基础工程_第8讲桩基础-3

Qk max Fk Gk M xk ymax M yk xmax 2 2 n y x i i
式中 Mxk 、 Myk—— 相应于荷载效应标 准组合作用于承台底面的外力对通过 桩群形心的x、y轴的力矩；
xi、yi——i桩至通过桩群形心的y 、 x轴线的距离。
3. 水平力作用下：
五. 桩基承载力验算 1 竖向承载力验算 轴心竖向力作用下：
Fk G k Qk n
偏心竖向力作用下：
Fk Gk M xk yi M yk xi Qik 2 2 n y x i i
Qk max Fk Gk M xk ymax M yk xmax 2 2 n y x i i
式中 Fl——扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷 载效应基本组合的冲切力设计值，冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶 处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹角不小于45°；
Fl F Ni
Ｆ——柱根部轴力设计值；
∑Ni——冲切破坏锥体范围内各 桩的净反力设计值之和。
Ac ( A nAps ) / n
计算基桩所对应的承台底净面积
承台总面积
单桩桩身截 面面积
几个基本概念
基桩—群桩中的一根桩。 复合基桩—考虑承台底土阻力时群桩中的一根桩。 复合桩基—由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。
非复合桩基—不考虑承台底土阻力的桩基。
2 水平承载力验算
Hk 水平力作用下： H ik n
Fl 2 0 x bc a0 y 0 y hc a0 x hp f t h0
H ik
Hk n
水平荷载下桩基的承载力
Rha=Hcr、Hu/2
4.6 桩基础设计
4.6.1 桩基础设计的一般规定
1、两个概念 桩的作用是把建筑物的荷载传递给地基，不同类型桩单桩 承载力和变形特征不同。 桩基础应按下列两类极限状态设计： 承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或 发生不适于继续承载的变形； 正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变 形限值或达到耐久性要求的某项限值。
式中 Mxk 、 Myk—— 相应于荷载效应 标准组合作用于承台底面的外力对 通过桩群形心的 x、 y轴的力矩标准 值；
xi、yi——桩i至通过桩群形心的 y 、x轴线的距离。
x
2 i
x x x
2 1 2 2
2 1 2 2
2 n
y
2 i
y y y
2 n
轴心竖向力作用下：
4.6.2 桩基础设计内容
１．收集基本设计资料
２．初定承台底面高程，确定桩的类型、 桩长和断面尺寸
３．确定单桩承载力
４．确定桩的数量、间距，承台底面和 桩的布置
５．桩基础的验算 6. 桩身结构设计和承台设计
结构与地质资料
桩 基 础 的 设 计 步 骤
桩型、桩长、桩距
确定桩数n
桩基中单桩承载力验算
三. 确定单桩竖向及水平承载力
1 静载试验
单桩竖向承载力特征值
Ra=Qu/2
2 规范经验公式
Ra q pa Ap u p qsia li
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(查表3-6,3-9)；
Ap——桩底横截面面积； up——桩身周边长度； li——第i层岩土的厚度。
No 软弱下卧层验算 沉降计算 承台设计
4.6.3 桩基础设计的一般步骤
一. 资料准备
桩基设计前必须具备的资料主要有：建筑物类型及其 规模、岩土工程勘察报告、施工机具和技术条件、环境条 件、检测条件及当地桩基工程经验等，其中，岩土工程勘 察资料是桩基设计的主要依据。
二.桩的类型、截面和桩长的选择
1 桩的类别（预制桩或灌注桩）
3）单桩水平静载试验
单向多循环加卸载法 慢速连续法
桩水平静载试验装置示意图
四.确定桩的数量、间距，承台底面尺寸和桩 的平面布置 1 桩数
初估桩数时，先不考虑群桩效应，根据单桩竖向承载力设
计值R定桩数n 。
轴心受压时，可按下式估算：
F G n R
F―作用在承台上的竖向压力设计 值； G―承台及其上方填土的重力。
敏度流塑粘性土中（如我国东南沿海的淤泥和淤泥质土），
不宜采用大片密集有挤土效应的桩基，宜采用承载力高而 桩数较少的桩基。
同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。
为什么？
2 桩的截面尺寸 主要因素:成桩工艺和结构的荷载情况。 从楼层数和荷载大小来看（如为工业厂房可将荷载折算
为相应的楼层数），建筑桩基可考虑采用桩的截面尺寸：
上节内容回顾
桩---是竖直或微倾斜的基础构件，横截面尺寸远 小于长度方向。
类型
1、根据施工方法划分为预制桩和灌注桩 2、根据桩的性状和竖向受力情况划分为 端承型桩和摩擦型桩 3、按挤土效应分类分为挤土桩、非挤土桩、 部分挤土桩
