基础工程学 第5章 桩基础设计ppt课件

Q 〔Z〕
由该微分段的静力平衡条件： dz微分段外表积
Q (z ) d(z Q ) q s(z )u Q (z )
那么可得到： qs(z)u1ddQ(zz)
由桩身轴力和紧缩变形关系：
Q〔Z〕 +dQ〔z〕
ds(z)Q(z) dz 桩身紧缩模量
桩身紧缩变形
AEp
桩身截面积
竖向荷载作用下的单桩任务性状
按桩周土的支承才干确定竖向承载力
?建筑桩基技术规范?〔JGJ94-2020〕对不同设计等级桩基规定了单桩设计 极限承载力规范值确实定方法：
设计等级
单桩设计极限承载力规范值确定方法
甲级 通过单桩静载试验确定
乙级 丙级
地质条件简单时，可参照一样地质条件试桩资料，结合静探等原位 测试或经历参数综合确定，其余由载荷试验确定
桩根底设计
概述 建筑桩基设计的根本规定 桩的分类 竖向荷载作用下的单桩任务性状 竖向荷载作用下单桩承载力确实定方法 竖向荷载作用下的单桩沉降计算 竖向荷载作用下群桩任务性状 群桩的竖向承载力计算 群桩的沉降计算 程度荷载作用下桩基的承载力和变位 桩根底设计
概述
桩根底的开展历史
竖向荷载作用下的单桩任务性状
桩侧负摩阻力问题
桩侧负摩阻力如何分布？ 中性点的深度ln与桩周土的紧缩性和变形条件，以及桩和持力层土的刚度等要素
有关，但实践上准确确定中性点的位置比较困难。桩尖沉降sp越小，ln越大，对于支 承在岩层上的端承桩〔sp＝0〕 ，负摩擦力可分布于全桩身。
桩侧负摩阻力如何计算？
另外：P121
竖向荷载作用下的单桩任务性状
桩侧负摩阻力问题
什么是负摩阻力？ 在此之前的分析以为，桩侧摩阻力的产生是由于桩身紧缩向下位移，故土体阻止 桩身向下位移而作用于桩侧的向上阻力。这可了解为正的桩侧摩阻力；倘假设桩身向上 位移，即土体相对桩身向下位移，此时，土体欲“下拉〞桩身，那么此时摩阻力方向向 下， 故称什其么为情“负况摩下阻会力产〞生。负负摩摩阻阻力力？对桩基稳定具有“负面效应〞：加大桩身荷载和沉降。
桩身轴力分布 桩侧摩阻力分布 桩身位移分布
竖向荷载作用下的单桩任务性状
竖向荷载下单桩的任务性状包括两个重要的问题：〔1〕 单桩的荷载传送机制; 〔2〕 桩侧负摩阻力问题。
竖向荷载下单桩的荷载传送机制
根据上述描画，那么可根据桩身任一截面处的受力和变形建立桩身轴力、轴向 变形和桩侧摩阻力之间的关系。如图，取一微分段dz：
桩的分类
建筑桩基技术规范〔JGJ94-2020〕
按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩
非挤土桩
各类钻〔挖〕孔桩：干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等
部分挤土桩
冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、打入〔静压〕式敞口钢管桩、H型钢 桩、预应力混凝土空心桩等。
挤土桩
沉管灌注桩、打入〔静压〕预制桩、闭口预应力空心桩和钢管桩等
q nK 0tan )( n
K0 :土的侧压力系数；φ´:土的有效内摩擦角度； σ´:桩周土中的竖向有效应 力；ζn :桩周土负摩擦力系数。
竖向荷载作用下的单桩承载力
单桩竖向承载力确实定
单桩竖向承载力由两个方面要素所决议：一是地基土对桩的支承才干；二是桩 本身体料的强度。普通情况下，单桩的竖向承载力由地基土的支承才干所决议。这 是由于正常情况下的桩身体料强度往往不能得到完全发扬，只需对端承桩及少数桩 身存在质量缺陷的情况下才能够由桩身强度决议其竖向承载力。
乙 级 除甲级、丙级以外的建筑
丙 级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及以下一般建筑
建筑桩基设计的根本规定
建筑桩基设计荷载取值规定〔JGJ94-2020〕
桩基设计时，所采用的荷载作用效应组合与相应的抗力应符合以下规定：
确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应规范组合；相应 的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值； 计算荷载作用下的桩基沉降和程度位移时，应采用荷载效应准永久组 合；计算程度地震作用、风载作用下的桩基程度位移时，应采用程度地 震作用、风载效应规范组合； 计算桩基构造承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷 载效应根本组合。进展承台和桩身裂痕控制验算时，应分别采用荷载效 应规范组合和准永久组合。
