第四章 桩基础
桩基础工程施工_教材(3篇)
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第1篇第一章绪论1.1 桩基础工程概述1.2 桩基础工程的意义和作用1.3 桩基础工程的发展趋势第二章桩基础工程分类及特点2.1 桩基础工程分类2.2 桩基础工程特点第三章桩基础工程设计3.1 桩基础工程设计原则3.2 桩基础工程设计步骤3.3 桩基础工程设计计算第四章桩基础工程施工准备4.1 施工准备概述4.2 施工图纸会审4.3 施工组织设计4.4 施工资源配置第五章桩基础工程材料与设备5.1 桩基础工程材料5.2 桩基础工程设备5.3 材料与设备质量控制第六章桩基础工程施工工艺6.1 桩基础工程施工工艺概述6.2 桩基础工程打桩施工6.3 桩基础工程拔桩施工6.4 桩基础工程接桩施工6.5 桩基础工程终止桩施工第七章桩基础工程质量控制7.1 桩基础工程质量控制原则7.2 桩基础工程质量检查与验收7.3 桩基础工程质量通病及防治措施第八章桩基础工程安全与环境保护8.1 桩基础工程安全措施8.2 桩基础工程环境保护措施8.3 桩基础工程事故预防与处理第九章桩基础工程进度管理9.1 桩基础工程进度计划编制9.2 桩基础工程进度控制9.3 桩基础工程进度调整第十章桩基础工程成本管理10.1 桩基础工程成本构成10.2 桩基础工程成本控制10.3 桩基础工程成本核算第十一章桩基础工程案例分析11.1 案例一:某高层建筑桩基础工程施工11.2 案例二:某桥梁桩基础工程施工11.3 案例三:某地铁车站桩基础工程施工参考文献附录《桩基础工程施工》教材以理论联系实际为原则,全面系统地介绍了桩基础工程施工的基本知识、施工工艺、质量控制、安全与环境保护、进度管理、成本管理等。
教材内容丰富、结构合理,适合作为高等院校、职业技术学院相关专业的教材,也可供桩基础工程施工技术人员、管理人员、监理人员等参考使用。
第2篇一、教材概述《桩基础工程施工》是一本针对桩基础施工技术的专业教材,旨在为建筑行业相关技术人员、施工操作人员、监理人员以及大中专院校相关专业师生提供系统、全面的理论和实践知识。
桩基础的设计计算
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无量纲法 (桩身在地面以下任一深度处的内力和位移的简捷计算方法) 当桩的支承条件、入土深度符合一定要求时,可利用比较简捷的计算方法计算。即无量纲法。 主要特点: 利用边界条件求x0、 0时,系数采用简化公式; 利用x0、 0是Q0、M0的函数的特征,代入基本公式后,无须再计算x0、 0,可由已知的Q0、M0直接计算。
单击此处添加大标题内容
多排桩在外力作用平面内有多根桩,各桩受力相互影响,其影响与桩间净距L1有关。 单排桩或L1≥0.6h1的多排桩 k=1.0; L1<0.6h1的多排桩 h1——地面或最大冲刷线以下桩柱 计算埋入深度:h1=3(d+1) ;但h1值不 得大于桩的入土深度(h);
L1
H
q1、q2——梯形土压力强度。
桩顶为弹性嵌固——适合于墩 台受上部结构约束较强的情况。 轻型桥台用锚柱固接; 摩擦力较大的毛毡支座; 固定支座的单孔桥。
——单位水平力作用在地面或最大冲刷线处,桩在该处产生的转角;
——单位弯矩作用在地面或最大冲刷线处,桩在该处产生的转角;
x0、 0的计算 摩擦桩、柱承桩 x0、 0 的计算 桩底受力情况分析 桩底为非岩石类土或支承在岩基面上,在外荷作用下,桩底产生位移 xh、 h,桩底 x 处产生竖向位移 x h,桩底的抗力情况如下图所示。如竖向地基系数为C0,桩底竖向力增量:
z——地面或最大冲刷线以下地基系数计算点的深度; n——随不同计算假定而设置的指数。 “m”法假定—— “K”法假定——地基系数C沿深度分两段变化,在桩身第一挠曲零点以上按凹形抛物线变化(n=2),以下为常数K。 “C”法假定——地基系数C沿深度分两段变化, , ; 的桩长段地基系数C取常数。 “张有龄”法假定(常数法)——地基系数C沿深度不变为常数C=K0(n=0)。
桩基础设计计算
