土力学2-第八章 桩基础1 fanzhechao
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桩基础设计(土力学与地基基础教案
桩基础设计(土力学与地基基础教案)第一章：桩基础概述1.1 桩基础的定义和分类1.2 桩基础的优缺点1.3 桩基础的应用范围第二章：桩的受力分析2.1 桩的受力特性2.2 桩的荷载传递机理2.3 桩的承载力计算第三章：桩的设计原则和方法3.1 桩的设计原则3.2 桩的设计方法3.3 桩的设计注意事项第四章：桩基础施工技术4.1 桩的施工方法4.2 桩基础施工质量控制4.3 桩基础施工安全措施第五章：桩基础的检测与验收5.1 桩基础检测方法5.2 桩基础验收标准5.3 桩基础验收程序第六章：桩基础工程案例分析6.1 案例一：高层建筑桩基础设计6.2 案例二：桥梁桩基础设计6.3 案例三：道路工程桩基础设计第七章：桩基础的抗震设计7.1 抗震设计的基本原则7.2 桩基抗震设计的方法7.3 桩基础抗震设计实例分析第八章：桩基础的维护与修复8.1 桩基础的维护措施8.2 桩基础的常见问题及修复方法8.3 桩基础的长期性能评估第九章：桩基础的环境影响与对策9.1 桩基础施工对环境的影响9.2 环境保护在桩基础施工中的重要性9.3 桩基础施工环境保护对策第十章：桩基础设计的未来发展趋势10.1 桩基础设计的创新技术10.2 桩基础设计的可持续发展10.3 桩基础设计在未来的挑战与机遇重点和难点解析重点一：桩基础的受力特性和荷载传递机理补充和说明：桩基础的受力特性是理解其工作原理的关键。
桩的荷载传递机理涉及竖向荷载和水平荷载下的桩身应力分布、侧阻力和端阻力的发挥等。
需要通过实际案例和动画演示来加深学生对这一复杂过程的理解。
重点二：桩的承载力计算补充和说明：桩的承载力计算是桩基础设计的核心内容。
涉及不同土层的桩侧摩阻力、桩端阻力以及群桩效应等因素。
教学中应强调公式推导和实际工程案例的结合，以及各种计算方法的应用和比较。
重点三：桩的设计原则和方法补充和说明：桩的设计原则包括安全性、经济性、可靠性和合理性等。
设计方法涉及静力法、动力法和基于经验的简化方法。
土力学之桩基础
土力学与地基基础课程设计课 程 桥梁工程钻孔灌注桩基础设计 班 级 市政10-3 姓 名 汪 波 学 号 31100303 指导教师 梁师俊城 市 建 设 工 程 系2010级市政工程技术专业目录地质及水文资料 (1)第1章桩基础类型的选择 (1)1.1.承台地面标高的考虑 (1)1.2.柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑 (1)1.3.柱型与成桩工艺 (1)第2章桩径、桩长拟定 (2)2.1.桩径拟定 (2)2.2.桩长的拟定 (2)第3章估算单桩承载力特征值 (3)第4章确定基桩根数及其平面布置 (4)4.1.桩的根数n的估算 (4)4.2.桩间距d的确定 (4)4.3.桩的平面布置：采用单排桩桩行列式的布置，如图: (5)第5章内力计算 (6)5.1.桩的b计算宽度 (6)15.2.基础变形系数 (6)5.3.单排桩式桥墩承受桩柱顶荷载时的作用效应及位移基础计算 (7)5.3.1. 底面或局部冲刷线处桩的作用效应: (7)5.3.2. 底面或局部冲刷线处作用单位“力”时，该截面产生的变位 (7)5.3.3. .地面或局部冲刷线处桩变位 (8)5.3.4. 地面或局部冲刷线以下深度z处桩各截面内力 (8)第6章验算桩的受力 (10)6.1.桩身的轴向受力 (10)6.2.验算桩身的截面强度和配筋计算 (10)6.2.1. 主筋，截面配筋 (10)6.2.2. 箍筋与骨架钢筋 (11)第7章桩基础整体承载力验算 (12)7.1.地基强度验算 (12)【参考资料】 (13)地质及水文资料选取第Ⅴ层，密实粗砂；地基土的密实粗砂浮重度γ=19.5KN/m3；地基土比例系数m=100 KN/m4；地基土的极限摩擦阻力τ=120kPa;内摩擦角ψ=40。
；黏聚力［σ0］=500 kPa；河底底面标高为5m;常水位标高为8.5m;局部冲刷线标高为-1.0m；一般冲刷线标高为2.0m。
第1章桩基础类型的选择1.1. 承台地面标高的考虑根据规范JTJO24-85，承台的高度不宜小于1.5m，取承台高度为1.5m结合分析所给的地质要求和现场的条件，选择低桩承台。
土力学及基础工程第八章-桩基础
• 浅基础：施工简单，造价低。有时承载力、变形 等不能满足要求
• 桩基础：承载力高，沉降小，稳定性好。不需大 范围的开挖（支护、降水）。施工较为复杂，造 价较高。
• 深基础: 埋置深度比较大，而且往往需要采用特 殊的施工方法做成的基础。
深基础与浅基础的区别：
• 1）埋置深度比较大；
• 2）施工方法特殊； • 3）荷载传递方式与浅基础有明显差异。
桩的预制
场地压实、平整→场地地平作三七灰土或浇筑 混凝土→支模→绑扎钢筋骨架、安设吊环→浇筑混 凝土→养护至30%强度拆模→支间隔端头模板、刷 隔离剂、绑钢筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔制 作第二层桩→养护至70%强度起吊→达100%强度后
运输。
预制混凝土桩
桩的起吊 桩在起吊和搬运时， 必须平稳，并且不得 损坏。吊点应符合设 计要求。
（3）按桩的材料分类
• 混凝土桩：包括普通钢筋混凝土桩和预应 力钢筋混凝土桩。
• 钢桩：常用钢管桩和H型桩。 • 木桩：用木材制作而成,目前很少使用。 • 组合桩：用两种或两种以上材料做成的桩。
可因地制宜加以选取。
（4）按桩的直径分类
• 大直径桩：桩径d≥800mm。承载力较高。除大直径钢
管桩外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重 型建（构）筑物的基础。
抱压式桩
顶压式桩
从预制桩的顶端施压， 将其压入地基
上海电信大楼 24层，高151.8m
混凝土、钢筋混凝土灌注桩
灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼 并灌注混凝土而成。
灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤 土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其操作要求严 格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量 土渣或泥浆排出。
土力学与地基基础第八章
