桥梁基础工程-桩基础
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3.3.1 轴向荷载传递的方式和特点
1. 轴向荷载和侧摩阻力
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Βιβλιοθήκη Baidu
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通过建立微单元平衡方程（竖向） Ny qsy u dy (Ny dNy ) 0
得到侧摩阻力与轴力的关系
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荷载 侧摩阻力
端阻力
（4）《公路桥基规范》 摩擦桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承担。 端承桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承担。
（5）《建筑桩基技术规范》 摩擦型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩侧阻力承担。
全部由侧阻承担时，称为摩擦桩；桩底承担少部分时，为端承摩擦桩。 端承型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩端阻力承担。
第3章 桩基础
1
3.1 概 述
3.1.1 桩基础及其应用 组 成：桩群和承台。 优 点：承载力高，沉降小，稳定性好。不需 大范围的开挖，减少了支护、降水工作。 缺 点：施工较为复杂，造价较高。 适用范围： （1）荷载大，软弱土层厚时。 （2）河床冲刷较大时。 （3）对地基沉降及不均匀沉降控制有较高要求时。 （4）水平荷载较大时。 （5）河水位较高时。 （6）地震区需抗砂土液化时。
缺 点：单价较灌注桩高；锤击、振动法下沉时噪音大；属挤土桩，易 导致地面的隆起；桩接头是薄弱环节；不易穿透坚硬地层。 （2）灌注桩 施工方法：钻孔、冲孔、沉管成孔、人工挖孔等。 优 点：适用于各种地层；可采用大直径，以获得高承载力；与预制桩 相比，钢筋用量较少，更为经济。 缺 点：桩身质量不易保证；孔底沉积物不易清净（挖孔桩除外），影 响承载力；一般不宜用于水下施工。 （3）管柱基础 施工方法：先下沉预制钢筋混凝土管，内部钻挖后，再填钢筋混凝土。 特 点：承载力高，适合于深水施工。
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沉降
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摩阻力
轴力
(c)
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持力层土类 ln/l0
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中性点
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轴力
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2000kN
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4000kN
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摩阻力(kPa)
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摩阻力
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10000kN
低承台
高承台
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3.2 桩基设计计算的主要内容
1. 设计内容
桩的类型（施工方法） 桩的材料类型 承台底面的标高 桩截面形状及尺寸、桩长 桩的根数及平面布置方式 桩及承台的配筋
2. 验算内容
单桩轴向承载力（岩土阻力） 桩身材料强度 桩基础的承载力 桩基础的沉降 墩台顶的水平位移 承台强度
12
3.3 单桩轴向容许承载力
全部由端阻承担时，称为端承桩；桩侧承担少部分时，为摩擦端承桩。 （6）《建筑地基基础规范》 摩擦型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承担。 端承型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承担。
10
2. 桩基础的分类 低承台桩基：承台底面低于地面或局部冲刷线的桩基础。 高承台桩基：承台底面高于地面或局部冲刷线的桩基础。
2
3.1.2 桩和桩基的分类 1. 桩的分类
• 材料类型
1. 桩的分类
木桩（已少用） • 材 料
混凝土桩（较少）
钢筋混凝土桩 （主力）
钢桩（价高）
钢桩基础
钢管桩
3
H型钢桩 木桩基础
• 施工方法（钢筋混凝土桩） （1）预制桩
施工方法：打入、振入、压入等。 优 点：桩身质量容易保证；水上施工方便；施工工效高。
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侧摩阻力的直接量测很困难，应用上式，可通过量测轴力得到摩阻力
深度 （m）
深度 (m)
的分布形式。
轴 力（kN）
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 0
（2）桩侧、桩端阻力的分担比例 主要取决于桩侧与桩底以下土（岩）层的
性质的刚度、强度以及桩所受荷载的大小。
（3）《铁路桥基规范》(规范中没有?)
摩擦桩：在承载力极限状态下，轴向荷载 由侧阻和端阻承担。轴向荷载几乎完全由侧阻 承担时，称为纯摩擦桩。
柱 桩：在承载力极限状态下，轴向荷载 几乎全由桩端阻力承担。
50 0 0
深度
0～2.093 2.093～3.293 3.293～4.501 4.501～6.902 6.902～9.306 9.306～10.504 10.504～11.702
侧阻-荷载关系
2000
4000
6000
桩顶荷载(kN)
8000
10000
端阻-荷载关系
（1）加载过程中，侧阻发挥先于端阻，并先于端阻达到极限。
（2）与桩土间的相对位移有关。通常，端阻达到极限状态所需的位 移高于侧阻所需位移。
（3）与桩的长径比及桩端土（岩）与桩侧土的相对刚度等有关。长 径比越大，端阻力越小。端/侧相对刚度越大，端阻力越大。
16
4. 桩侧负摩阻力 负摩擦力：与轴向压力方向相同的侧摩阻力。 危 害：降低桩的承载力，增大位移。 条 件：桩周土的下沉量大于桩的下沉量。
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3#桩 (第 二次)
10000kN时昔格达层的
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平均摩阻力：159.1kPa
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2. 桩身沉降确定
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桩桩 身顶
桩身压缩量
沉沉
降降
14
振弦式应变计
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3. 荷载传递的一般规律
桩身各段平均摩阻力（kPa）
500 450 400 350 300 250 200 150 100
4
打入桩（房建）
5
钻孔桩
6
冲孔桩
7