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第四章桩基础的设计和计算桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降变形小、抗震能力强,以及能适应各种复杂地质条件的显著优点,是桥梁工程的常用基础结构。
在受到上部结构传来的荷载作用时,桩基础通过承台将其分配给各桩,再由桩传递给周围的岩土层。
当为低承台桩基础时,承台同时也将部分荷载传递给承台周边的土体。
由于桩基础的埋置深度更大,与岩土层的接触界面和相互作用关系更为复杂,所以桩基础的设计计算远比浅基础繁琐和困难。
本章主要依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5-2005(以下简称《铁路桥涵地基规范》)的相关规定介绍铁路桥涵桩基础的设计与计算。
第一节桩基础的设计原则设计桩基础时,应先根据荷载、地质及水文等条件,初步拟定承台的位置和尺寸、桩的类型、直径、长度、桩数以及桩的排列形式等,然后经过反复试算和比较将其确定下来。
在上述设计过程中,设计者必须注意遵守相关设计规范的基本原则和具体规定,因此,在讨论设计计算方法之前,先将桩基础的设计原则介绍如下。
一、承台座板底面高程的确定低承台桩基和高承台桩基在计算原理及方法上没有根本的不同,但将影响到施工难易程度和桩的受力大小,故在拟定承台座板底面高程时,应根据荷载的大小、施工条件及河流的地质、水文、通航、流冰等情况加以决定。
一般对于常年有水且水位较高,施工时不易排水或河床冲刷深度较大的河流,为方便施工,多采用高承台桩基。
若河流不通航无流冰时,甚至可以把承台座板底面设置在施工水位之上,使施工更加方便。
但若河流航运繁忙或有流冰时,应将承台座板适当放低或在承台四周安设伸至通航或流冰水位以下一定深度的钢筋混凝土围板,以避免船只、排筏或流冰直接撞击桩身。
对于有强烈流冰的河流,则应将承台底面置于最低流冰层底面以下且不少于0.25m处。
低承台桩基的稳定性较好,但水中施工难度较大,故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流。
若承台位于冻胀性土中时,承台座板底面应置于冻结线以下不少于0.25m处。
第四章桩基础的设计计算
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(三)土的弹性抗力及其分布规律
1.土的弹性抗力的概念及定义式
概念:桩基础在荷载(包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩)作
用下产生位移及转角,使桩挤压桩侧土体,桩侧土必然对桩产生
一横向土抗力 pzx,它起抵抗外力和稳定桩基础的作用,土的这种
作用力称为土的弹性抗力。
定义式:
pzx Cxz ………(3-52)
pzx :横向土抗力(kN / m2 );
C :地基系数 (kN / m3) ;
xz :深度Z处桩的横向位移(m)。
2.地基系数的概念及确定方法
概念:
地基系数C 表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形
时所需施加的力。
确定方法:
大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质
有关,而且也随着深度而变化。由于实测的客观条件和
变形系数,
5
mb1
EI
刚性桩:
当桩的入土深度 h 2.5 时,则桩的相对刚度较大,计算
时认为属刚性桩
二 “m”法弹性单排桩基桩内力和位移计算
(一)基本假定 1、将土视作弹性变形介质,地基系数随深度成比例增长。 2、土的应力应变关系符合文克尔假定。 3、忽略桩土之间的摩擦力和粘结力。 4、桩与桩侧土在受力前后始终密贴。 5、桩作为一弹性构件。
3EI
D3
Q Z
3EI
x0 A4
0
B4
M0
2EI
C4
Q
3
0
EI
D4
1、摩擦桩、柱承桩 x0 、 0 的计算
边界条件:
M h A0 xdNx A0 x x h C0dA0
hC0 A0 x2dA0 hC0I0
Qh 0
Mh
基础工程,课件,第四章, 桩基础