4、特殊性地基，如湿陷性黄土、季节性冻土，要求采用 桩基础将荷载传到深层稳定的土层； 5、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确， 如果采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；
6、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施 工困难和避免水下施工；
7、地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物 的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定 土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。
8.3.2 单桩竖向静载荷试验 静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，它 除了考虑地基的支承能力外，也计入了桩身材料对承载力 的影响。 对于灌注桩，应在桩身强度达到设计强度后方能进行静载 荷试验。对于预制桩，由于沉桩扰动强度下降有待恢复， 因此在砂土中沉桩7天后，粘性土中沉桩15天后，饱和软粘 土中沉桩25天后才能进行静载试验。 静载荷试验时，加荷分级不应小于8级，每级加载量宜为预 估限荷载的1/8~1/10。 测读桩沉降量的间隔时间为：每级加载后，第5、10、 15min时各测读一次，以后每15min测读一次，累计一小时 后每隔半小时测读一次。 在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于 0.1mm时可视为稳定，稳定后即可加下一级荷载。
Quk Qsk Qpk u qsik li q pk Ap
二、 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直 径桩单桩极限承载力标准值时，可按下式计算：
8.2桩的类型
1、按承台位臵分：高桩承台基础和低桩承台基础 2 按承载性状分类： 摩擦型桩；端承型桩；
3 按成桩方法分类：非挤土桩；部分挤土桩；挤土桩；
4 按桩径（设计直径d）大小分类：小直径桩：d ≤250mm； 中等直径桩： 250mm< d <800mm；大直径桩： d ≥800mm 5、按桩身材料分：木桩，钢筋混凝土桩和钢桩 6、按施工方法分：预制桩；灌注桩
土力学第八章地基承载力2019
pct g Nz m r 2 a ctx g 2m d 1ctg 2 c Nc c t ctc g g c2 t t2gg
记
Nq
1ctg
第一节 概述 Introduction
承载力的概念：
地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能 承受的荷载来表示。
极限承载力 Ultimate bearing capacity
地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受 的最大荷载。
容许承载力 承载力设计值(特征值)
保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。 也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。
Mb、Md、Mc：承载力系数，与内摩擦角k 有关
k ：基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值
b：基底宽度，大于6m按6m取值，对于砂土小于3m按3m取值
ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值
适用于偏心距小于等于0.033b，计算得到的承载力特征值不再进行修正
1 《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89） 2 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2019）
N1 3
ct g
2
zmax
1b 4
f1
4
1b
4
N md
N qcNc
N1 4
ctg
Байду номын сангаас
2
Nq 1ctg
2
Nc
ctg
ctg
2
2019/10/29
第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力
桩基础知识PPT课件
桩径大小无关。
• 一般粘性土中打入桩的临界位移 1~7mm • 砂土中打入桩的临界位移 4~10mm • 非挤土桩的临界位移大于挤土桩的临界位移
因为非挤土作用桩与 周边土体的摩擦作用
较小
桩侧极限摩阻力
✓ 按库仑强度理论表示的桩侧极限摩阻力：
u ca x tana
ca、φa——桩侧表面与桩周土之间的附着力和摩擦角，与土的性质、桩身材料、桩的设置效应
2、单桩竖向承载力的确定原则
按11《建筑地基基础设计规范》，确定单桩竖向极限承载力标准值需满足下列规定： ✓ 单桩竖向承载力特征值 Ra 应通过单桩竖向静载荷试验确定； ✓ 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 Ra 值； ✓ 初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：
✓设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； ✓设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩 资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试 验确定； ✓设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。
静载荷试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。
✓由于Nγ与Nq接近，q且p桩u径b远小cc于N桩c深* h，故桩端1b阻N力的* 理论表q达h式N可q*简化为：
q pu
ccNc*
qhN
* q
桩端阻力深度效应（临界深度）
与桩侧阻深度效应一样，桩端阻也存在深度效应现象。
即当桩端入土深度小于某一临界值hcp时，极限端阻
随深度线性增加，而大于该深度后则保持不变，这一 深度称为端阻的临界深度。
2、按单桩竖向抗压静载试验法确定 ✓ 静载试验装置及方法