桩根底设计方法-极限形状设计
承载力极限形状：桩基到达最大承载才干、整体失稳或发生不适于继 续承载的变形； 正常运用极限形状：桩基到达建筑物正常运用所规定的变形限值或耐 久性要求的某项限值。
建筑桩基设计的根本规定
建筑桩基设计等级〔JGJ94-2020〕
原建筑桩基技术规范〔JGJ94-94〕以建筑桩基平安等级和重要性系 数规定设计原那么，现规范以建筑桩基设计等级规定。
AEp
Q〔Z〕 +dQ〔z〕
z
Z深度的轴力： Q(z)Q0u0qs(z)dz
Z深度的沉降：
1z s(z)s0EPA0Q(z)dz
桩－土体系荷载 传送微分方程：
qs(z)EuPAdd2s(z2z)
竖向荷载作用下的单桩任务性状
从竖向荷载下单桩的荷载传送机制得到的几点认识
作用于桩顶的竖向荷载Q是由桩侧土的总摩阻力Qs和桩端土的端阻力QP共同承当。 Q ＝Qs＋ QP；当桩顶荷载加大至极限值时，Q u＝Qsu＋ QPu 其中：Q u称为单桩竖向抗压极限承载力〔kN〕； Qsu为单桩总极限摩侧阻力 〔kN〕；QPu那么为单桩总极限端阻力〔kN〕。
桩侧负摩阻力问题
桩侧负摩阻力如何分布？
桩身上负摩擦力的分布范围可根据桩与周围土的相对位移情况确定。假设桩 身某一截面处，桩与周围土体之间没有相对位移，那么作用在桩上的摩擦力为 零，称该点为中性点。 在中性点截面处，桩身的轴力N最大；在中性点以上， 土的下沉量大于桩的沉降量，所以是负摩擦区；在中性点以下，土的下沉量小 于桩的沉降量，因此是正摩擦区。
十九世纪以前：7000年～8000年前，浙江宁波附近的河姆渡遗址； 3000年～4000年前的古罗马；西安灞桥、隋唐建塔等等。 十九世纪以后：资料和动力提高促进桩基开展和运用；水泥工业、蒸 汽动力呈现，铸铁管桩得以运用；十九世纪末，现场钻孔桩运用； 近、现代时期：桩基运用已得到很大开展，桩基资料、桩型、工艺和 施工技术等多样化。
桩基技术开展特点
桩基技术的开展受工业化的影响宏大； 桩型及施工工艺推陈出新，桩基实际和概念以及桩基成效本质性变化； 桩基与其它根底方式或工艺结合运用，高强、大直径、超长为开展趋势； 桩基施工检测与监测构成相当丰富有效的技术。
概述
西安灞桥〔1834年清·道光14年〕
概述
上海河南路桥木桩根底〔1923年〕
桩的分类
桩的分类
干法施工
桩的分类
预制桩
桩的分类
钢桩
桩的分类
预应力桩
桩的分类
建筑桩基技术规范〔JGJ94-2020〕
按桩径〔设计直径〕大小分类：小直径桩、中等直径桩、大直径桩
小直径桩：d不超越250mm
中等直径桩：250mm< d< 800mm 大直径桩：d不小于 800mm
建筑桩基技术规范〔JGJ94-2020〕中关于桩型和成桩工艺 选择的假设干规定
竖向荷载下单桩的荷载传送机制
竖向荷载作用下，单桩的荷载传送是桩－土体系共同任务的结果。
桩顶受竖向荷载作用， 桩身紧缩而向下位移。由此， 桩身与土间的摩阻力出现， 并使桩身轴力和位移随深度 递减。在桩土相对位移为零 处，摩阻力为零。
荷载继续添加，桩身向 下位移加大，带动下部土层 摩阻力发扬，直到荷载添加 到一定程度，桩侧摩阻力不 能支持桩身荷载，此时，桩 端阻力发扬作用。
高层建筑桩根底根本型式－桩基与其它根底型式结合
桩柱根底：柱下独立桩根底； 桩梁根底：根底梁〔或承台梁〕下桩根底； 桩墙根底：剪力墙〔或实腹筒壁〕下桩根底； 桩筏根底：筏板下桩根底； 桩箱根底：箱基下桩根底。
建筑桩基设计的根本规定
建筑桩基设计根本要求
桩基方式的合理选择：思索地基条件和构造特点； 持力层和桩长的合理选择：从承载力、变形、经济和施工角度思索； 合理布置桩基：最大程度发扬桩的承载性能； 桩基程度承载力的合理确定：能有效抵御倾覆或外荷载致程度力； 合理控制桩基施工引发的环境问题：噪音干扰、周边设备的维护。
概述
概述
新加坡开展银行,四墩, 每墩直径7.3m。 将荷载传送到下部好土层,承载力高。
概述
概述
桩根底的适用条件
