基础工程-赵明华-第四章
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-4
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
单桩承载力：指单桩在外荷（桩顶或沿桩身）作用下，不 丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力。 竖向极限承载力Quk：指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状 态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。通 常等于总极限侧阻力Qsk和总极限端阻力Qpk之和
Quk Qsk Qpk 竖向承载力设计值R：JGJ94-94 (已废止) 考虑承载能力极限状态，以分项系数表述的基桩承载力值
A's— 全部纵向钢筋的截面积
j — 稳定系数，≤1.0，查规范表格
yc— 成桩工艺（工作条件）系数，由桩型按规范取值
4.3 单桩竖向承载力的确定
三、按单桩竖向静载试验确定
优缺点：直观、可靠，但费时费力 。 基本要求 试验数量：不宜小于总数的1％，且不少于3根 对象：地基条件复杂、桩施工质量可靠性低及本地区采用的
新桩型或新工艺等情况下的桩基 试验时间：灌注桩待桩身砼达设计强度；预制桩考虑一定休
止期（砂类土≮7天；粉土≮10天，非饱和粘性土≮15天， 饱和粘性土≮25天） 取值方法：按现行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003) 进行，取各试桩的平均值（极差≤平均值的30%）作为Quk值， 将其除以2得承载力特征值Ra
R Qsk Qpk
s p
4.3 单桩竖向承载力的确定
一、基本概念
竖向承载力特征值Ra：单桩竖向极限承载力标准值除以安全系 数后的承载力值
JGJ94-2008
Ra Quk / K (K 2)
GB50007-2011规定，初步设计时可按经验公式进行预估
Ra qpa Ap up qsiali Ra qpa Ap (桩底嵌入完整及较完整硬质岩)
土力学与基础工程参考答案 赵明华版 高清无水印
第 2 章 土的性质及工程分类
2.2 试证明下列换算公式
（1）
ρd
=
dsρw 1+ e
(2)
γ = srerw + dsrw (3) 1+ e
sr
=
wdS (1− n) n
证明：
令 vs
=1，则由 e =
vv vs
得 vv
=e
， v = vs
+ vv
=1+e ，由
ds
=
ms vs
（7） sr
=
wds e
或
vw vv
*100%
=
0.87 0.87
*100%
= 100%
（8） r'
=
ρ'g
=
ds −1 1+ e
ρ
w
g
=
2.7 −1 1+ 0.87
*10
=
9.1kN
/
m3
2.4 用体积为 72 cm3 的环刀取得某原状土样重 129.5g，烘干后土重 121.5g，土
粒比重为 2.7，试计算该土样的含水量 w、孔隙比 e、饱和度 sr 、重度 r、饱和重
按各三相比例指标的定义，计算图 2.50 中 6 个括号内的数值及 sr 和 r' 。
解：因 vs = 1 , ds = 2.70 , w=32.2%, ρ =1.91g/ cm3 , ρw = 1.0g / cm3
2
土力学与地基基础参考答案
由 e = ds (1+ w)ρw −1 = 2.70(1+ 0.322)1.0 −1 = 0.87
变，饱和度增至 40%时，此砂在雨中的含水量 w 为多少?