• 一般粘性土中打入桩的临界位移 1~7mm • 砂土中打入桩的临界位移 4~10mm • 非挤土桩的临界位移大于挤土桩的临界位移
因为非挤土作用桩与 周边土体的摩擦作用
较小
桩侧极限摩阻力
✓ 按库仑强度理论表示的桩侧极限摩阻力：
u ca x tana
ca、φa——桩侧表面与桩周土之间的附着力和摩擦角，与土的性质、桩身材料、桩的设置效应
2、单桩竖向承载力的确定原则
按11《建筑地基基础设计规范》，确定单桩竖向极限承载力标准值需满足下列规定： ✓ 单桩竖向承载力特征值 Ra 应通过单桩竖向静载荷试验确定； ✓ 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 Ra 值； ✓ 初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：
✓设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； ✓设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩 资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试 验确定； ✓设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。
静载荷试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。
✓由于Nγ与Nq接近，q且p桩u径b远小cc于N桩c深* h，故桩端1b阻N力的* 理论表q达h式N可q*简化为：
q pu
ccNc*
qhN
* q
桩端阻力深度效应（临界深度）
与桩侧阻深度效应一样，桩端阻也存在深度效应现象。
即当桩端入土深度小于某一临界值hcp时，极限端阻
随深度线性增加，而大于该深度后则保持不变，这一 深度称为端阻的临界深度。
2、按单桩竖向抗压静载试验法确定 ✓ 静载试验装置及方法
土力学第八章
理论公式计算
8－1
概述
千 斤 顶
荷载板
8－1
概述
静载荷试验
8－2
按塑性区开展深度确定地基承载力
允许塑性区有一定的开展范围，又保证地基能最 大限度的安全、正常承担结构荷载时的基底压力确定 为地基的设计承载力。 p 1 p d (2 sin 2 ) 2 d d
1
b
二、太沙基极限承载力公式 (二)基本公式
1 2 W b tg 4
P u
C
a
W
C
P fu b u
cb C c ab 2 cos
Pp
b
Pp
1 2 Pu 2 Pp cos cbtg b tg 4
8－3
45
8－3
浅基础地基极限承载力
一、普朗特极限承载力公式
fu 0dNq cNc
Nq e
tan
0 tan 45 2
2
Nc Nq 1tg
8－3
浅基础地基极限承载力
二、太沙基极限承载力公式
(一)基本假设 •均质地基，条形基础，中心荷载，地基破坏形式为整 体剪切破坏。 •基础底面粗糙，即它与土之间有摩擦力存在。
概述
(1)当基础上荷载较小时，基础下形成一个三角形压密区I， 随同基础压入土中，p－s曲线呈直线关系。
(2)随着荷载增加，压密区I向两侧挤压，土中产生塑性区，塑 性区先在基础边缘产生，然后逐步扩大形成II、III塑性区。基 础的沉降增长率较前一阶段增大，故 p－s曲线呈曲线状。
(3)当荷载达到最大值后，土中形成连续滑动面，并延伸到地面， 土从基础两侧挤出并隆起，基础沉降急剧增加，整个地基失稳 破坏。
土力学与地基基础——桩基础
土力学与地基基础 第八章 桩 基 础
8—1 概述
如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变
形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚 实土层或岩层作为持力层的深墓础方案了。深基础主要有桩基础、 沉井和地下连续墙等几种类型
一、桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其它 重要的建筑物， 2．重型工业厂房和荷载过大的建筑物，如仓库、料仓等， 3．对烟囱、输电塔等高耸结构物，采用桩基以承受较大的 上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜时，
值大得多。
桩的荷载沉降关系曲线分为陡降型和缓变型
四、桩侧负摩阻力
桩土之间相对位移的方向，对于荷载传递的影响很大。 在土
层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻 力。产生负摩阻力的情况有多种，例如：位于桩周欠固结的软粘土 或新填土在重力作用产生固结，大面积堆载使桩周土层压密，在正 常固结或弱超固结的软粘土地区，·由于地下水位全面降低(例如长 期抽取地下水)，致使有效应力增加，因而引起大面积沉降， 自重 湿陷性黄土浸水后产生湿陷，打桩时使已设置的邻桩抬升等。在这 些情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给桩。
顶沉降s=δ。)、 桩身任意深度z处的轴力Nz：和截
面位移δz以及桩端(z=l)的轴力Nl和位移δl都可以确定。
以桩顶(也是地面)作为坐标原点，离桩顶深度为z处
的桩身轴力为
z
Nz Q up. z.dz
0
从深度为z长度为dz的一小段桩体[图8—8(a)]的平衡 条件得到摩阻力与轴力的关系
z
1
up
dN z dz
把桩视作线性变形体，其净横截面面积为 Ap弹性模
8—1 概述
如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变
形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚 实土层或岩层作为持力层的深墓础方案了。深基础主要有桩基础、 沉井和地下连续墙等几种类型
一、桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其它 重要的建筑物， 2．重型工业厂房和荷载过大的建筑物，如仓库、料仓等， 3．对烟囱、输电塔等高耸结构物，采用桩基以承受较大的 上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜时，
值大得多。
桩的荷载沉降关系曲线分为陡降型和缓变型
四、桩侧负摩阻力
桩土之间相对位移的方向，对于荷载传递的影响很大。 在土
