1.0P161 表表419二 桩基础承载力计算和验算(一) 群桩中单桩
7、承载力设计值对于9根以上,非端承桩的桩基础,要考虑群桩效应,考虑承台承载能力1 单桩承载力设计值群桩效应系数抗力分项系数2 关于承台承载力问题承台下土的承载力低于浅基础承台内反力小于外围,双曲线分布在动力荷载下(铁路桥梁);负摩擦力(地面下沉);端承桩情况下不考虑承台承载力承台宽度的深度内( 2 行；且Sa 6d 时需要进行这一项验算F lG B0A(1)中心荷载(2)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（四）软弱下卧层的验算（四）软弱下卧层的验算1 1 S Sa a 6d 6d 时按时按整体基础整体基础F F l lB B0 0t t z z G G F
8、 lB0t zG 2Sa 6d 时 验算单桩原理相同三三 桩基沉降计算桩基沉降计算一般不计桩身压缩量及一般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，验算桩端以下土沉降以下土沉降1. 需要进行沉降计算需要进行沉降计算 ： 甲（甲（1）级建筑物的建筑物桩基）级建筑物的建筑物桩基 对沉降有严格要求的建筑物桩基对沉降有严格要求的建筑物桩基 体型复杂或桩端以下存在软弱土层的体型复杂或桩端以下存在软弱土层的 乙（乙（2）级建筑物桩基）级建筑物桩基2. 不需沉降计算的情况不需沉降计算的情况 丙（丙（3）级建筑物桩基）级建筑物桩基 s6d 大于
9、桩距大于桩距6被倍桩径被倍桩径 n9 独立基础的独立基础的 m 2 条基础条基础 某些单层工业厂房桩基某些单层工业厂房桩基F l G B0A计算计算S= SiS= S e :沉降计算经验系数沉降计算经验系数p168， e等效沉降系数，由于布氏解作等效沉降系数，由于布氏解作用在弹性体表面，现在是作用用在弹性体表面，现在是作用在弹性体内部在弹性体内部。5.4 桩基础结构设计桩基础结构设计一一桩端持力层桩端持力层 要求桩端进入持力层一定深度，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桩端下持力层留有一定厚度二二承台设计承台设计1承台埋深要求承台埋深要求 (1)高承台高承台:由建筑物决定由建
10、筑物决定,如如 桥桥(过船过船),码头码头,冲刷深度冲刷深度 (2)低承台低承台,确定基础埋深确定基础埋深 60 cm 建筑物要求建筑物要求 地质水文地质水文 冻胀冻胀粘土粘土 2d砂土砂土 1.5d碎石碎石 1.0d 4d2 承台的尺寸和结构承台的尺寸和结构(1)形状形状 方方,矩型矩型,三角形三角形,多边形多边形,圆形圆形(2)最小宽度最小宽度 50 cm(3)最小厚度最小厚度 30 cm(4)桩外缘距离桩外缘距离承台边承台边 15 cm 边桩中心距离边桩中心距离承台边承台边 1.0D(5)桩嵌入桩嵌入承台承台 大桩横向荷载大桩横向荷载 10 cm,小桩小桩 5 cm,钢筋伸入钢筋伸入承台
11、承台30d (6)混凝土标号混凝土标号 C15 cm,保护层保护层7cm 1.0d 15cm10 cm2 承台的厚度的确定主要决定承台的抗冲切和抗剪沿柱边的冲切,一般沿45o斜截面上产生拉裂,锥体破坏r0 建筑物重要性系数一级 r0 =1.1二级 r0 =1.0三级 r0 =0.9Um 冲切面中点周长冲切系数, ft混凝土抗拉强度 F45oh0(2)(2) 承台角桩冲切验算承台角桩冲切验算道理相同道理相同, ,见书上介绍见书上介绍N N1 1角桩竖向力设计值角桩竖向力设计值 1x 1x , , 1y1y冲切冲切系数系数, , f ft t混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度 F F 4545o oh
12、h0 0a aixixa aiyiyc c1 1c c2 2(3)(3) 斜截面的剪切验算斜截面的剪切验算a ax xh h0 0V Vx x= = Q Qi i垂直垂直X X方向的斜截面上最大剪力设计值；方向的斜截面上最大剪力设计值； 剪切系数；剪切系数；fcfc混凝土抗压强度混凝土抗压强度 （4 4）抗弯验算）抗弯验算- -混凝土与结构力学混凝土与结构力学, ,决定配筋决定配筋bxNo结构与地质资料结构与地质资料桩型、桩长、桩距桩型、桩长、桩距确定桩数确定桩数n=P/R桩基中单桩承载力验算桩基中单桩承载力验算软弱下卧层验算软弱下卧层验算实体深基础验算实体深基础验算承台设计承台设计沉降计算沉降计算桩桩基基础础的的设设计计步步骤骤