土质条件太差不宜用浅根底时选用桩基； 地基土特殊不宜采用地基改良方法和加固措施时选用桩基； 上部构造荷载较大，或需求较大的抵御程度荷载刚度选用桩基； 构造对不均匀沉降相当敏感，或建筑物遭到大面积堆载时选用桩基； 地下水位很高，或水下根底施工困难时选用桩基； 具有重要历史意义或需长期保管之建筑物根底选用桩基。
； 计值；
右式确定： 小注：存在压曲破坏能够的竖向单桩承
A p桩的横截面面积；
载力不能完全由桩身强度确定。例如， 长细比很大的桩体、可液化土中的桩体 等！
f y纵向钢筋抗压强度设计
值；
A p纵向钢筋的横截面面积
。
竖向荷载作用下的单桩承载力
单桩竖向承载力确实定
单桩竖向承载力由两个方面要素所决议：一是地基土对桩的支承才干；二是桩 本身体料的强度。普通情况下，单桩的竖向承载力由地基土的支承才干所决议。这 是由于正常情况下的桩身体料强度往往不能得到完全发扬，只需对端承桩及少数桩 身存在质量缺陷的情况下才能够由桩身强度决议其竖向承载力。
土体发生大于桩身紧缩位移的沉降！这种情况的产生有几种能够：
欠固结土体的固结沉降；湿陷性黄土浸水、欠固结软土，厚松散填土 桩周土体在外荷载下的固结沉降；桩侧大面积堆载，地震，预压堆载 降水引起的地基固结沉降；人工抽、排水；城市用水 卸载后的再固结沉降。开挖隆起后再固结
竖向荷载作用下的单桩任务性状
设计等级
建筑类型
〔1〕重要的建筑
甲 〔2〕30层以上或高度超越100m的高层建筑
〔3〕体型复杂且层数相差超越10层的上下层〔含纯地下室〕连体建
级
筑
〔4〕20层以上框架－核心筒构造及其它对差别沉降有特殊要求之建
筑
〔5〕场地和地基条件复杂的7层以上一般建筑及坡地、岸边建筑物
〔6〕对相邻既有工程影响较大的建筑
对框架－中心筒等荷载分布很不均匀的桩筏根底，宜选择基桩尺寸和 承载力可调性较大的桩型和工艺； 挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时，应局限于多层住宅桩基； 抗震设防烈度为8度及以上地域，不宜采用预应力混凝土管桩和预应力 混凝土空心方桩
竖向荷载作用下的单桩任务性状
竖向荷载下单桩的任务性状包括两个重要的问题：〔1〕 单桩的荷载传送机制; 〔2〕 桩侧负摩阻力问题。
对桩的荷载传送过程的研讨阐明：桩 在外荷载Q作用下， Qs 与 QP 的发扬程 度与桩土之间的相对位移情况有关。桩 与土之间发生不大的相对位移时，摩阻 力就可充沛发扬出来。 单桩受荷过程中桩端阻力的发扬滞后 于桩侧阻力，充沛发扬所需的桩底位移 值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截 面位移值大得多。
桩的分类ห้องสมุดไป่ตู้
建筑桩基技术规范〔JGJ94-2020〕
按承载性状分类：摩擦型桩和端承型桩
摩擦型桩
摩擦桩：在承载才干极限形状下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力接受， 桩断阻力小到可忽略不计 端承摩擦桩：在承载才干极限形状下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力 接受
端承型桩
端承桩：在承载才干极限形状下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力接受， 桩侧阻力小到可忽略不计 摩擦端承桩：在承载才干极限形状下，桩顶荷载主要由桩端阻力接受
根据原位测试或经历参数确定
竖向荷载作用下的单桩承载力
单桩竖向承载力确实定
载荷实验确定单桩竖向极限承载力
试桩－静载实验
竖向荷载作用下的单桩承载力
按桩身体料强度确定竖向承载力
根据资料强度计算单桩承载力时， 混凝土桩
可把桩视为插在土中的受压杆件，在轴 向压力作用下，计算桩身轴力受压强度
钢筋混凝土桩
R fcAp
R
fcAp
f
'
y
A
g
时，普通可不思索弯曲的影响，即取稳 式中 R 单桩轴向承载力设计值
定系数 ＝1.0 ，那么其承载力设计值可 用
f c混凝土轴向抗压强度设
竖向荷载下单桩的任务性状包括两个重要的问题：〔1〕 单桩的荷载传送机制; 〔2〕 桩侧负摩阻力问题。
竖向荷载下单桩的荷载传送机制
根据上述描画，那么可根据桩身任一截面处的受力和变形建立桩身轴力、轴向 变形和桩侧摩阻力之间的关系。如图，取一微分端dz：
Q 〔Z〕
那么由： 和
qs(z)u1ddQ(zz)
dz ds(z)Q(z)