清华大学-土力学-桩基础设计
桩基础设计指导书任务书
《土力学与地基基础》课程设计指任导务书书城建系市政教研室2011-5-18一、《基础工程》课程设计任务书1、设计题目：桥梁工程钻孔灌注桩基础设计2、设计目的《土力学地基基础课程设计》目的是培养学生的设计和应用能力，经过本课程设计的学习，要求学生能够掌握桥梁地基桩基础设计方法。
本课程的主要任务是培养学生：（1）树立正确的设计思想，理论联系实际，具有创新思想；（2）提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；（3）学会运用桥梁地基基础工程设计的基本理论、基本知识和基本技能，了解基础工程设计的一般规律；（4）具有运用标准、规范，查阅技术资料的能力和分析计算能力，以及运用计算机绘图的能力。
3、设计内容（1）通过上部结构形式及荷载的要求，确定基础类别和形式；（2）通过对地质资料的分析，确定基础的埋深及对地基的验算内容；（3）根据设计题目要求的内容，通过查阅有关资料确定设计的详细内容和设计步骤；（4）验算桩基和承台的强度并进行配筋计算（选做）；（5）编写课程设计报告；（6）绘制所设计的基础施工图。
4、设计要求（1）绘图符合规范要求；（2）提交纸质和电子文档设计成果各一份；（3）其余按学院、系规定。
5、评分标准采用五级记分制：优秀、良好、中等、及格、不及格。
优秀：能独立完成课程设计，计算书内容准确无误，内容全面，书写清楚。
图纸图面整洁，内容全面，图面标注正确，符合制图标准。
在设计过程中能独立思考，发现问题、解决问题。
上课不缺席。
良好：能独立完成课程设计，计算书内容有少量一般性计算错误，内容全面，书写清楚。
图纸图面较整洁，内容全面，图面标注经提问后基本能符合制图标准。
上课不缺席。
中等：能独立完成课程设计，计算书内容有少量一般性计算错误，内容不全，书写较清楚。
图纸图面不够整洁，内容不全，图面标注基本能符合制图标准。
上课不缺席。
及格：尚能独立完成课程设计，计算书有明显错误，内容不全，书写潦草。
图纸图面较脏，内容不全，图面标注有明显错误，经提问后尚能正确回答。
《土力学与地基基础》--大学本科教材
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物 (Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
(2)毛细水 毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自 由水．毛细水存在于地下水位以上的透水土层中。毛细 水按其与地下水面是否联系可分为毛细悬挂水(与地下水 无直接联系)和毛细上升水(与地下水相连)两种。 当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和 土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由 于这种毛细压力而挤紧(图1—14)，土因而具有微弱的粘 聚力，称为毛细粘聚力。 (二)土中气 。 I 土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位。 三 、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及 其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为单粒结构、 蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。
(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
3．洪积物(Q”) · 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时ห้องสมุดไป่ตู้山洪急流， 具有很大的剥蚀和搬运能力。
清华大学《土力学与地基基础》238页PPT
2—3 土的物理性质指标（三相比例指标）
上节介绍了土的 组成，特别是土颗粒 的粒组和矿物成分， 是从本质方面了解土 的性质的根据。但是 为了对土的基本物理 性质有所了解，还需 要对土的三相——土 粒(固相)、土中水(液 相)和土中气(气相)的 组成情况进行数量上 的研究。 土的三相比例指标：土粒比重、含水量、密度、干密度、 饱和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、饱和度。
三.本课程的重要性
1.地基与基础工程工期长，造价高；
2.地基与基础工程在地面之下，属于隐蔽工程。