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挤土桩—打入或压入,预制桩或沉管灌注桩。挤土 使土密实,但打入有噪声,挤土会发生漂桩,还会 破坏周边设施 非挤土桩—钻、挖孔桩,桩长、桩径可较大,可穿 越硬土层。无挤密效果,但有些土(饱和软粘土) 本不可挤密。 部分挤土桩—钻小口径孔,再打入,或钢管、砼管桩
4、按荷载传递方式分
摩 擦 桩 摩擦型桩 端承摩擦桩
)
(c)嵌岩桩
以往按端承设计,欠妥:桩不很短时侧阻部分发挥;嵌深 段有侧阻,嵌深>5d则端承极小。
Quk Qsபைடு நூலகம் Qrk Qpk
Qsk u si q sik li
i 1 n
所以嵌深度过大无用
Qrk u r f rc hr
Qpk p f rc Ap
si—侧阻发挥系数。当l/d<30,桩端岩石好,无沉渣时, 对粗粒土取0.7、细粒土取0.8; 其余情况取1.0
2、按桩的制作方法分
预制桩—质量易保证、现场整洁、用时间少, 但配筋由运输、打桩控制,配筋率较大,长度 不可过大,现场接桩、截桩难。
灌注桩—钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活,
还可扩头,配筋率可以小,但现场脏,质量难
保证,例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。
3、按设臵效应分
—是否挤土
例上海某电话局机务大楼,打桩使周 边房屋破坏,赔40万。解决方法:挖 地沟、合理安排打桩顺序。
1、Q~S曲线拐点法 取明显拐点处荷载为Qu;
对于d(b)550mm的预制桩,在Qi+1作用下, Si 1 其 0.1mm / KN时,取Qi作为Qu ; Qi 1 Q~S无陡降段时,Qu取S=40mm处相应荷载。
2、S~logt曲线(沉降速率)法 特点:
3、S~logQ法 特点:
基础工程-第4章 桩基础-
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桩顶荷载一般包括轴向力、水平力和力矩,为简化 起见,在研究桩的受力性能及计算桩的承载力时,对 竖向受力情况单独进行研究。
4.3.1 桩的荷载传递
竖向荷载施加于桩顶时,桩身的上部 首先受到压缩而发生相对于土的向下位 移,于是桩周土在桩侧界面上产生向上 的摩阻力;荷载沿桩身向下传递的过程 就是不断克服这种摩阻力并通过它向土 中扩散的过程 。 如果桩侧摩阻力不足以抵抗竖向荷载, 一部分竖向荷载将传递到桩底,桩底持 力层也将产生压缩变形,故桩底土也会 对桩端产生阻力。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩的承载力: 是指单桩在竖向荷载作用下,不丧失稳定性、不产生过 大变形时的承载能力。 单桩的竖向承载力主要取决于两方面: 一是地基土对桩的支承能力; 二是桩身的材料强度。 一般情况下,桩的承载力由地基土的支承能力所控制, 材料强度往往不能充分发挥,只有对端承桩、超长桩以及 桩身质量有缺陷的桩,桩身材料强度才起控制作用。
(1)静载荷试验装置及其方法:
试验装置主要由加荷稳压、提供反力和沉降观测三部分组成。
主梁
千斤顶 百分表 次梁 锚筋 锚桩
基准柱
试验时加载方式通常 有慢速维持荷载法、快 速维持荷载法、等贯入 速率法、等时间间隔加 载法以及循环加载法。 锚桩桁架法 工程中最常用的是慢速维持荷载法,即逐级加载,每级 加载值为单桩承载力特征值的1/8-1/5,当每级荷载下桩顶 沉降量小于0.1mm/h时,则认为已趋于稳定。然后施加下 一级荷载直到试桩破坏,再分级卸载到零。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
本节重点: 竖向荷载作用下单桩的工作性能。
本节难点: 单桩的破坏模式已及单桩承载力的确定。
4.3 竖向荷载下单桩的工作性能
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,对正确评价单桩承载力设计值具有一定的指导意 义。
土木(建筑)基础工程课件-第四章-桩基础