土力学与基础工程参考答案_赵明华版 高清无水印
则r = ρg = （3） 由n =
vv e n wd vd (1 − n) v · 100% 得 n = ， 则 sr = w · 100% = s = s ⇒e= v 1+ e 1− n vv e n
2.3 在土的三 相组成示意图中，取土 粒体积 vs = 1 。已知某土样的 土粒比重 d s =2.70， 含水量=32.2%， 土的天然密度 ρ =1.91 g / cm3 ， 水的密度 ρ w = 1.0 g / cm3 。 按各三相比例指标的定义，计算图 2.50 中 6 个括号内的数值及 sr 和 r ' 。 解：因 vs = 1 , d s = 2.70 , w=32.2%, ρ =1.91g/ cm 3 , ρ w = 1.0 g / cm3
ms = d s vs ρ w = d s ρw
由w=
所以 m = ms + mw = d s (1 + w) ρ w （1）由 ρd = 得 ρd = ds ρw 1+ e ms v
（2）由 sr =
wd s vw · 100% 得 sr = ⇒ wd s = sr e e vv m d (1 + w) ρ w d (1 + w)rw d s wrw + d s rw sr erw + d s rw g= s g= s = = v 1+ e 1+ e 1+ e 1+ e
5
土力学与地基基础参考答案
（1） I p = wL − wp = 48 − 35.4 = 12.6 （2）因 10< I p <17 属于粉质粘土
IL =
w − wp Ip
=
36.4 − 35.4 = 0.08 12.6 硬塑状态
基础工程智慧树知到课后章节答案2023年下长安大学
基础工程智慧树知到课后章节答案2023年下长安大学长安大学第一章测试1.未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为（）答案:天然地基2.公路工程结构物及桥梁工程常用的基础形式有：（）答案:深水基础;浅基础;深基础3.基础工程设计和施工所需要的资料包括（）答案:其他调查资料（地震、建筑材料、气象、临近构筑物、施工等）;桥位（包括桥头引道）平面图及拟建上部结构及墩台形式、总体构造及有关设计资料;桥位工程地质勘测报告及桥位地质纵剖面图;地基土质调查试验报告;河流水文调查资料第二章测试1.墩、台身底部边缘与基础底部边缘的连线和竖直线间的夹角称为刚性角。
（）答案:错2.基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台基础，当验算稳定性时，应考虑采用设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。
（）答案:对3.基坑排水方法有表面排水和井点法降低地下水位两种，其中表面排水适用于黏聚力较小细粒土层。
（）答案:错4.对刚性扩大基础进行基础稳定性验算，其主要内容包括（）答案:基础倾覆稳定性验算;基础滑动稳定性验算5.基础工程设计计算的基本原则包括（）答案:地基及基础的整体稳定性有足够保证;基础本身的强度、耐久性满足要求;地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值;基础底面的压力小于地基承载力容许值第三章测试1.在钻孔灌注桩施工中常用的钻孔方法有（）。
答案:冲击钻进成孔;冲抓钻进成孔;旋挖钻进成孔;旋转钻进成孔2.在旋转钻进成孔当中，钻杆进浆，孔口排渣称为正循环，反之孔口进浆，钻杆排渣称为反循环，一般来讲，反循环的排渣效率比正循环的排渣效率高。
（）答案:对3.钻孔灌注桩施工中常用的清孔方法包括（）答案:换浆清孔;抽浆清孔;掏渣清孔4.刚性扩大基础在计算基底压应力时所遵循的计算假定包括（）在非岩地基上，基底与土之间不能承受拉应力;基础刚度无穷大;基底压应力呈直线分布5.刚性扩大基础中襟边的作用包括（）答案:为支立墩、台身模板提供可靠支撑;扩大基底面积、减小基底应力;调整平面尺寸上的施工偏差第四章测试1.桩顶受有轴向压力的竖直桩。
商师《土力学与基础工程》第三版(赵明华)课后习题答案武汉理工大学出版社
m / Nk0.81 = 5.3
m1 = d
m2 = b
z
apk 2.402=24.41+43+26.91+42.631 =
apk24.41= 001 270.0 270. 0= 1c
2=
4z
apk001 = 0p )4(
apk43= 001 071.0
0 71. 0 =
1c
2=
3z
333.1 =
5.1 b = 2 z
2=
5.1 b = 3 l
apk001 = 0p )3(
a pk 26.91=001
890.0 =
n e = %001 = )n − 1( s dv s dw
w s
w
v v = rs v
n −1 e +1 =e⇒ =n n e
w
%001
v
v =n v
3
e +1 e +1 e +1 = = =g r d + wre rs wr s d + wrw s d wr)w + 1( s d
e +1 v =g =g =r )w + 1( s d m e = rs dw
d
98.1 4.7
30.2 8.8
31.2 0.01
60.2 2.71