• 直桩和斜桩
直桩
斜桩
斜桩：可抵抗较大的水平荷载。
• 桩的设置效应
根据对周围土 的扰动程度
挤土桩 实心预制桩、下端封闭的管桩等 部分挤土桩 冲孔灌注桩、钢桩等 非挤土桩 钻（挖）孔灌注桩等
扰动后的土影响桩的承载力及沉降。
8
• 按（轴向）承载性状的分类 （1）桩的轴向受力特征 轴向荷载=侧阻力+端阻力 极限荷载=极限侧阻力+极限端阻力
1. 轴向荷载和侧摩阻力
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得到侧摩阻力与轴力的关系
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荷载 侧摩阻力
端阻力
（4）《公路桥基规范》 摩擦桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承担。 端承桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承担。
（5）《建筑桩基技术规范》 摩擦型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩侧阻力承担。
全部由侧阻承担时，称为摩擦桩；桩底承担少部分时，为端承摩擦桩。 端承型桩：在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩端阻力承担。
第3章 桩基础
1
3.1 概 述
3.1.1 桩基础及其应用 组 成：桩群和承台。 优 点：承载力高，沉降小，稳定性好。不需 大范围的开挖，减少了支护、降水工作。 缺 点：施工较为复杂，造价较高。 适用范围： （1）荷载大，软弱土层厚时。 （2）河床冲刷较大时。 （3）对地基沉降及不均匀沉降控制有较高要求时。 （4）水平荷载较大时。 （5）河水位较高时。 （6）地震区需抗砂土液化时。
缺 点：单价较灌注桩高；锤击、振动法下沉时噪音大；属挤土桩，易 导致地面的隆起；桩接头是薄弱环节；不易穿透坚硬地层。 （2）灌注桩 施工方法：钻孔、冲孔、沉管成孔、人工挖孔等。 优 点：适用于各种地层；可采用大直径，以获得高承载力；与预制桩 相比，钢筋用量较少，更为经济。 缺 点：桩身质量不易保证；孔底沉积物不易清净（挖孔桩除外），影 响承载力；一般不宜用于水下施工。 （3）管柱基础 施工方法：先下沉预制钢筋混凝土管，内部钻挖后，再填钢筋混凝土。 特 点：承载力高，适合于深水施工。
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低承台
高承台
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3.2 桩基设计计算的主要内容
1. 设计内容
桩的类型（施工方法） 桩的材料类型 承台底面的标高 桩截面形状及尺寸、桩长 桩的根数及平面布置方式 桩及承台的配筋
2. 验算内容
单桩轴向承载力（岩土阻力） 桩身材料强度 桩基础的承载力 桩基础的沉降 墩台顶的水平位移 承台强度
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3.3 单桩轴向容许承载力
全部由端阻承担时，称为端承桩；桩侧承担少部分时，为摩擦端承桩。 （6）《建筑地基基础规范》 摩擦型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩侧阻力承担。 端承型桩：（在承载力极限状态下），轴向荷载主要由桩端阻力承担。
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2. 桩基础的分类 低承台桩基：承台底面低于地面或局部冲刷线的桩基础。 高承台桩基：承台底面高于地面或局部冲刷线的桩基础。
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3.1.2 桩和桩基的分类 1. 桩的分类
• 材料类型
1. 桩的分类
木桩（已少用） • 材 料
混凝土桩（较少）
钢筋混凝土桩 （主力）
钢桩（价高）
钢桩基础
钢管桩
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H型钢桩 木桩基础
• 施工方法（钢筋混凝土桩） （1）预制桩
施工方法：打入、振入、压入等。 优 点：桩身质量容易保证；水上施工方便；施工工效高。
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侧摩阻力的直接量测很困难，应用上式，可通过量测轴力得到摩阻力
深度 （m）
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的分布形式。
轴 力（kN）
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 0
（2）桩侧、桩端阻力的分担比例 主要取决于桩侧与桩底以下土（岩）层的
性质的刚度、强度以及桩所受荷载的大小。
（3）《铁路桥基规范》(规范中没有?)
摩擦桩：在承载力极限状态下，轴向荷载 由侧阻和端阻承担。轴向荷载几乎完全由侧阻 承担时，称为纯摩擦桩。
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深度
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侧阻-荷载关系
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端阻-荷载关系
（1）加载过程中，侧阻发挥先于端阻，并先于端阻达到极限。
（2）与桩土间的相对位移有关。通常，端阻达到极限状态所需的位 移高于侧阻所需位移。
（3）与桩的长径比及桩端土（岩）与桩侧土的相对刚度等有关。长 径比越大，端阻力越小。端/侧相对刚度越大，端阻力越大。
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4. 桩侧负摩阻力 负摩擦力：与轴向压力方向相同的侧摩阻力。 危 害：降低桩的承载力，增大位移。 条 件：桩周土的下沉量大于桩的下沉量。
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3#桩 (第 二次)
10000kN时昔格达层的
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平均摩阻力：159.1kPa
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2. 桩身沉降确定
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3. 荷载传递的一般规律
桩身各段平均摩阻力（kPa）
500 450 400 350 300 250 200 150 100
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打入桩（房建）
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• 直桩和斜桩
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斜桩：可抵抗较大的水平荷载。
• 桩的设置效应
根据对周围土 的扰动程度
挤土桩 实心预制桩、下端封闭的管桩等 部分挤土桩 冲孔灌注桩、钢桩等 非挤土桩 钻（挖）孔灌注桩等
扰动后的土影响桩的承载力及沉降。
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• 按（轴向）承载性状的分类 （1）桩的轴向受力特征 轴向荷载=侧阻力+端阻力 极限荷载=极限侧阻力+极限端阻力