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01
02
03
横向稳定性
分析桩身在水平方向上的 稳定性,确保在风、地震 等水平荷载作用下桩身的 稳定性。
纵向稳定性
评估桩身在垂直方向上的 稳定性,特别是在承受较 大竖向荷载时桩身的稳定 性。
整体稳定性
综合考虑横向和纵向稳定 性,对整个桩基础进行稳 定性分析。
桩基础的设计原则
满足承载力要求
根据建筑物的重量和使用要求 ,确保桩基础具有足够的承载
桩基础工程与环境保护的结合
总结词
随着环境保护意识的提高,桩基础工程 与环境保护的结合成为未来的发展趋势 ,旨在实现工程建设与环境保护的和谐 发展。
VS
详细描述
桩基础工程与环境保护的结合包括环保材 料的应用、施工过程的节能减排、水土保 持和生态修复等方面。通过采用环保材料 和优化施工工艺,减少对环境的破坏和污 染;同时,加强水土保持和生态修复工作 ,恢复和改善周边生态环境,实现工程建 设与环境保护的和谐发展。
总结词
随着科技的不断进步,新型桩基础正逐渐被研发和应用,以 满足更加复杂和多样化的建筑需求。
详细描述
新型桩基础如空心桩、扩基桩、预应力桩等,具有更高的承 载力和适应性,能够适应不同地质条件和建筑要求。这些新 型桩基础在高层建筑、大型桥梁和特殊结构中得到广泛应用 ,提高了工程的安全性和稳定性。
桩基础施工技术的改进和创新
总结词:典型案例
详细描述:该高层建筑高度达到80米,由于地质条件复杂,采用桩基础设计以确 保建筑安全。设计过程中,对地质勘察、桩基选型、承载力计算等方面进行了综 合考虑,确保了建筑的安全性和稳定性。
某大型桥梁的桩基施工
总结词
大型工程实践
详细描述
该大型桥梁跨越河流,由于地质条件不稳定,采用桩基施工。施工过程中,采 用了先进的施工技术和设备,如大直径钻孔灌注桩、钢筋笼加工和吊装等,确 保了桥梁的稳定性和安全性。
基础工程第四章桩基础(1)
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方法1. 静载荷试验(实图) 静载荷试验是评价单桩
承载力诸法中可靠性较高的 一种方法。
缺点: 时间长;费用高。 广东最大可加载3000t。
主梁
次梁
加压
千斤顶 沉降 观测点
试验桩
(a)
锚桩 (4根)
重物
支墩
千斤顶 加压
沉降 观测点
试验桩
(b)
图4-11 单桩静载荷试验的加荷装置
(a)锚桩横梁反力装置;(b)压重平台反力装置
甲级、丙级以外的建筑;
丙级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑 。
功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大 荷载和刚场度地分、布环极境为条不件均特,殊对差异沉降适应能力差
第4章 桩基础
(三)桩基计算规定 1、应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的
竖向承载力和水平承载力计算; 2、桩身(含桩身压曲、钢管桩局部压曲)和承台结构
二、桩基设计原则 (一)桩基的极限状态
1.承载能力极限状态 :对应于桩基达到最大承载力导致整体 失稳或发生不适于继续承载的变形。
2.正常使用极限状态:对应于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。
第 4章 桩 基 础
(二)建筑桩基设计等级划分
设计
建筑类型
等级
甲级 乙级
承载力计算; 3、软弱下卧层验算; 4、坡地、岸边桩基整体稳定性验算;
5、抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力(基桩和群桩)验算;
6、抗震设防区抗震承载力验算。
第4章 桩基础
(四)应计算沉降的桩基 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
第4章__桩基础-3(4-7)
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预制桩、钢桩