四、土力学的发展简况 1.十八世纪中叶以前——感性认识阶段； 2.十八世纪产业革命至二十世纪初——半经验分析阶段； 3.二十世纪以后——理论与实践相结合的研究阶段。
第二章 土的物理性质及分类
2—1 概 述
地下水在土中的渗透速度一般可按达西 Darcy)根据实验得到的直线渗透定律计算，其
v 公式如下(图1—25)： ki
粘性土的达西定律
v k(i i')
2—8 地基土(岩)的分类
地基土(岩)分类的任务是根据分类用途和土 (岩)的各种性质的差异将其划分为一定的类别。
土(岩)的合理分类具有很大的实际意义，例 如根据分类名称可以大致判断土(岩)的工程特性、 评价土(岩)作为建筑材料的适宜性以及结合其他 指标来确定地基的承载力等等。阅读33-39页内容。
2—4 无粘性土的密实度
无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的 关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的 天然地基，呈松散状态时，则是不良地基。对于 同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时， 处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、 稍密直到松散状态。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相 对密实度等有关密实度的指标。
桩基础清华大学PPT课件
F 不计桩身压缩量及桩与土间的相对
位移，以假想基础为刚性整体，验
B0
算桩端以下土的沉降
l
A
G
A' (B0 2ltg)(L0 2ltg) av
4
p0 p (d l)
p F G A'
第42页/共77页
6.4 桩基沉降计 算
• 实体深基础方法：扣除侧阻方法
F
B0 G
l
第43页/共77页
土 岩石
第46页/共77页
6.5 桩基设计
群桩效应
• • • • • • • •
承沉应荷约地扰挤
台降力载束面动密
承增叠的效与与效
担加加调应桩超应
部
节
的静
分
作
侧孔
荷
用
移压
载
与力
上
浮
第47页/共77页
6.5 桩基设计
承台底土作用
Aci
Ace
94《桩基
规范》对此 有详细说明
注意：在动荷载、湿陷性黄土、可液化土、饱 和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠
中心荷载下：
Q F G R n
偏心荷载下：
R－ 单桩承载力设计值
Qmax 1.2R
此处与02规范相近
第59页/共77页
6.6 关于桩基设计规范的说明
89《地基规范》 (2) 验算地基土强
度
假想实体深基础方法
F
A' (B0 2ltg )(L0
中心荷载
2ltg );
av
4
p F G f
本章目录
6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力 6.4 桩基沉降计算 6.5 桩基设计 6.6 关于桩基设计规范的说明 6.7 桩基技术进展及深基础简介
清华大学土木工程系列教材 高等土力学
Mk=330kNm 330kN
Hk =55kN
1.7m
采用0.3m×0.3m的预制混凝土方桩 承台平面尺寸2.6m×1.6m 不进行桩基水平承载力验算 不进行桩基沉降的计算
杂 填土 粉质黏土 qsk=56kPa 黏土 qsk=40kPa 中砂 qsk=64.5m
Z作 业 例 题
某大厅地质剖面及地基土参数如图所示。设上部结构传至设计地面 某大厅地质剖面及地基土参数如图所示 设上部结构传至设计地面 处，相应于荷载效应标准组合的竖向力Fk=2035kN，弯矩 Mk=330kN·m，水平力Hk=55kN。初步决定采用钢筋混凝土预制 桩，设计计算该桩基础。（相应于荷载效应准永久组合时，竖向力 桩 设 算该桩基础 相应 荷载效应准永久 合时 竖向力 F=1950kN） F =2035kN
清华大学-土力学-基础埋深确定
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
Casagrande
陈樑生
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation in natural ground
GB50007-2011
1 浅基础设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
天然地基上的round
原地面
h
ze 采暖降低冻胀深度
