单桩承载力

摩擦桩： 桩底土层支承反力发挥到极限值，则需 要比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值，这时 总是桩侧摩阻力先充分发挥出来，然后桩底阻力 才逐渐发挥，直至达到极限值。对于桩长很大的 摩擦桩，也因桩身压缩变形大，桩底反力尚未达 到极限值，桩顶位移已超过使用要求所容许的范 围，且传递到桩底的荷载也很微小，此时确定桩 的承载力时桩底极限阻力不宜取值过大。
施工因素
但是，桩侧摩阻力达到极 限值所需的桩土滑移极限值则 与土的类别有关、而与桩径大小无关，根 据试验资料约为4~6mm（对粘性土）或 6~10mm（对砂类土）。
四、桩端阻力
单桩受荷过程中桩端阻力的发挥不仅滞后于桩 侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩 侧摩阻力达到极限所需的桩身截面位移值大的多。 根据小型桩试验所得的桩底极限位移值，对砂类 土约为d/12~d/10，对粘性土约为d/10~d/4 （d为桩径）。因此，对工作状态下的单桩，其 桩端阻力的安全储备一般大于桩侧摩阻力的安全 储备。
某一临界值后，侧阻就不随深度增了，这个现象称为
侧阻的深度效应。
qs kPa
临界深度
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z (m)
qs 接近常数
综上所述，桩侧极限摩阻力与许多因素有关：
qs 随着深度增加,砂土中存在临界深度
摩阻力的时效性
超静孔隙水压力消散,土的触变性
打入预制桩,挤土使qs增加 (1) 挤密 (2) 残余应力 钻孔预(制3) 桩水泥,使浆qs渗减入少土(1中)泥使皮表(面2)粗应糙力，松增弛加侧摩阻力
三、桩侧摩阻力及其分布
单桩在轴向荷载作用下，桩身的截面位移、桩侧 的摩阻力分布以及轴力分布见下图。
Q0
S0
Q0
S0
Z
Qz
Qz
ds
Sz
qs z
Qz dQz
dz
SZ
L
Sb
Qb
Sb
Qb QS
桩侧摩阻力是桩截面对桩周土的相对位移的函数
[ qs= f(s)]，可用下图中的曲线OCD表示，且常简化 为折线OAB。AB段表示一旦桩土界面相对滑移超过
桩底支承反力=桩顶荷载-全部桩侧摩阻力
桩顶荷载是桩通过桩侧摩阻力和桩底阻力传递给
土体，即土对桩的支承力由桩侧摩阻力和桩端阻力两
部分组成。
土对桩的支承力=桩侧摩阻力+桩底阻力
桩的极限荷载(或称极限承载力)=桩侧极限摩阻力+桩
底极限阻力
Q
Q Qs Qp Qu Qsu Qpu
Qs
Qs 桩侧摩阻力 Qp 桩端阻力
一． 单桩轴向荷载的传递
桩基础的作用是将荷载传递到下部土层，这是通 过桩与桩周土的相互作用进行的。
桩在轴向压力荷载作用下:
桩顶将发生轴向位移(沉降)=桩身弹性压缩+桩底土层 压缩之和
置于土中的桩与其侧面土是紧密接触的，当桩相 对于土向下位移时就产生土对桩向上作用的桩侧摩阻 力。桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地 克服这种摩阻力，桩身轴向力就随深度逐渐减小，传 至桩底的轴向力也就是桩底支承反力：
某一极限值，侧摩阻力将保持极限值不变。
桩侧摩阻力
A C O
B D
桩截面位移
极限摩阻力可用类似于土 的抗剪强度的库伦表达式：
qu ca x tana 式中ca和a为桩侧表面与土之间的附着 力和摩擦角，x为深度z处作用于桩侧表
面的法向压力，它与桩侧土的竖向有效应 力成正 v比例，即：
x Ks v
一致的意见，但一般认为粘性土为4～6mm，砂性土为
6 ～ 10mm。
Q/kN
Q
Qs
Qp S/mm
随着荷载增加，桩身上部
侧阻力先于下部侧阻力的
上
发挥
部
一般摩擦桩，侧阻力先于 端阻力发挥，侧阻发挥的 比例明显高于端阻
对于长桩，即使桩端土很
侧 阻 力
下 部
好，工作荷载下端阻力也
很难发挥。
端阻力
端承桩：由于桩底位移很小，桩侧摩阻力不易得 到充分发挥。对于一般端承桩，桩底阻力占桩支 承力的绝大部分，桩侧摩阻力很小常忽略不计。 但对较长的端承桩且覆盖层较厚时，由于桩身的 弹性压缩较大，也足以使桩侧摩阻力得以发挥， 对于这类柱桩国内已有规范建议可予以计算桩侧 摩阻力。
单桩承载力
1 单桩轴向荷载传递的机理和特点
孤立的一根桩称为单桩，群桩中性能不受邻桩 影响的一根桩可视为单桩。
单桩承载力：单桩在荷载作用下，地基土和桩 本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许 范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大 荷载。
单桩工作性能的研究是单桩承载力分析理论的 基础。通过桩土相互作用分析，了解桩土间的传力 途径和单桩承载力的构成及其发展过程，以及单桩 的破坏机理等，对正确评价单桩轴向承载力具有一 定的指导意义。
Qp
二、桩的竖向承载力发挥的特点
桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的变形
性态有关，并各自达到极限值时所需要的位移量是不相
同的。
试验表明：桩底阻力的充分发挥需要有较大的位移
值，在粘性土中约为桩底直径的25%，在砂性土中约为
8% ～ 10%，而桩侧摩阻力只要桩土间有不太大的相对
位移就能得到充分的发挥，具体数量目前认识尚不能有
对桩底为非密实砂类土或粉土、清孔不 净残留虚土、桩底面积大、桩底塑性区
随荷载增长逐渐扩展的桩，则 呈“渐进破坏”的缓变型，其曲 线不具有表示变形性质突变的明显特征点， 因而较难确定极限承载力。为了发挥这类 桩的潜力，其极限承载力宜按建筑物所能 承受的最大沉降确定。换句话说，这类桩 的承载力极限状态是受“不适于继续承载 的变形”制约的。
式中Ks为桩侧土的侧压力系数，对挤土桩， K0<Ks<Kp；对非挤土桩，因桩孔中土被清除，而使 Ka<Ks<K0 。此处， Ka 、 K0和Kp分别为主动、静止
和被动土压力系数。
挤土桩
非挤土桩
采用上述公式计算深度z处的单位侧阻时，如取
v 则z 侧阻将随深度线性增大。
然而砂土中的模型桩试验表明，当桩入土深度达到
桩的承载机理
桩的端承力
(1)常作为基础承载力问题(太沙基解)
单桩静载荷试验所得的
荷载—沉降（Q~s）关系曲线 可大体分为陡降型（A）和缓变型（B）两
类形态。
O
Qu Q/u
Q
su
A
B
s
图单5桩-3的单荷桩载荷载—－沉沉降降曲曲线线
A-陡降型； B－缓变型
对桩底持力层不坚实、桩 径不大、破坏时桩端刺入持力 层的桩，其曲线多呈“急进破坏”的陡降 型，相应于破坏时的特征点明显，据之可 确定单桩极限承载力。