层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻 力。产生负摩阻力的情况有多种，例如：位于桩周欠固结的软粘土 或新填土在重力作用产生固结，大面积堆载使桩周土层压密，在正 常固结或弱超固结的软粘土地区，·由于地下水位全面降低(例如长 期抽取地下水)，致使有效应力增加，因而引起大面积沉降， 自重 湿陷性黄土浸水后产生湿陷，打桩时使已设置的邻桩抬升等。在这 些情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给桩。
顶沉降s=δ。)、 桩身任意深度z处的轴力Nz：和截
面位移δz以及桩端(z=l)的轴力Nl和位移δl都可以确定。
以桩顶(也是地面)作为坐标原点，离桩顶深度为z处
的桩身轴力为
z
Nz Q up. z.dz
0
从深度为z长度为dz的一小段桩体[图8—8(a)]的平衡 条件得到摩阻力与轴力的关系
z
1
up
dN z dz
把桩视作线性变形体，其净横截面面积为 Ap弹性模
土力学与地基基础——桩基础
4．对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础 振动对结构的影响，或应控制基础沉降和沉降速率时，
5．软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，或以桩基 作为地震区结构抗震措施时。
8-2 桩的分类
桩基一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成(图 8·3)。按承台与地面的相对位置的不同，而有低承台桩基和高承台 桩基之分。前者的承台底面位于地面以下，而后者则高出地面以土，且其上部常处于水中。工业与民用建筑几乎都使用低承台竖直 桩基，并且很少采用斜桩。桥梁和港口工程常用高承台桩基，且常 用斜桩以承受水平荷载。
土力学与地基基础 第八章 桩 基 础
8—1 概述
如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变
形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚 实土层或岩层作为持力层的深墓础方案了。深基础主要有桩基础、 沉井和地下连续墙等几种类型
一、桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其它 重要的建筑物， 2．重型工业厂房和荷载过大的建筑物，如仓库、料仓等， 3．对烟囱、输电塔等高耸结构物，采用桩基以承受较大的 上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜时，
按施工方法的不同，桩有预制桩和灌注桩两大类。
按桩的设 置效应，可将桩分为大量挤土桩、小量挤土桩 和不挤土桩三类。
8—3 单桩轴向荷载的传递
在讨论竖直单桩的轴向承载力之前，有必要大致了解施加于
桩顶的轴向荷载是如何通过桩土之间的相互作用传递给地基的。 一、端承桩与摩擦桩 1．端承桩 凡认为只通过桩端传递荷载的桩，称为端承桩[图8-7(a)]。在工
三、桩侧摩阻力和桩端阻力
桩侧摩阻力是截面位移的函数。曲线OCD表示这种关系。实 际应用时，可简化为折线OAB
土力学第八章课件
三、量测设备
载荷试验精度由量测设备控制。量测设备按量测对象 分力和位移量测两种：按深度分表层量测和地下量测两种。 1.承载板受力量测：承载板上受到的竖向力需要准确量测， 规范规定竖向力量测精度要高于95%。常用量测方法有： 力传感器法和压力表量测。 2.载荷板的沉降量量测：规范 要求精度达到0.1mm。
8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用
一、试验步骤
4.设备安装：首先安装反力荷载及其支撑设备。反力荷载 大小按试验最大荷载大小加安全储备计算，要求满足相应 试验规范。然后安装千斤顶（千斤顶中心和承载板的中心 一致）、力传感器、位移量测传感器（位移传感器支架固 定点设在不受变形影响的位置上，位移观测点应对称设置） 等；
8－1 概述
地基承载力不足而使地基破坏的根本原因是由 于荷载过大，使地基中的剪p 应力达到或超过了地 基土的抗剪强度。
地基承载力不足而使地基破坏的实质是基础下 持力层土的剪切破坏。
地基中剪切破坏的型式有
滑裂面
▪ 整冲剪破坏
地基
8-1 概 述
载荷试验可用于确定岩土地基的承载力和变形特性。 试验时，用一定面积的承载板向地基施加竖向荷载，观察 地基变形和破坏现象。
深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层（埋深大于等 于3m和地下水位以上）及大直径桩桩端土层在承压板下应力 主要影响范围内的承载力。
螺旋板载荷试验可适用于确定深部地基或地下水位以下的地 基土承载力。
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
承载板、加荷装置、量测设备
千 斤 顶
荷载板
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
二、加载设备
载荷试验中，加载设备通常是试验中心，也是费用中的 主要部分。加载方式分为两类：(１)以重物为荷载源；(２) 油压千斤顶反力加荷法。
载荷试验精度由量测设备控制。量测设备按量测对象 分力和位移量测两种：按深度分表层量测和地下量测两种。 1.承载板受力量测：承载板上受到的竖向力需要准确量测， 规范规定竖向力量测精度要高于95%。常用量测方法有： 力传感器法和压力表量测。 2.载荷板的沉降量量测：规范 要求精度达到0.1mm。
8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用
一、试验步骤
4.设备安装：首先安装反力荷载及其支撑设备。反力荷载 大小按试验最大荷载大小加安全储备计算，要求满足相应 试验规范。然后安装千斤顶（千斤顶中心和承载板的中心 一致）、力传感器、位移量测传感器（位移传感器支架固 定点设在不受变形影响的位置上，位移观测点应对称设置） 等；
8－1 概述
地基承载力不足而使地基破坏的根本原因是由 于荷载过大，使地基中的剪p 应力达到或超过了地 基土的抗剪强度。
地基承载力不足而使地基破坏的实质是基础下 持力层土的剪切破坏。
地基中剪切破坏的型式有
滑裂面
▪ 整冲剪破坏
地基
8-1 概 述
载荷试验可用于确定岩土地基的承载力和变形特性。 试验时，用一定面积的承载板向地基施加竖向荷载，观察 地基变形和破坏现象。