)mc/ g(P ) %(w 21.2
s
g7.01=64.72-531.83
g531. 83=45.251 * 52.0 = 2wm ⇒ % 52=%001 * g 64.72= 1wm
m m
2w
= 2m
g45.251= sm ∴ g 081 = 1m
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-3
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩 周土强度均匀，荷载主要 由桩测摩阻力承受，桩端 阻力可忽略不计。 Q-s曲 线可能为缓变型或陡变型。 承载力以桩侧阻力为主， 由桩顶容许沉降量控制设 计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概 述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算 桩端平面以下软弱下卧层验算 桩基抗震承载力计算 桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等） 桩基尚应进行变形验算 桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土 间的相对位移，并与桩端阻 所占荷载比例有关，通常可 取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基 岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线 摩阻力分
桩下沉 布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递
土力学与基础工程(赵明华)精华版全解
名词解释1.土力学—利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。
它是力学的一个分支。
2.地基：为支承基础的土体或岩体。
在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建筑物影响的那部分地层。
地基分为天然地基、人工地基。
3.基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
基础依据埋置深度不同划分为浅基础、深基础2土的性质及工程分类1. 土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架）2. 原生矿物。
即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。
3. 次生矿物。
系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物4.粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。
5.粒组:介于一定粒度范围内的土粒。
界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为颗粒级配:土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。
（d > 0.075mm时，用筛分法；d <0.075，沉降分析）颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。
不均匀系数:C u=d60/d10，反映土粒大小的均匀程度，C u 越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均匀，其级配越好。
曲率系数:C c=d302/(d60*d10)，反映累计曲线的整体形状，Cc 越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。
（d60 为小于某粒径的土重累计百分量为60% ，d30 、d11 分别为限制粒径、中值粒径、有效粒径）①对于级配连续的土：Cu>5，级配良好；Cu<5，级配不良。
②对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标Cu难以全面有效地判断土级配好坏，需同时满足Cu>5和Cc=1~3两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。
6.结合水－指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。
基础工程赵明华第四章
4.2.2 灌注桩的施工
钻进机械
✓ 旋转钻进 ✓ 冲击钻进 ✓ 冲抓钻进
图 4.6 冲击钻机示意图
1—滑轮；2—主杆；3—拉索；4— 斜撑；5—卷扬机；6—垫木；7—钻
头
4.2.2 灌注桩的施工
钻进方法
图4.7 正循环泥浆循环成孔工艺
1—钻头；2—泥浆循环方向；3—沉 淀池；4—泥浆池；5—泥浆泵；6— 砂石泵；7—水龙头；8—钻杆；9— 钻机回转装置
Q
Q
软弱土层
中密土层 (a)
岩层 (b)
图4.11 桩身荷载传递 (a) 摩擦桩；(b)端承桩