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
考虑冻胀性，基础最小埋置深度
dmin ＝ zd - hmax
zd
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z0
z z0 实测冻土厚度 d
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze 表2-11
GB50007-2011
清华大学-土力学-桩的功能及类型
1） 预制桩
2） 现场灌注桩 Cast in place
挤扩桩（支盘桩）
桩的功能及类型
三 桩的分类
1 按承台
承台:将几个桩结合起来传递荷载
2 材料 3 形状 4 承载机理 5 按尺寸 6 施工方法
竖向受压桩 • 摩擦桩 竖向抗拔桩 • 端承桩 Q = Qp+Qs kN 水平承载桩
• 挤土桩 打入预制桩) • 非挤土桩 (现场钻孔)
2 缺点 比浅基础造价高 施工环境影响大 预制桩施工噪音大 钻孔灌注桩泥浆污染 地下室施工有干扰
桩的功能及类型
二 桩的特点
3 适用条件
水上建筑物 深持力层 高地下水位 抗震地基 沉降敏感建筑（精密仪器）
海上风机 桩基础 卫星地面接收站
桩的功能及类型
三 桩的分类 不同分类标准
1 按承台 cap
承台:将单桩结合起来传递荷载
挤土桩 非挤土桩
预制桩
离心,预应力, 工厂
入 气锤打入
桩 方
振动沉桩
法 静压桩
引孔,部分挤土, 不引孔,挤土桩
现场灌注桩
经济,灵活 泥皮,虚土,断桩
人工挖孔
成 螺旋钻
孔 方 法
正反循环—地下水下泥浆护壁 冲击,夯扩,爆破
沉管灌注
浇 水上
注 法
水下 其他
桩的功能及类型
三 桩的分类
6 按施工方法 1） 预制桩 挤土桩
2） 现场灌注桩 Cast in place
内夯式扩底桩
钢筋笼
碎石
混凝土
三 桩的分类
6 按施工方法
1） 预制桩
2） 现场灌注桩 Cast in place
钻扩桩
桩的功能及类型
桩基础工程清华大学课件
钻孔预制桩,常使qs减少(1)泥皮(2)应力松弛
但是也有水泥浆渗入土中使表面粗糙
泥 浆
3 桩的端承力 4 常把它作为基础承载力问题(太沙基解)
很小
太沙基
qpu
B
2
N
cNc
qNq
qpu cNc qNq (1)很难达到整体破坏
掌握桩的设计选型应考虑的因素，
决定桩型和布桩方案的主要因素
• 1·因地制宜 • 2·建筑物要求：荷载大小、性质；基础几何尺
寸对沉降敏感性；工期
• 3 ·工程地质：地层分布，持力层深度，不良地 质现象，地下水：水位、腐蚀性、流速
• 4 ·环境：振动与噪音；泥浆处理；夯扩 • 5 ·设备、材料、运输、机具、技术力量···· • 6·造价、工期等经济技术综合分析比较
3·10 沉井基础
• 掌握沉井基础的应用条件及沉井下沉的 原理与方法
• 掌握沉井施工的主要工序及沉井施工中 常见的问题及处理方法
3·1 桩的类型、选型与布置
• 掌握桩的类型和各类桩的适用条件，桩 的设计选型应考虑的因素，决定桩型和 布桩方案的主要因素
桩、单桩、桩基础、基桩与复合基桩
•桩：抽象的概念 •单桩：一根单独的桩 •桩基础：由桩做成的基础 •群桩：多根桩＋承台联结组成群桩基础 •基桩：群桩基础中的单桩 •复合基桩：包含有承台底阻力的基桩
抗滑桩
（六） 按施工方法
施工方法—沉桩方法
1 预制桩 2 现场灌注桩
（七）按沉桩挤土
• 非挤土桩 • 部分挤土桩 • 挤土桩
气锤打入 引孔,部分挤土,
1 预制桩 振动沉桩
土力学课件(清华大学)-第七章__天然地基上浅基础的设计
3、对材料的要求
基础用材料必须有足够的强度和耐久性。
(1)砖：必须用黏土砖或蒸压灰砖.砖的强度等级不 低于MU10；严寒地区饱和地基砖的强度等级不 低于MU20。
(2) 石料：包括毛石、块石和经加工平整的料石， 应选用不易风化的硬岩石。石料厚度不宜小于15 ㎝，石料强度等级不小于MU25。
1、浅基础设计所需资料： （1）建筑场地的地形图； （2）岩土工程勘察报告； （3）建筑物平面图、立面图，荷载，特殊结构物
布置与标高；
（4）建筑场地环境，邻近建筑物基础类型与埋深， 地下管线分布；
（5）工程总投资与当地建筑材料供应情况； （6）施工队伍技术力量与工期要求。
2、浅基础的设计内容与类型
四、建筑场地的环境条件
1、邻近存在建筑物
建筑场地邻近已存在建筑物时，新建工程的基础 埋深不宜大于原有建筑物。当埋深大于原有的建 筑物时，两基础间应保持一定净距，其数值应根 据原有的建筑荷载大小、基础形式和土质情况确 定。当上述要求不能满足时，应采取分段施工， 设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措 施，或加固原有的建筑物基础，