深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层（埋深大于等 于3m和地下水位以上）及大直径桩桩端土层在承压板下应力 主要影响范围内的承载力。
螺旋板载荷试验可适用于确定深部地基或地下水位以下的地 基土承载力。
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
承载板、加荷装置、量测设备
千 斤 顶
荷载板
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
8.1.1 平板载荷试验仪器设备
二、加载设备
载荷试验中，加载设备通常是试验中心，也是费用中的 主要部分。加载方式分为两类：(１)以重物为荷载源；(２) 油压千斤顶反力加荷法。
土力学 桩基础
• 低承台桩基——承台底面位于地面以 下，其受力能好，具有较强的抵抗水 平荷载的能力，施工不方便。
高承台桩基示意图
• 按桩径大小分类：
• 小桩(﹤250mm)，中等直径桩(250～ 800mm)，大直 径桩(﹥800mm)
• 按使用功能分类：
• 受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩
• 按截面形状分类：圆桩、方桩、多边形桩等
8.1.3 桩基的分类
按承载性状分类（荷载传递方式） 分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例 的不同。
• 按施工方法分类
• 预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的桩， 如锤击桩、振动桩、静压桩等。
• 灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成孔， 然后在孔内灌注混凝土而成。如挖孔、钻孔、冲孔灌 注桩等
• 挖孔桩可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单， 噪音小，场区内各桩可同时施工，且桩径大、适应性强，比 较经济。但由于挖孔时可能存在塌方、缺氧、有害气体、触 电等危险，易造成安全事故，因此应严格执行有关安全操作 的规定。此外难以克制流砂现象。
• 按桩的设置效应分类
• 非挤土桩: 成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效 应的桩,如钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的 预制桩；
• 灌注桩的分类及特点
• 分类：沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩等。 • 原理：直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋
笼，灌注混凝土而成。 • 特点：能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、
无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 • 施工关键： 桩身的成型和混凝土质量。
• 钻(冲)孔灌注桩：钻(冲)孔灌注桩用钻机钻土成孔，然后清 除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。有的钻机成孔后， 可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔．浇灌混凝土 后在底端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于3倍桩身直径。 根据不同土质，可采用不同的钻、挖工具．常用的有螺旋钻 机、冲击钻机、冲抓钻机等。
高承台桩基示意图
• 按桩径大小分类：
• 小桩(﹤250mm)，中等直径桩(250～ 800mm)，大直 径桩(﹥800mm)
• 按使用功能分类：
• 受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩
• 按截面形状分类：圆桩、方桩、多边形桩等
8.1.3 桩基的分类
按承载性状分类（荷载传递方式） 分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例 的不同。
• 按施工方法分类
• 预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的桩， 如锤击桩、振动桩、静压桩等。
• 灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成孔， 然后在孔内灌注混凝土而成。如挖孔、钻孔、冲孔灌 注桩等
• 挖孔桩可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单， 噪音小，场区内各桩可同时施工，且桩径大、适应性强，比 较经济。但由于挖孔时可能存在塌方、缺氧、有害气体、触 电等危险，易造成安全事故，因此应严格执行有关安全操作 的规定。此外难以克制流砂现象。
• 按桩的设置效应分类
• 非挤土桩: 成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效 应的桩,如钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的 预制桩；
• 灌注桩的分类及特点
• 分类：沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩等。 • 原理：直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋
笼，灌注混凝土而成。 • 特点：能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、
无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 • 施工关键： 桩身的成型和混凝土质量。
• 钻(冲)孔灌注桩：钻(冲)孔灌注桩用钻机钻土成孔，然后清 除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。有的钻机成孔后， 可撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切土扩大桩孔．浇灌混凝土 后在底端形成扩大桩端，但扩底直径不宜大于3倍桩身直径。 根据不同土质，可采用不同的钻、挖工具．常用的有螺旋钻 机、冲击钻机、冲抓钻机等。