4.3.1 桩的荷载传递过程
桩侧摩阻力影响因素
✓ 土的性质：如抗剪强度(c, j) →决定摩阻力的可能最大值
✓ 桩土相对位移 →决定摩阻力的发挥程度 ✓ 时间因素：土的固结随t增加向下部转移 →决定摩阻力发 挥的时间 ✓ 桩的刚度：影响桩周应力的分布。 ✓ 土中的应力状态：主要指侧向压力 ✓ 施工方法：a)挤土桩；b)非挤土桩。
???桩基的竖向承载力抗压和抗拔水平承载力计算?桩端平面以下的软弱下卧层验算?桩基抗震承载力计算?承载及桩身结构计算包括预制桩吊运和锤击过程中的强度验算桩身屈曲稳定计算?所有桩基均应进行承载能力极限状态计算?桩基尚应进行变形验算?桩端持力层为软弱土的一二级建筑物竖向沉降?桩端持力层为粘性土粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基竖向沉降?承受较大水平荷载或对水平变位要求严格的一级建筑桩基水平变位426桩基设计原则??43单桩承载力?承载机理荷载桩压缩侧摩阻消耗荷载桩底阻力
优点：符合国情，经济，设备简单，噪音小，场区内各桩可同 时施工，可直接观察地层情况，孔底易清除干净，且桩径大、适 应性强。
缺点：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和地面掉 重物等危险而造成伤亡事故。
土力学与基础工程参考答案_赵明华版 高清无水印
ms = d s vs ρ w = d s ρw
由w=
所以 m = ms + mw = d s (1 + w) ρ w （1）由 ρd = 得 ρd = ds ρw 1+ e ms v
（2）由 sr =
wd s vw · 100% 得 sr = ⇒ wd s = sr e e vv m d (1 + w) ρ w d (1 + w)rw d s wrw + d s rw sr erw + d s rw g= s g= s = = v 1+ e 1+ e 1+ e 1+ e
wd s 0.87 v 或 w * 100% = * 100% = 100% e vv 0.87 ds −1 2.7 − 1 * 10 = 9.1kN / m 3 ρw g = 1+ e 1 + 0.87
（8） r ' = ρ ' g = 2.4
用体积为 72 cm 3 的环刀取得某原状土样重 129.5g ，烘干后土重 121.5g，土
粒比重为 2.7，试计算该土样的含水量 w、孔隙比 e、饱和度 sr 、重度 r、饱和重 度 rsat 浮重度 r ' 以及干重度 rd ,并比较各重度的数值大小（先导得公式然后求解） 。 解： v = 72cm 3 m=129.5g (1) w = ms = 121.5 g d scm3 v 72
则r = ρg = （3） 由n =
vv e n wd vd (1 − n) v · 100% 得 n = ， 则 sr = w · 100% = s = s ⇒e= v 1+ e 1− n vv e n
2.3 在土的三 相组成示意图中，取土 粒体积 vs = 1 。已知某土样的 土粒比重 d s =2.70， 含水量=32.2%， 土的天然密度 ρ =1.91 g / cm3 ， 水的密度 ρ w = 1.0 g / cm3 。 按各三相比例指标的定义，计算图 2.50 中 6 个括号内的数值及 sr 和 r ' 。 解：因 vs = 1 , d s = 2.70 , w=32.2%, ρ =1.91g/ cm 3 , ρ w = 1.0 g / cm3
基础工程-赵明华-第四章-桩基础-7
破坏面
≥45 ≥45
破坏面
aox hc
aoy bc
4.6 桩基础设计
四、设计算例
例题4-2
解题思路：首先根据场地施工条件等选取基桩持力层、桩 型、桩径，进而确定单桩承载力、所需根数、布桩及承台 尺寸，再验算桩基承载力及承台的强度。
确定基桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩 承载力特征值；
再按剪切复核；强度计算包括抗冲、抗剪、局部承压及抗弯。
抗冲切 破坏方式可分沿柱(墙)边的冲切(向下)和边桩 或角桩对承台的冲切(向上)两类。柱边冲切破 坏锥体斜面与承台底面的夹角≥45(桥梁35)。
抗剪切 剪切破坏面为一通过柱（墙）边与桩边连线所 形成的斜截面。
局部受压 验算最大轴向荷载桩桩顶与承台砼局部受压。
Mx、My—垂直x，y轴方向计算截面处弯矩设计值； xi、yi—垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni—扣除承台和承台上土自重设计值后i桩竖向净反力设计值， 当不考虑承台效应时，则为i桩竖向总反力设计值。
4.6 桩基础设计
三、承台梁板计算
ho1 ho
承台厚度及强度计算
承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，
4.5 群桩基础设计
三、复合基桩的竖向承载力特征值
建筑桩基规范(JGJ 94-2008)：分两类情况先计算基桩或复 合基桩的竖向承载力特征值R，再乘以桩数即为群桩基础的 总承载力 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基，和由于地层 土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力 特征值取单桩竖向承载力特征值，即:
i i
h0
Ni
xi
y
x
h0 x
土力学与基础工程-复习资料-赵明华电子教案
土力学与基础工程第二章、.图的性质及工程分类2.1概述1．土的三相体系：固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相(气体)。
饱和土为二相体：固相、液相。
2．2土的三相组成及土的结构2.2.1土的固体颗粒（固相）1.、高岭石：水稳性好，可塑性低，压缩性低，亲水性差，稳定性最好。
2、（1）、土的颗粒级配曲线：横坐标：土的粒径（mm），为对数坐标；纵坐标：小于某粒径的土粒质量百分数（%），常数指标。
（2）、.由曲线的形态可评定土颗粒大小的均匀程度。
曲线平缓则表示粒径大小相差悬殊，颗粒不均匀，级配良好；反之，颗粒均匀，级配不良。
3、工程中用不均匀系数C U和曲率系数C C来反映土颗粒级配的不均匀程度C U=d60/d10;C C=(d30)2/(d10×d60)d60------小于某粒径的土粒质量占土总质量60%的粒径，称限定粒径；d10-------小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称有效粒径；d30-------小于某粒径的土粒质量占土总质量30%的粒径，称中值粒径。
2.2.2土中水和气1．土中液态水分为结合水和自由水两大类。
2.土中气体：粗颗粒中常见与大气相连通的空气，它对土的工程性质影响不大；在细颗粒中则存在与大气隔绝的封闭气泡，使土在外力作用下压缩性提高，透水性降低，对土的工程性质影响较大。
2.2.3土的结构和构造1土的构造最主要特征就是成层性，即层理构造。
2.3土的物理性质指标（都很重要，建议整节复习，不赘述）会做P19例2.12.4无黏性土的密实度1、影响砂、卵石等无黏性土工程性质的主要因素是密实度。
2、相对密实度（1）D r=(e max-e)/(e max-e min)e天然空隙比；e max最大空隙比（土处于最松散状态的e）；e min最小空隙比（土处于最紧密状态的e）（2）相对密实度的值介于0—1之间，值越大，表示越密实。
2.5黏性土的物理特性2.5.1黏性土的界限含水量1、黏性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量（掌握上图）2.5.2黏性土的塑性指数和液性指数1、（1）塑性指数I p= w L -w p (w L:液限；w p塑限)（2）、塑性指数习惯上用不带“%”的百分数表示。
基础工程赵明华PPT课件
r —集中力到计算点的距离 E —弹性材料的弹性模量 υ—弹性材料的泊桑比
图1.15 弹性半空间体表面的竖向位移计算
（a）集中荷载；（b）矩形面积均布荷载
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1.5.3 线性变形体的地基计算模型
分层地基模型
✓根据土力学中分层总和法 计
算地基沉降：
—第i土层的平均附加应力，kN/m2；
桩基础 沉井基础 沉箱基础
柱下条形基础 墙下条形基础
箱形 基础
十字 交叉梁基础
梁板或平板 式筏形基础
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1.4 基础类型
图1.1 柱下单独基础
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1.4 基础类型
图1.2 墙下单独基础
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1.4 基础类型
图1.3 柱下条形基础
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1.4 基础类型
图1.4 墙下无筋扩展条形基础
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1.4 基础类型
图1.5 十字交叉梁基础
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1.4 基础类型
图1.6 箱形基础 （由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构）
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1.4 基础类型
基桩直径 2.2m,长度 80m,钻孔长 度近90m
图1.7 某公路大桥主桥南塔的桩基础
△Hi—第i土层的厚度，m； Esi —第i土层的压缩模量，kN/m2 n—压缩层深度范围内的土层数
也可采用数值法计算
图1.图116-1分6 层地基模型
(a)基底网格；(b)地基土的计算分层
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图 1.10 地基、基础、上部结构的常规分析简图
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