灌注桩
序 号
地基土类别
m (MN/m 4 )
相应单桩在地 面 处水平位移 (mm)
m (MN/m 4 )
相应单桩在 地 面处水平 位移 (mm)
1
淤泥、淤泥质土,饱和湿陷性黄土
2-4.5
10
2.5-6
6-12
流塑 (I L > 1) 、软塑 (0.75 < I L ≤
4.5-6.0
10
2 1) 状粘性土, e > 0.9 粉土,松散粉细 砂,松散填土
身不发生破坏。
24
(2)弹性桩
2.5< h <4时为半刚性桩。h ≥ 4 时为柔性桩。半刚性桩
和柔性桩统称为弹性桩。
• 在水平荷载作用下桩身发生挠曲变形, 桩的下段可视为嵌固于土中而不能转 动,随着水平荷载的增大,桩周土的 屈服区逐步向下扩展,桩身最大弯矩 截面也因上部土抗力减小而向下部转 移,
• 半刚性桩的桩身Байду номын сангаас移曲线只出现一个 位移零点
8
4.5 桩的负摩擦问题
一、 产生负摩擦的条件和原因
在桩顶竖向荷载作用下,当桩相对于桩侧 土体向下位移时,土对桩产生的向上作用 的摩阻力,称为正摩阻力。
当桩侧土体因某种原因而下沉,且其下 沉量大于桩的沉降(即桩侧土体相对于桩 向下位移)时,土对桩产生的向下作用 的摩阻力,称为负摩阻力。
9
产生负摩阻力的情况
• 为了简化,可根据桩顶荷载H0、M0及桩的变形
系数a计算如下系数:
• 由得系相数应的CI从换表算4深—度7查
h z
• 则桩身最大变 弯矩的深度为:
zmax
h
37
第四章桩基础
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(3)桩的端承力 • 常作为基础承载力问题(太沙基解)
太沙基
很小
qpu2BN cNcqN q
qpucNc qNq
(1)很难达到整体破坏 梅耶霍夫型 (2)端承力与深度有关
(3)存在临界深度
三、单桩的破坏形式
屈曲破坏—取决于桩身的材料强度 整体剪切破坏--取决于桩端土的支承力 刺入破坏---取决于桩周土强度(土较硬)
正摩阻 负摩阻
2. 负摩擦力的确定(负摩阻力成为荷载的一部分)
• 对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负摩阻力;
• 对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位 移量和方向.
土位移Ss
qn si k0'ztg'n'i
ln
-
Negative
+ 桩位移Sp 摩阻力 轴向力N
3、解决方法:
1)通过计算预估下沉的沉降量。 2)在预制桩表面涂一薄层沥青。 3)在桩土之间加一层土浆,减少摩擦力。
1.0-3.0 m
0.6-0.9 m
UK英国
英国是近代工业革 命的发源地,正式 名称“联合王国”, 全称“大不列颠及 北爱尔兰联合王国
(the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland)”
爆破扩底桩
挤扩桩(支盘桩)
七、桩的质量检验
承台在地面以下, 承台 本身可承担部分荷载
2.高承台桩基
承台在地面以上,桥桩, 码头,栈桥
软土层
青岛·前海栈桥
1891年登州镇总兵章高元奉调率兵移驻青岛后,先在青岛村 (今人民会堂处)修建总兵衙门,然后在前海处搭起一座长200 米左右、铁木结构的简易码头,当时只供军用,故名栈桥。
(整理)第四章桩基础习题及参考答案
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习题4-1截面边长为400mm的钢筋混凝土实心方桩,打入10m深的淤泥和淤泥质土后,支承在中风化的硬质岩石上。
已知作用在桩顶的竖向压力为800kN,桩身的弹性模量为3×104N/mm2。
试估算该桩的沉降量。
〔解〕该桩属于端承桩,桩侧阻力可忽略不计,桩端为中风化的硬质岩石,其变形亦可忽略不计。
因此,桩身压缩量即为该桩的沉降量,即习题4-2某场区从天然地面起往下的土层分布是:粉质粘土,厚度l1=3m,q s1a=24kPa;粉土,厚度l2=6m,q s2a=20kPa;中密的中砂,q s3a=30kPa,q pa=2600kPa。