第八章桩基本理论复习要点
点
第八章 桩基础
8.6 群桩基础计算（续）
2 群桩的竖向承载力设计值
F
（1）桩数不超过3根时，
基桩的竖向承载力设计值 桩
R为：
群
R Qsk s Q pk p R Quk sp
静力触探法、物 理指标经验法
载荷试验法
基桩
分项系数γ=[1.6,1.7] 第八章桩基本理论复习要 点
第八章 桩基础
2 ）按桩身材料分类 3 ）按成桩方法分类
Qc Qs
4） 按桩径大小分类
5） 按功能分类
Qp QQ sQ pQ c
桩基示意图
第八章桩基本理论复习要 点
第八章 桩基础
8.3 竖向荷载下单桩的工作性能
1 桩在竖向荷载下力和位移的传递
Q
δ0
δ0
N0=Q
Qs
dz
up为桩的周长
Qs
δl
z
1 up
dNz dz
第八章 桩基础
8.4 单桩竖向承载力的确定（续） 3 单桩竖向承载力设计值
R Qsk s Q pk p R Quk sp
静力触探法、物理 指标经验法
载荷试验法
第八章桩基本理论复习要 点
第八章 桩基础
8.4 单桩竖向承载力的确定
4《桩基规范》与《地基规范》的区别：
（1）定义不同： 《地基规范》叫单桩竖向承载力特征值； 《桩基规范》叫单桩竖向承载力设计值。 （2）荷载取值不同： 特征值对应荷载效应的标准组合，设计值对应荷
3)群桩效应系数<1第。八章桩基本理论复习要
点
第八章 桩基础
8.6 群桩基础计算（续） （3）如何考虑群桩效应系数
单桩竖向极限承载力为：
土力学与地基第八章桩基础及其它深基础
隧道工程（第三版）
出版社 理工分社
z q
/q
z
(a0 2t tan )(b0 2t tan )
F G 2(a0 b0 ) qsik li
对于 sa 6d 的群桩基础
z
(d e 2t tan )
4( N u qsik li )
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隧道工程（第三版）
（1）受弯计算
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M x N i yi M y N i xi
（2）受冲切计算 • 柱（墙）下
saf Fl f t um h0
Fl F N i 0.72 0.2
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式中 Ra————单桩竖向承载力特征值; qpa,qsia————桩端端阻力,桩侧阻力特征值,由当地静载荷试验结果统计分 析算得; Ap————桩底端横截面面积; up————桩身周边长度; li————第i层岩土层的厚度.
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桩径d≥800mm的桩，《桩基规范》根据土的物理指标与 承载力参数之间的经验关系，确定大直径桩单桩极限承载 力标准值时的计算公式：
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二、 按土的支承力确定单桩竖向承载力 轴心竖向力作用下 Qk≤Ra 偏心竖向作用下,应满足下列要求: Qk≤Ra Qikmax≤1.2Ra
式中 :Ra————单桩竖向承载力特征值。
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单桩竖向承载力的确定应符合下列规定： (1) 单桩竖向承载力特征值应通过单桩向静载荷试验 确定. (2) 地基基础设计等级为丙级的建筑物,可采用静力探及 标贯试验参数确定Ra值.。 (3) 初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算。: Ra=qpaAp+up∑qsiali
陈希哲《土力学地基基础》笔记和课后习题(含真题)详解(桩基础与深基础)
第八章 桩基础与深基础8.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、概述桩基础与深基础适用范围概述 深基础的类型深基础的特点按承载性状分类按桩的使用功能分类按桩身材料分类桩及桩基础的分类 按桩的施工方法分类按成桩方法分类按桩径大小分类单桩竖向承载力特征值的确定单桩抗拔承载力特征值单桩水平承载力 桩的承载力 桩身材料验算群桩竖向承载力 桩的负摩阻力选择桩的类型确定桩的规格与单桩竖向承载力桩基础设计 计算桩的数量进行平面布置桩基础验算桩承台设计沉井基础地下连续墙深基础 箱桩基础大直径桩墩基础深基槽护坡工程 桩基础与深基础1．桩基础与深基础适用范围（1）天然地基土质软弱若遇天然地基土质软弱，设计天然地基浅基础不满足地基承载力或变形的要求，或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许时，则可采用桩基础或深基础。
（2）高层建筑高层建筑，尤其超高层建筑的设计必须满足地基基础稳定性要求。
例如，在地震区，基础埋置深度d不应小于建筑物高度的1/15，采用浅基础，难以满足此要求，只能用桩基础或深基础。
（3）重型设备重型设备或超重型设备置于一般的天然地基浅基础上，地基将发生强度破坏。
2．深基础的类型深基础类型包括：桩基础，大直径桩墩基础，沉井基础，地下连续墙，箱桩基础和高层建筑深基坑护坡工程等。
其中以桩基础应用最广。
3．深基础的特点（1）深基础施工方法较复杂、埋置深度较大（一般基础埋深大于5m的称为深基础）；（2）深基础的地基承载力高；（3）深基础施工需专门设备；（4）深基础技术较复杂；（5）深基础的造价往往较高；（6）深基础的工期较长。
二、桩及桩基础的分类1．按承载性状分类桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩。
（1）摩擦型桩摩擦型桩分为以下两个类型：①摩擦桩。
在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受，即纯摩擦桩，桩端阻力可忽略不计，如图8-1-1（a）所示。
②端承摩擦桩。
在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受；桩端阻力占少量比例，“端承”为形容摩擦桩的，但不能忽略不计。
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• 按形状
按纵断面：楔形桩、十字桩、X形桩、树根桩、螺旋桩、 多节（分叉）桩、扩底桩…..