2、靠近土坡
建筑物靠近各种土坡，基础埋深应考虑邻近土坡 临空面的稳定性。
7.4 地基计算
一、基本规定
1.地基基础设计等级 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及 由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用 的程度，将地基基础设计分为甲级、乙级和丙级三 个设计等级（见下表）。
地基基础设计等级
3、当地经验参数法
4、地基承载力特征值的深宽修正
当基础宽度大于3米或埋深大于0.5米时，应对地基 承载力特征值加以修正：
f a f a kb( b 3 ) dm ( d 0 .5 )
《土力学与地基基础》课后习题答案-清华大学
《土力学地基基础》第四版习题集解答，陈希哲第一章 工程地质1.1如何鉴定矿物？准备一些常见的矿物，如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、方解石、云母、滑石和高岭土等，进行比较与鉴定。
1.2岩浆岩有何特征？准备若干常见的岩浆岩标本，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、玢岩和辉岩进行鉴定。
1.3沉积岩最显著的特征是什么？准备多种常见的沉积岩标本，如砾岩、角砾岩、砂岩、凝灰岩、泥岩、页岩、石灰岩和泥灰岩等，进行对比鉴定。
1.4变质岩有什么特征？准备几种常见的变质岩，如大理岩、石英岩、板岩、云母片岩和片麻岩进行比较与鉴定。
1.5解：水池长度、宽度、高度分别为50、20、4m 壁厚0.3m。
水池与地面齐平。
1）底板浮力计算：底板~水面之间的水位深度h=4-2.5=1.5m底板静水压力强度：Pw=γw h=10×1.5=15KPa=15KN/m 2底板面积S 底板=50×20=1000m 2底板上的浮力P 浮= Pw×S 底板=15000KN2）不考虑钢筋混凝土水池自重的侧壁摩擦阻力F 1和抗浮安全系数计算：钢筋混凝土水池的侧壁面积S 侧壁=2×[（50×4）+（20×4）]= 560m 2已知侧壁与土体之间的摩擦强度为μ=10KPa； 侧壁总摩擦力F 1=μ×S 侧壁=10×560＝5600KN∵F 1＜P 浮，抗浮安全系数K= F 1/P 浮=5600/15000=0.37＜1，∴在不考虑钢筋混凝土水池自重时，水池刚竣工，未充水，也不考虑池中水重量，此时不安全。
3）考虑钢筋混凝土水池自重的抗浮安全系数计算：钢筋混凝土的重度一般为γ砼=24KN/m 3；钢筋混凝土水池四个侧壁体积V 1=2×[（50×4×0.3）+（20-2×0.3）×4×0.3]=166.56m 3扣掉侧壁厚度尺寸后钢筋混凝土水池底板体积V 2：V 2=[（50-0.6）×（20-0.6）] ×0.3=287.5m 3所以，水池本身钢筋混凝土的体积V=V 1+V 2=454 m 3钢筋混凝土水池重量W=γ砼×V=24×454＝10896KN∵F 1+W=16496＞P 浮，抗浮安全系数K= 16496/15000=1.1＞1， ∴在考虑钢筋混凝土水池自重时，此时安全。
桩基础课程设计计算书76144
课程设计(论文)题目名称桩基础设计课程名称土力学学生姓名学号系、专业城建系土木房建指导教师年月日学院课程设计（论文）任务书年级专业05土木房建学生学号题目名称桩基础课程设计设计时间一周课程名称土力学与基础工程课程编号设计地点学院一、课程设计（论文）目的地基基础设计的目的是根据上部结构的使用功能和结构形式在确定的场地条件下选择适宜的地基基础方案并确定其技术细节，使设计的地基基础在预定的使用期限和规定的使用条件下能够安全正常地工作，在此基础上满足降低造价和保护环境的要求。
基础工程是土木工程专业的学科基础课，在土木工程学科的知识体系中占据了重要地位。
课程设计对理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同学们由理论学习通往工程实践的一座桥梁。
因此，通过本次课程设计，同学们可以更好地理解和巩固学习到的各种理论和方法，有意识地培养自己的工程意识和解决实际工程问题的能力。
二、已知技术参数和条件1、上部结构资料某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。
底层层高3.4m（局部10m，有10t桥式吊车，其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所示。
2、建筑物场地资料（1）拟建建筑物场地位于市区，地势平坦，建筑物平面位置如图1所示图1建筑物平面位置示意图（2）建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。