现采用截面边长为350mm×350mm的预制桩,承台底面在天然地面以下1.0m,桩端进入中密中砂的深度为1.0m,试确定单桩承载力特征值。
〔解〕习题4-3某场地土层情况(自上而下)为:第一层杂填土,厚度1.0m;第二层为淤泥,软塑状态,厚度6.5m,q sa=6kPa;第三层为粉质粘土,厚度较大,q sa=40kPa;q pa=1800kPa。
现需设计一框架内柱(截面为300mm×450mm)的预制桩基础。
柱底在地面处的荷载为:竖向力F k=1850kN,弯矩M k=135kN·m,水平力H k=75kN,初选预制桩截面为350mm×350mm。
试设计该桩基础。
〔解〕(1)确定单桩竖向承载力特征值设承台埋深1.0m,桩端进入粉质粘土层4.0m,则结合当地经验,取R a=500kN。
(2)初选桩的根数和承台尺寸取桩距s=3b p=3×0.35=1.05m,承台边长:1.05+2×0.35=1.75m。
桩的布置和承台平面尺寸如图11-12所示。
暂取承台厚度h=0.8m,桩顶嵌入承台50mm,钢筋网直接放在桩顶上,承台底设C10混凝土垫层,则承台有效高度h0=h-0.05=0.8-0.05=0.75m。
采用C20混凝土,HRB335级钢筋。
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第四章桩基础§4.1概述4.1.1桩基础的使用深基础:埋深较大,以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础。
深基础的作用:把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。
深基础何时采用:建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求;又不适于采取地基处理措施时。
深基础的类型:桩基础,地下连续墙,沉井等。
承台:将几个桩结合起来传递荷载4.1.2桩基础的类型桩基础的类型(按承台与地面相对位置的高低):①高承台桩基础承台底面位于地面以上,桥桩,码头,栈桥②低承台桩基础承台底面位于地面以下,承台本身承担部分荷载(注:工民建,低承台桩基础,竖直桩;桥梁港湾海洋构筑物,高承台,斜桩,承受较大水平荷载)4.1.3桩基设计原则桩基础的设计应按变形控制设计。
桩基础设计时,上部结构传至承台上的荷载效应组合与浅基础相同。
桩基础设计满足的基本条件:①单桩承受的竖向承载力不应超过单桩竖向承载力特征值;②桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值;③对位于坡地岸边的桩基础应进行稳定性验算。
4.1.4桩基设计内容七个基本内容:①桩基础的类型和几何尺寸的选择;②单桩竖向(和水平向)承载力的确定;③确定桩的数量、间距和平面布置;④桩基础承载力和沉降验算;⑤桩身结构设计;⑥承台设计;⑦绘制桩基础施工图。
§4.2桩的类型4.2.1桩的分类(三种分类方式)①按承载性状分类(荷载传递方式)和竖向受力情况:分类依据:根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例的不同。
摩擦型桩——摩擦型桩——端承摩擦桩端承型桩——端承型桩:桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受,但桩端阻力分担较多,其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层,或位于中等风化、微风化及新鲜基岩顶面。
(此类桩侧摩阻力属次要,不可忽略)——摩擦端承型桩②按施工方法分类:预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的桩,如锤击桩、振动桩、静压桩等。
灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成孔,然后在孔内灌注混凝土而成。
如挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔灌注桩等。