按横断面：…..
桩身
d
D
桩端
横断面
• 按材料
木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管（钢板）桩、 组合材料桩 钢筋混凝土：普通混凝土、预应力（离心预制）混凝土、 高强混凝土
• 按尺寸
按桩径：大直径桩 (>80cm)、中等直径桩 (25~80cm)、 小桩 (25cm) 按长度或相对刚度系数：长桩、短桩……
承载力：不丧 失稳定；不过 分下沉；桩身 材料不破坏
一般规定
• 1）单桩竖向承载力的特征值应通过单桩竖 向静载试验确定，在同一条件下的试桩数量， 不宜小于总桩数的1%，且应不小于3根 • 2）地基基础设计等级为丙级的建筑物，可 采用静力触探及标准贯入试验参数确定特征 值 • 3）初步设计时单桩竖向承载力特征值可按 土的物理指标和承载力参数之间的经验关系 确定。
Point， end resistance
• 摩阻力所需位移很小； • 端阻力需要较大位移； 端阻
Skin， Shaft friction
• 不同阶段二者分担比不同
8.3 单桩竖向承载力
2 载荷试验确定单桩承载力
测试时间： 灌注桩 混凝土达龄期后
预制桩 砂土 > 10 天 粘土 > 15 天 淤泥 > 25 天
• 由打桩公式确定承载力 小应变动测法 • 由波动理论 大应变动测法
主要检查 桩身质量
8.4 单桩竖向承载力特征值 • 单桩竖向极限承载力标准值Quk：单桩在 竖向荷载作用下到达破坏状态前或者出现 不适于继续承载的变形时所对应的最大荷 载。 • 单桩竖向承载力特征值R：标准值除以安全 系数后的值。
Ra s Qsk / s p Qpk / p cQck / c
Qck：任意复合基桩的承台底地基土总极限 阻力标准值
Qck qck Ac / n
b 采用静载确定标准值后
Ra sp Quk / sp c Qck / c
• 例题8-1 • 例题8-2
单桩竖向承载力
建筑桩基技术规范 建筑地基基础设计规范
单桩竖向承载力设计值 单桩竖向承载力特征值
单桩竖向承载力特征值
单桩竖向承载力特征值Ra =Quk/ K (桩基规范)
原位测试或经验公式确定Quk
单桩竖向承载力特征值Ra (地基规范)
原位测试或经验公式确定Ra
2.桩的间距 桩的间距（中心距）一般采用3～4倍桩径。 间距太大会增加承台的体积和用料，太小则将使桩 基（摩擦型桩）的沉降量增加，且给施工造成困难。 3.桩在平面上的布置 桩在平面内可以布置成方形（或矩形）网格或 三角形网格（梅花式）的形式，也可采用不等距排 列。
8.3 单桩竖向承载力
载荷试验确定单桩极限承载力 1.曲线有明显的陡降段，取 陡降段起点对应的荷载作 为极限荷载Qu 2. 对于桩径或庄宽在 550mm以下的预制桩， 在某级荷载Pi作用下，其 沉降增量与相应荷载的增 量比值≥0.1mm/kN,取前 一级荷载Pi-1作为极限荷 载。
0 Qu Q
S
2、桩顶作用效应
轴心荷载标准组合作用下的轴心力
Fk Gk Nk n
桩的截面面积：中小型工程常用 250mm×250mm或300mm×300mm，大 型工程常用350mm×350mm或 400mm×400mm。
在确定桩的类型和几何尺寸后，应初步确定承
台底面标高。
一般情况下，主要从结构要求和方便施工的角 度来选择承台深度，此外还要考虑地质灾害等问题。
三、桩的根数和布置
1. 桩数n不超过3根的桩基 a 利用经验参数法确定了桩基竖向极限承载 力标准值后，单桩竖向承载力特征值Ra
Ra Qsk / s Qpk / p
b 采用静载确定标准值后
Ra Quk / sp
2. 桩数n超过3根的桩基 a 利用经验参数法确定了桩基竖向极限承载 力标准值后，单桩竖向承载力特征值Ra
深基础的类型
• 包括：桩基础、大直径桩墩基础、沉井基 础、地下连续墙，箱桩基础和高层建筑基 坑护坡工程
深基础的特点
• • • • • • 1） 深基础施工方法较复杂 2）深基础的地基承载力高 3）深基础施工需专门设备 4）深基础技术较复杂 5）深基础造价往往较高 6）深基础的工期较长
8.2 桩基础的类型
第八章
桩 基 础
本章目录
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 概述 桩基础的类型 单桩竖向极限承载力标准值Quk 单桩竖向极限承载力设计值R 单桩水平承载力 桩侧负摩阻力 桩基础设计 其他深基础简介
基础方案的类型
8.1 概述
承台 侧阻
桩
软土 层
端阻
将荷载传递到下部好土层,承载力高
型及其规模、岩土工程勘察报告、施工机具和技
术条件、环境条件及当地桩基工程经验。勘察报
告应符合勘察规范的一般规定和桩基工程的专门
勘察要求。