场地地下水类型为潜水，地下水位离地表 2.1m，根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
容提要本设计是某教学实验楼第○5—A号桩的设计，不考虑地震影响。
桩承台尺寸为2300mm×2300mm×1000mm，桩采用静压预制桩，桩长22米，分两段，每段长11米。
本设计的容涉及到桩承台承载力的计算、桩顶作用验算、桩基础沉降验算、桩身结构设计计算、承台设计以及预制桩的施工图的绘制等。
清华大学-土力学-桩的承载机理共33页文档
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易安ຫໍສະໝຸດ 。1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
清华大学-土力学-桩的承载机理
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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F
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
2) 柱下桩基独立承台冲切计算 Q
板式承台厚度主要由冲
Q
切计算决定。两种破坏
形式：
柱对承台的冲切，由柱 边沿或变阶处形成45o 的冲切锥
角桩处形成一个倒冲切 锥体 （自学）
Q F
Q
桩基础设计-承台冲切计算
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
2) 柱下桩基独立承台冲切计算
群桩效应与很多因素相关，用群桩效应系数估计
群桩承载力
= 群桩中各单桩承载力之和
对于砂土、长桩和大间距条件下 1.0, 工程设计中常取 ＝ 1.0
桩基础设计
二 桩基础设计
1 桩基础的设计步骤
结构、地质和环境资料 桩型、桩长、断面 单桩承载力特征值Ra 桩数和布置 No 验算单桩承载力 No 桩基沉降验算 承台与桩身设计计算 设计结束
粘土 2d 砂土 1.5d 碎石 1.0d
4d
本章主要内容
• 桩的功能及类型 Pile foundation • 桩的承载机理 Mechanism • 单桩承载力 Capacity of a single pile • 桩基础设计 Design of pile foundation
第5节 桩基沉降计算
3 桩之间互相调节 个别桩承载力低 其他桩帮助承担，总体互补
4 承台可部分承受荷载
群桩效应
一 群桩与群桩效应
承台承载力问题
各桩承担的竖向力
承台可以承担荷载，最高达30％ 刚性承台下各桩承担的荷载不同 动力荷载下(铁路桥梁)负摩擦力(地面下沉); 端承桩情况下不考虑承台承载力
群桩效应
一 群桩与群桩效应
2 扣除桩群侧壁摩阻法
p=
F+G 2(a0+b0) qsia hi
a0×b0
hi 桩身穿越第i层土层厚度
l 桩的入土深度
l
qsia 第i层土侧阻力特征值
G 承台和承台以上土的重量
按照分层总和法计算沉降
n
s = p i =1
pi hi Esi
F G b0
p0
桩基沉降计算
二 明德林－盖得斯应力计算
Fl 2[0x(bc+a0y) + 0y(ac+a0x) ] hpfth0
Fl = F Ni
F
h0
冲切锥体的有效高度
0x、0y 冲切系数,
ft
混凝土抗拉强度
a0x、a0y 柱边或变阶处至相应
桩边水平距离
hp
截面高度影响系数
h0
45o
桩基础设计-承台斜截面剪切验算
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
负摩阻力
二 桩的负摩阻力
2 负摩擦力的确定
桩 桩土 端 身的 位 压位 移 缩移
Sp Sc se
桩
土
相 桩土相对位移量和方向
对
位 移
qn
k0
' z
tg
'
n
' z
ln 负摩擦区 l
负摩擦区
-
正摩擦区 +
摩阻力
轴向力N
桩基础设计
第4节 桩基础设计
一 群桩与群桩效应 二 群桩设计
由三根及以上的桩组成的称为群桩 基础，由承台连接
桩基础设计-承台抗弯计算
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
1) 承台抗弯计算
如果承台厚度较小，配筋量 不足，可能发生弯曲破坏
多桩矩形承台 计算截面为 柱边和承台截面变化处
xi Y
Mx = Niyi My = Nixi
y
yi
x
X
X
Y
桩基础设计-承台抗弯计算
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