③按桩的设置效应分类:非挤土桩——成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效应的桩。
如钻(冲或挖)孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩;部分挤土桩——对桩周土体稍有排挤,但土的强度和变形性质变化不大。
包括冲击成孔灌注桩、开口的钢管桩、H型钢桩等。
挤土桩——设置过程中使土的结构严重扰动破坏,对土的强度和变形性质影响较大。
实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。
4.2.2桩的成型方式效应挤土桩的成桩效应1、粘性土中2、砂土中3、饱和粘性土中挤土摩擦型桩承载力的时间效应非挤土桩的成桩效应粘性土中2、砂土中3、粘性土中非挤土摩擦型桩承载力的时间效应§4.3桩的竖向承载力桩顶沉降=桩端沉降+桩身沉降桩顶轴力Q=桩侧阻力Qs+桩端阻力Qp4.3.1单桩轴向荷载的传递机理一般说来,靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥,侧阻力先于端阻力发挥。
桩的荷载传递的一般规律:①不是同时发挥,同时到达极限(通常,侧阻早于端阻)。
②与桩土间的相对位移有关(通常,端阻达到极限状态所需位移高于侧阻所需位移)。
③深度效应(当桩入土深度达到某一临界深度后,端阻、侧阻侧阻均不随深度增加)。
④与桩的长径比及桩端土与桩侧土的相对刚度等有关。
影响单桩荷载传递的因素(2刚度比,1长径比,直径)①桩端土与桩周土的刚度比②桩土刚度比③桩端扩底直径与桩身直径之比④桩的长径比桩侧极限阻力影响因素:所在的深度,土的类别和性质,成桩方法等。
(主要因素:土的性质)桩端极限阻力影响因素:土的性质,桩端持力层上覆土层厚度,桩径,桩端进入持力层厚度等(主:土性质)。
4.3.2单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定取决于两个方面:(设计时取两者的小值)①桩身的材料强度;(混凝土R=ΨcfcAp 钢筋混凝土R=ΨcfcAp +fyAg )②地层的支承力。
单桩竖向承载力的确定方法:①按材料强度计算;②静载荷试验;——最可靠③按照土的抗剪强度指标确定;——国内少用,国外常用④规范经验公式。
按材料强度计算——计算低承台桩基时,把桩视为轴心受力构件,且不考虑纵向压屈影响;——计算通过很厚的软黏土层且支承在岩层上的端承型桩或承台地面以下存在可液化土层的高承台桩基;应考虑压屈影响。
u su buQ Q Q =+单桩竖向极限承载力桩侧总极限摩阻力桩端总极限阻力su =+=2u bu a s pQ Q Q K K K K =单桩竖向极限承载力特征值R ;()(一般情况Ks<Kp ;对于短粗的支承于基岩的桩Ks<Kp )静载荷试验——(优点,可靠性较高,广泛采用;缺点,设置后须隔一段时间才开始加载时间长,费用高)按土的抗剪强度指标确定——(1)单桩承载力一般表达式:su =+ =2u bu Q Q Q K 单桩承载力的一般表达式-G;()——(2)粘性土中的单桩极限承载力:①对于正常固结、弱超固结或灵敏粘性土中的桩——短期极限承载力按总应力分析法取不固结不排水抗剪强度。
②对于超固结粘土或非灵敏粘土中桩——长期承载力按有效应力分析法取固结不排水抗剪强度估算。
——(3)无粘性土中的单桩承载力规范经验公式——只考虑了土(岩)对桩的支承阻力,而尚未涉及桩身的材料强度。
规范规定单桩竖向承载力特征值——单桩竖向静载荷试验确定;地基基础设计等级丙级的建筑物——可静力触探及标贯试验方法确定。
+a pa p p sia i q A u q l =∑单桩竖向极限承载力特征值R ;4.3.3竖向荷载下的群桩效应群桩基础:由两根以上桩组成的桩基础。
群桩效应:在竖向荷载作用下,由于承台、桩土相互作用,群桩基础中的一根桩单独受荷时的承载力和沉降性状,往往与相同地质条件和设置方法的同样独立单桩由显著区别的现象。
群桩承载力不符合要求的补救措施:(1)对于中小直径桩(非端承桩)①承载力相差较多——补桩或重新设计承台;②承载力相差不多——增大承台面积,加大承台间联系梁的刚度等;(2)对于大直径灌注桩通常需对地基或桩身作补强处理。