二、桩型、截面和桩长的选择
桩基设计的第一步就是根据结构类型及层数、
荷载情况、地层条件和施工能力，选择桩型（预 制桩或灌注桩）、桩的截面尺寸和长度。 初步确定桩长的关键，在于选择桩端持力层。
布置时应尽量使上部荷载的中心与桩群的中心重 合或接近，以使桩基中各桩受力比较均匀。 当作用在承台底面的弯矩较大时，应设法增大桩 基横截面的惯性矩。
承台尺寸的确定：根据桩的布置情况，确定 承台面积，承台每边由桩的外围外伸不小于 d/2 ， 且 承 台 宽 不 小 于 500mm 。
承台厚度：最小厚度不小于300mm。
Quk u li i f si qc Ap
4 经验公式确定单桩承载力
承载力标准值
Quk q pk Ap u p qsik li
当桩直径d≥800mm时
Quk q pk Ap p u p si qsik li
8.3 单桩竖向承载力
5 动测法
现场成孔
浇注混凝土 成桩
早期：木桩 后来：钢筋混凝土桩
• 优点
承载力大，沉降小 抗震性能好 能用于复杂的受力方式：抗拔（抗浮桩）、 横向力（护坡桩）
• 缺点
比浅基、复合地基造价高
8.1 概述 桩的分类
高承台桩 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥
• 按承台
低承台桩 承台在地面以下, 承台本 身可以承担部分荷载
四、各桩荷载效应计算
轴心竖向荷载作用下，应满足 ：
Nk R
偏心竖向荷载作用下，除满足上式外，还要满足：
N k max 1.2 R
1、基桩竖向承载力特征值R计算：
c -承台效应系数，按表取值。
f ak 承台下1/2承台宽度且不超5m深度范围内各土层地基承力特征值平均值。
a -地基地震承力调整系数，按抗震范取值。
•单桩竖向承载力标准值Quk的确定
A、静载荷实验法 测出n根试桩极限承载力Qui 后，可通过统计的 方法，确定单桩竖向极限承载力 Quk的标准值： 1 n Qu Qui n i 1
i Qui
n i 1
Qu
n
( i 1) 2 n 1
当 Sn 0.15 时，取 Quk Qu ； 当 Sn 0.15 时，取Quk Qu 。
对于桩端进入坚实土层的深度和桩端下坚实土 层的厚度，应该有所要求。一般可以这样考虑： 1. 对粘性土、粉土进的深度不宜小于2倍桩 径，砂类土不宜小于1.5倍桩径； 2. 对碎石类土不宜小于1倍桩径。
对于桩端进入坚实土层的深度和桩端下坚实土 层的厚度，应该有所要求。一般可以这样考虑： 1. 对粘性土、粉土进入的深度不宜小于2倍桩 径，砂类土不宜小于1.5倍桩径； 2. 对碎石类土不宜小于1倍桩径。
8.6 桩侧的负摩阻力
负摩擦的产生
(1)桩周附近地面大面积堆载
(2)大面积降低地下水位
(3)欠固结土,新填土，灵敏土 (4)湿陷性黄土遇水湿陷 (5)砂土液化、冻土融解
正摩擦
负摩擦
6.5 桩基设计 1 群桩与群桩效应
土
岩石
8.7 桩基础设计
一、基本设计资料 设计桩基之前必须具备各种资料：建筑物类
• 关于预制桩和灌注桩的施工
预制桩
工厂或现 场预制 锤击 振动
静压
成桩
特点：
• • • • 强度高，抗裂性好，施工方便 地面隆起，桩的上浮、侧移、断裂 桩径受限 噪音扰民
灌注桩 钻孔 冲孔 沉管 夯扩 挖孔 特点：
• • • • 无噪音，桩径、桩长不受限 泥浆护壁 后压浆 泥皮，桩端虚土 缩颈、断桩 动测法检测
• 按承载性状（荷载传递方式）
端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、 摩擦端承桩
• 按桩的使用功能
竖向抗压桩 竖向抗拔桩 水平受荷桩 复合受荷桩 侧阻
• 按施工方法
挤土桩（预制桩，挤土的灌注桩）
端阻
非挤土桩（灌注桩） 部分挤土桩
螺 旋 钻
新加坡发展银行,四墩7.3m
使用规范
1 《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）
如果建筑场地浅层的土质不能满足建 筑物对地基承载力和变形的要求、而又不 宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下 部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方 案。桩基础是应用最为广泛的一类深基础。
桩基础和深基础适用范围 • 1. 天然地基土质软弱，且层厚较大时 • 2. 高层建筑 • 在地震区，基础的埋置深度d不应小于建 筑物高度的1/15（《建筑地基基础设计规范 -2002版》） • 3. 重型设备
B、静力学计算法（经验公式法）
《建筑桩基技术规范》中对普通灌注桩及预 制桩的单桩竖向极限承载力标准值的计算公式 如下：