基础工程 桩基础设计计算

基 桩 内
地基系数C物理意义是，桩侧单位面积土产
力 和
生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m3。
位 移
地基系数是反映地基土抗力性质的指标，当 桩在某点的横向位移一定时，地基系数越大
计 算
土的横向抗力越大。
一、基本概念
（一）土的弹性抗力和地基系数
常采用的地基系数分布规律有如下图所示的几种形式， 第
桩 内
径），而是将其换算成实际工作条件下相当
力 和
于矩形截面桩的宽度b1，b1称为桩的计算宽 度。
位 移 计 算
一、基本概念
（三）桩的计算宽度
➢当d≥1.0 m b1 kkf (d 1)
第
当d＜1.0 m b1 kkf (1.5d 0.5)
一 节
➢对单排桩或L1≥0.6 h1的多排桩
单 排
排 桩
wk.baidu.com
一根以上桩的桩基础
基
桩
内
力
和
位
移
计
算
单桩、单排桩及多排桩
单排桩的计算
一、基本概念
（三）桩的计算宽度
桩侧土产生横向抗力的范围，总是要大于桩 第 一
的设计宽度（直径），同时为了将空间受力 节
简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状
单 排
及多排桩桩间的相互遮蔽作用，计算桩的内
桩 基
力与位移时不直接采用桩的设计宽度（直
第四章 桩基础设计计算
能力目标
理解基桩内力和位移的概念。 能应用“m”法进行单排桩基桩内力和位移的
计算。 能应用桩基础的设计方法进行单排桩基础的设
计。 能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。
第四章 桩基础设计计算
第一节 单排桩基桩内力和位移计算 第二节 多排桩基桩内力和位移计算 第三节 群桩基础的竖向分析及其验算 第四节 承台的计算 第五节 桩基础设计
➢变形系数
第
一
5 mb1
节 单
EI
排 桩
基
桩
EI: 桩的抗弯刚度，EI=0.8 EcI
内 力
Ec :桩混凝土抗压弹性模量； I :桩的毛面积惯性矩；
和 位 移
计
算
一、基本概念
（四）刚性桩与弹性桩
➢ m 为非岩石地基水平向抗力系数的比例系数
第
一
序
土的分类
号
m或m0（MN/m4）
节
单
排
1
流塑粘性土IL＞1、淤泥
单 排
形截面=1.0；对圆端形与矩形组合截面
桩
基
➢ K：平行于水平力作用方向的桩间影响系数；
桩 内
➢ h1：地面或局部冲刷线以下桩的计算埋入深度，
力 和
可取h1=3（d+1），但不得大于地面或局部冲刷线
位 移
以下桩的入土深度（m）；
计
算
➢ b2：与平行于水平力作用方向的一排桩的桩数n有
关的系数，当n=1时b2=1.0，n=2时b2=0.6，n=3时
2.5
时，这时
第 一
桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度， 节
h 按弹性桩来计算。 2.5
单 排 桩
➢当桩的入土深度
≤
a 时，则桩的相对刚
基 桩
度较大，计算时认为属刚性桩。
内 力
和
位
移
计
算
二、“m”法计算桩的内力和位移
1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
➢当一根计算宽度为b1的弹性桩置于地基中，且已知 第
因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方
一 节
法
单
m法
排 桩
基
c法
桩 内
力
和
位
k法
移 计
算
地基系数变化规律
常数法
一、基本概念
（二）单桩、单排桩与多排桩
单桩或与横向力作用方向相垂直的单排桩:这种情况 第
可以视为与水平外力H作用面相垂直的平面上，仅有
一 节
一根或一排桩的桩基础。
单
多排桩 :这种情况可以视为在水平外力作用平面内有
➢在用m法计算时，通常将置于土中的基桩分
第 一
为刚性桩和弹性桩。基桩划分为刚性桩或弹 节
性桩取决于桩与土的相对刚度，若桩相对刚
单 排
度较大，在横向力作用下基桩本身不发生挠
桩 基
曲变形，只发生转动和位移的桩可视为刚性
桩 内
桩，若基桩本身发生挠曲变形的桩可视为弹
力 和
位
性桩
移 计
算
一、基本概念
（四）刚性桩与弹性桩
节 单 排
E、I分别为桩的弹性模量及截面惯
桩 基
zx 桩侧土抗力 zx Cxz mZx z C为地基系数
桩 内 力
b1 桩的计算宽度
和 位 移
x z 桩在深度 z处的横向位移（即桩的挠度）
计 算
二、“m”法计算桩的内力和位移
1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
第一节 单排桩基桩内力和位移计算
一、基本概念 二、“m”法计算桩的内力和位移
一、基本概念
（一）土的弹性抗力和地基系数
土的弹性抗力:桩基础在水平力和弯矩作用下 产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧
第 一 节
土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外 单
力和稳定桩基础的作用。土的这种作用力称
排 桩
为土的弹性抗力。 zx Cxz
上分布荷载q之间的关系式，即梁的挠曲微分方程 单
为
排
桩
EI d 4 x q dZ 4
基 桩 内 力
和
位
E、I分别为梁的弹性模量及截面惯性矩
移 计
算
二、“m”法计算桩的内力和位移
1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
➢桩的挠曲微分方程为：
第
一
EI
d4x dZ 4
q
zx
b1
mZx z
b1
K=1.0
桩 基
➢对当L1＜0.6h1的多排桩
桩 内
力
k
b2
1 b2 0.6
•
L1 h1
和 位 移
计
算
计算k值时桩基示意图
一、基本概念
（三）桩的计算宽度
➢d：桩径或垂直于水平作用方向桩的宽（m）
第
一
➢ K f ：桩形状换算系数，视水平力作用面（垂直于 节
水平力作用方向）而定，圆形或圆端截面=0.9；矩
地面处有水平荷载(H0)及弯矩M0，此时桩将发生弹
一 节
性挠曲，桩侧土将产生横向抗力σzx
单
排
桩
基
桩
内
力
和
位
移
计
算
桩身受力图示
二、“m”法计算桩的内力和位移
1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
➢通常把这种单桩视为弹性地基梁，只是把梁的位置 第
改为竖直方向。从材料力学中知道，梁的挠度与梁
一 节
3～5
桩 基
2
软塑粘性土1＞IL＞0.5、粉砂
5～10
桩 内
3
硬塑粘性土0.5＞IL＞0、细砂、
10～20
中砂
力 和 位
移
4
坚硬、半坚硬粘性土IL＜0、粗
20～30
砂
计 算
5
砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵
30～80
石
6
密实粗砂夹卵石，密实漂卵石
80～120
一、基本概念
（四）刚性桩与弹性桩
➢计算出
，当桩的入土深度 h
b2=0.5，n≥4时b2=0.45。
一、基本概念
（三）桩的计算宽度
➢ L1：平行于水平力作用方向的桩间净距，梅花形布 桩时，若相邻两排桩中心距c小于（d+1）m时，可
第 一 节
按水平力作用面各桩间的投影距离计算
单
排
桩
基
桩
内
力
和
位
移
计
算
梅花形示意图
计算k值时桩基示意图
一、基本概念
（四）刚性桩与弹性桩