轴向荷载下单桩的承载力
1.单桩静载荷试验
Ra=Qu/2
2.规范经验公式确定单桩承载力特征值
对于矩形承台，弯矩计算截面取在柱边和承台高度变化处, 计算公式为：
M x N i yi M y N i xi
柱下矩形承台
（柱下三角承台 P145）
Mx＝∑Niyi
My＝∑Nixi
式中 Mx、My——分别为垂直于y轴和x轴方向计算截面处的弯矩设
计值；
xi、yi——垂直于y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni——扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时的第i 桩竖向力设计值。
不宜小于1m。对于大面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最
小中心距宜适当加大。 端承型桩的间距一般不小于2倍桩径，其他见P95-96 桩的边距s1（桩的中心至承台边的距离）一般不小 于桩的直径，亦不得小于300mm。
3 桩的平面布置
行列式 梅花式
桩的平面布置示例 （a）柱下桩基；（b）墙下桩基
为了使桩基中各桩受力比较均匀，群桩横截 面的重心应与竖向永久荷载合力的作用点重合或 接近。
Ra q pa Ap u p qsia li
负摩阻力及其产生的原因
负摩阻力的计算
Nn u qnili
i 1
n
qni vi
群桩的承载力
基桩竖向承载力的确定
1. 轴心竖向力作用下：
Fk G k Qk n
2. 偏心竖向力作用下：
Fk Gk M xk yi M yk xi Qik 2 2 n y x i i
100mm
150 mm 1.0d
•
保护层70mm, 当有混凝土垫层时，不应小于 40mm。
2.承台的计算 承台计算包括受弯、受剪、受冲切承载力计算。 受弯计算的结果 受冲切和受剪计算 → 承台的钢筋配置 → 承台的厚度
(1) 承台的抗弯计算
当承台板厚度比较小，而配筋量又不足时，承台在柱荷载作用下，常先 发生弯曲破坏。 防止弯曲破坏，在承台板底部要配有足够数量的钢筋。大 量模型试验表明，柱下独立桩基承台呈“梁式破坏”，其挠曲裂缝在平行于 柱边两个方向交替出现，最大弯矩产生平行于柱边两个方向的屈服线处。
a）10层以下：直径500mm左右的灌注桩、边长为400mm的预制桩； b）10～20层：直径800～1000mm的灌注桩、边长450～500mm的预制桩； c）20～30层：直径1000～1200mm的钻（冲、挖）孔灌注桩、边长 >=500mm的预制桩； d）30～40层：直径大于1200mm的钻（冲、挖）孔灌注桩、边长500～ 550 mm的预应力混凝土管桩和大直径钢管桩； e）楼层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m左右。
粘土 砂土 碎石 2d 1.5d 1.0d

4d
对薄持力层、且其下存在软弱下卧层时，桩端以下坚 实土层的厚度不宜小于4倍桩径。 当硬持力层较厚且施工条件许可时，为充分发挥桩的 承载力，桩端全断面进入持力层的深度宜尽可能达到该土
层桩端阻力的临界深度（砂与碎石类土为3～10倍桩径；
粉土、粘性土为2～6倍桩径）。
R Ra
考虑承台效应时：
R Ra c f ak Ac
考虑共同工作极限状态的低承台磨擦型群桩基础设计
《桩基》考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值R：
承台效应系数 不考虑地震作用
R Ra c f ak Ac
单桩竖向承载 力特征值。
a c f ak Ac 考虑地震作用时 R Ra 1.25
3 桩的设计长度
主要取决于桩端持力层的选择。通常，坚实土（岩） 层（可用触探试验或其它指标来鉴别）最适宜作为桩端持 力层。对于10层以下的房屋，如在桩端可达的深度内无坚 实土层时，也可选择中等强度的土层作为桩端持力层。 桩端进入坚实土层的深度， 应根据地质条件、荷载及施工 工艺确定，一般不宜小于1～3 倍桩径（粘性土、粉土不宜小 于2倍桩径；砂类土不宜小于 1.5倍桩径；碎石类土不宜小于 1倍桩径）。 软弱下卧层 持 力 层
2 承台受冲切验算
(1) 柱对承台的冲切
Fl 2 0 x bc a0 y 0 y hc a0 x hp f t h0
Fl F Ni
0x
0.84 0 x 0.2
0.84 0 y 0.2
0y
Fl 2 0 x bc a0 y 0 y hc a0 x hp f t h0
4、下列建筑桩基应进行沉降计算
（１）设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基； （２）设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存 在软弱土层的建筑桩基； （３）软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。