端承型群桩基础——无需计算沉降(除软弱下卧层时)群桩基础承载力等于各根单桩承载力之和,群桩效应系数η=1。
摩擦型群桩基础——两种情况(承台脱地和贴地)——需计算沉降①承台地面脱地的情况(非复合桩基)摩擦型群桩的沉降大于独立单桩。
(应力重叠→沉降增加→单桩承载力下降η<1)实际的群桩效应的影响因素:1)承台刚度的影响2)基土性质的影响3)桩距的影响(主导因素)②承台地面贴地的情况(复合桩基)承载力=端阻+承台底面土阻力(设计时一般不考虑)为保证承台底贴地并提供足够土反力,通过:依靠桩端贯入持力层促使群桩整体下沉。
刚性承台底面土反力呈马鞍形。
承台地面贴地的包括三方面:1)对桩侧阻力的削弱作用2)对桩端阻力的加强作用3)对基土侧移的阻挡作用4.3.4减沉桩基使用范围:对于软弱地基上的多层住宅建筑。
作用:仅仅是为了减少基础的沉降量。
传统的做法:在基础下加桩,并假定桩和承台某一比例分担外荷载,据此确定桩数。
补充:桩的质量检测:某种方法设置于土中的预制桩或在地下隐蔽条件下成型的灌注桩:——①开挖检测;②抽芯法;③声波检测法;④动测法。
§4.4桩基础沉降的计算一般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,验算桩端以下土沉降1.需要进行沉降计算:甲(1)级建筑物的建筑物桩基对沉降有严格要求的建筑物桩基体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙(2)级建筑物桩基2.不需沉降计算的情况丙(3)级建筑物桩基s>6d大于桩距6被倍桩径n>9独立基础的m2条基础某些单层工业厂房桩基4.4.1单桩沉降的计算竖向荷载作用下的单桩沉降组成(三部分):①桩身弹性压缩引起的桩顶沉降;②桩端沉降——桩侧阻力引起桩周土中的附加应力向下扩散致使桩端土体压缩;③桩端沉降——桩端荷载引起桩端下土体压缩。
单桩沉降计算方法:①荷载传递分析;②弹性理论;③剪切变形传递;④有限单元分析;⑤其他简化方法。
4.4.2群桩沉降的计算——尚未有完整的计算方法群桩沉降的组成:①桩间土的压缩变形(桩身压缩、桩端贯入变形);②桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用产生的整体压缩变形。
规范推荐方法(不考虑桩间土压缩变形对沉降的影响):单向压缩分层总和法:(见P143)§4.5桩的负摩擦问题4.5.1产生负摩擦的条件和原因负摩擦力: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。
原因:①大范围降水;②桩侧地面大范围堆载;③欠固结土或新填土;④湿陷性黄土湿陷;⑤冻土融陷。
桩侧负摩阻力由什么引起:桩周土的固结沉降。
(固结时间的长短取决于:①桩自身沉降完成时间,②桩周土层固结完成时间。
)影响负摩阻力大小和分布的主要因素:土的固结程度和速率。
4.5.2负摩阻力的计算——目前不成熟负摩阻力的分布特征:单桩负摩阻力的计算:须先确定中性点的位置和负摩阻力的大小。
(中性点位置的确定:根据桩沉降与桩周土沉降相等的条件确定——初期不固定)群桩负摩阻力的计算:对于桩距较小的群桩,所发生的的负摩阻力因群桩效应而降低。
4.5.3减小负摩阻力的工程措施①对于填土建筑场地——保证填土密实度,待填土地面沉降基本稳定后在沉桩;②对于地面大面积堆载建筑物——采用预压等处理措施,减少堆载引起的沉降;③对于中性点以上的桩身——进行处理,减少负摩阻力;④自重湿陷性黄土地基——采用强夯、挤密土桩等先行处理;⑤其他有效处理措施。
§4.6桩的水平承载力作用于桩顶的水平荷载包括:①长期作用的水平荷载;②反复作用的水平荷载;③地震作用所产生的水平力。
水平和竖向荷载合力与竖直线的夹角不超过5°(水平相当于竖向1/12~1/10),竖直桩。
4.6.1水平荷载下桩的工作性状4.6.2水平荷载作用下弹性桩的计算4.6.3单桩水平静载荷试验4.6.4单桩水平承载力特征值§4.7桩的平面布置原则§4.8桩承台的设计§4.9桩基础设计的一般步骤。