1) 承台抗弯计算
Gk 承台和承台以上土的重量(矩形)
l
A’
p0
桩基沉降计算
一 实体深基础法
1 荷载扩散法
按照扩散后的面积进行分层总和法计算沉降
s
=
n
p i =1
pi hi Esi
s 桩基最终计算沉降量
n 计算分层数
Esi 压缩模量 pi 第i层土的竖向附加应力平均值 p 沉降计算经验系数
桩基沉降计算
一 实体深基础法
多桩矩形承台 计算截面为 柱边和承台截面变化处
h0
Mx = Niyi My = Nixi
h
0
Nx
i
Y
i
y
Xi
X
Y
桩基础设计-承台抗弯计算
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
1) 承台抗弯计算
三桩三角形承台 与矩形承台类似
Mx = Niyi My = Nixi
xi Y
yi
y
X
X
x
Y
桩基础设计-承台冲切计算
《土力学2》第六章
桩基础
Pile foundation
负摩阻力
二 桩的负摩阻力
1 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 (4) 湿陷性黄土遇水湿陷 (5) 砂土液化、冻土融陷
2 负摩擦力成为荷载 岩石中的端承桩可能全桩为负阻力
土相对桩向下 负摩阻
9
Qmax 1.2Ra
Qik 第i根桩底竖向力
8
Mxk，Myk 作用于承台底通 y7
过桩群形心的x，y轴的力矩
7
Y Y
2
3
Mx
1 My 4
XX
6
5
x7
桩基础设计
二 桩基础设计
3 承台的设计计算
独立承台、条形承台梁， 筏板承台和箱形承台 承台的埋置深度一般与 浅基础相同，主要由建 筑物结构设计和环境条 件决定 承台进行抗弯、抗冲切 和抗剪计算
• 单桩承载 竖向承压桩承载力=摩阻力+端阻力
确定单桩承载力的方法
抗拔桩及负摩擦力 • 桩基础设计方法
案例分析 - 桩为什么断了？
在洛阳某处湿陷性黄土地基采用桩基础修建一宿舍 楼。由于楼附近有自来水开裂漏水造成该楼倾斜， 挖开地基检查，发现灌柱桩断裂，混凝土质量很好， 钢筋配筋也满足设计。 为什么桩会断裂呢？
桩基础设计
二 桩基础设计
2 群桩基础中的单桩承载力验算
F
中心竖直荷载
G
假设各桩荷载相同
Qk =
Fk +Gk n
Gk 承台底面以上基础和土的自重
n 桩数
Qk Ra
实
际
分
假设的分布
布
桩基础设计
二 桩基础设计
2 群桩基础中的单桩承载力验算
偏心竖向荷载 荷载线性分布假设
F +G Mxyi Myxi
Qik = n yi2 xi2
多数桩基需要进行沉降验算
F
作用准永久组合
基本假设：单向压缩、均质各向同性和 弹性假设的分层总和法
方法： 一 实体基础法－布氏解 二 明德林（Mindlin)方法
桩基沉降计算
一 实体深基础法
1 荷载扩散法 -1
p = F+GT A’
p0 = p (d + l )
a0、b0 群桩外缘长短边的长度
l 桩的入土深度
Q
pi 第i 层土层中点处的附加应力 m 桩数
l
zp,k 第k根桩端荷载产生的附加应力
Q
(1－)Q
zs,k 第k根桩侧荷载产生的附加应力
i
n
s = p Hale Waihona Puke i =1pi hi Esi
本章小结
• 桩的承载机理 Mechanism 可能破坏形式： 超过单桩承载力产生过大位移 超过实体深基础承载力产生过大位移
单桩承载力加起来是否等于群桩承 载力？
群桩效应
一 群桩与群桩效应 Pile group and group efficiency
> 6d
土
岩石
应力叠加 应力扩散深度
群桩效应
一 群桩与群桩效应
1 预制桩沉桩 砂土,非饱粘性土, 有挤密作用, 承载力增加 饱和粘土,土层扰动, 承载力降低、负摩阻力
2 应力叠加 桩端应力增加,使桩端土承载力不足 总的沉降增加
桩穿过土层内摩擦角平均值
G 扩散后面积上的重量(矩形)
F
l
A’
b0
GT
p0
桩基沉降计算
一 实体深基础法
F
1 荷载扩散法 -2
忽略桩身l长度部分在入桩前后重量的变化
G
b0
p0 = F+G pc0 ×a ×b A’
a、b 承台的长度和宽度
桩穿过土层内摩擦角平均值
pc0 承台底面处地基土自重应力
3) 斜截面的剪切验算
h0
V hs ft b h0
=
1.75
+1.0
V 扣除承台及其上土自重后
ax
bx
斜截面上最大剪力设计值
剪切系数
hs 高度影响系数
剪跨比
二 桩基础设计
4 桩基础结构设计
1) 桩端持力层 要求桩端进入持力层一定深度 桩端下持力层留有一定厚度
2) 承台设计 承台埋深要求 高承台:由建筑物决定,如 桥(过船),码头,冲刷深度 低承台,确定基础埋深 60 cm 建筑物要求 地质水文 冻胀