[整理版]第九章 桩基础和深基础(1)

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单桩竖向承载力特征值Rk——表示正常使用极限状态下的单 桩竖向承载力,以发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设 计值。
R=PU/K
K---安全系数, 常取2; PU-单桩竖向静载荷试验所得的
单桩竖向极限承载力。
4.3 桩基计算
一、桩顶作用效应 1、基桩桩顶作用效应计算 轴心荷载作用下的轴心力
F G Ni n
M x Ni yi M y Ni xi
saf F l f t u m h 0
F l F N i
0 .72 0.2
柱下矩形独立承台受柱冲切
safFl 2[0x(bc a0y) 0y(hc a0x)]fth0
(3)受剪切计算
saVf fcb0h0
(4)局部受压计算
《混凝土结构设计规范》 《建筑抗震设计规范》
RsQ pu/k sp cQ ck / c
对端承桩基 RQ sk/ sQ pk/ p
R s Q s/ksp Q p/kp c Q c/kc
当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,按下式 计算基桩竖向承载力设计值:
RsQ pu/k sp cQ ck / c
Qsk、 Qpk 、Quk-单桩总极限侧阻力标准值和单桩总极限端阻力 标准值;按静载试验测得单桩极限承载力标准值。
桩的承载力计算总结
桩的承载力计算总结
4.4 桩基础设计
一、桩基设计原则 二、桩基设计内容
二、桩基设计内容
1、搜集设计资料 2、桩的类型、截面和桩长的选择和承台埋深的确定 3、桩的根数和桩位布置 4、桩基验算 5、桩身结构设计 6、承台结构设计
3、桩的根数和桩位布置
(1)桩的根数——满足单桩和群桩承载力。
RsQ pu/k sp cQ ck / c
s p sp-侧阻、端阻和侧阻端阻综合群桩效应系数,表4-8。
c -承台土阻力群桩效应系数。由下式计算,其中的
系数查表4-9。
c
i c
Aci Ac
e Ace c Ac
s p c-桩的侧阻抗力分项系数、端阻抗力分项系数和承台底地
基土的抗力分项系数,查表4-10。
4、地下工程 包括地下厂房、地下仓库、地下油库、地下车道和车站等。
例如,某地下热电厂,采用钢筋混凝土大型沉井作围壁,沉 井直径达68m,深度28.5m,三节浇注,一次下沉成功。
5、邻近建筑物的深基础
在原有建筑物邻近,新建深基础工程基槽开挖时,将危及 原有建筑物浅基础的稳定性。
采用沉井,可防止原有浅基础的滑动。例如,清华大学扩 建发电厂,新建发电机的平台基础,紧挨原发电厂厂房浅基 础且埋深更大,设计要求施工采取措施,防止原厂房基础滑 动,后采用沉井解决了这一问题。
4、桩基础和深基础
4.1 概述 4.2 单桩承载力确定 4.3 桩基计算 4.4 桩基础设计 4.5 深基础
桩的分类-P70 按施工方法:预制桩和灌注桩 按桩的设置效应:大量挤土桩、小量挤土桩和不挤土桩
按桩的受力性能:端承桩与摩擦桩
单桩的破坏模式-P78
屈曲破坏 整体剪切破坏 刺入破坏
桩侧负摩阻力-P79
(3)桩身材料强度验算
-建筑桩基重要性系数,表4-14;
N-0 桩的轴向设计值; c-混凝土的轴心抗压强度设计值; y,-纵向钢筋的抗压强度设计值; -桩身的横截面面积; s’-纵向钢筋的横截面面积; φ-桩的稳定系数; ψc-基桩施工工艺系数,混凝土桩取1.0;干作业非挤土灌注 桩取0.9;泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注 桩、挤土灌注桩取0.8。
(4)桩基软弱下卧层承载力验算
z izqu kw/ q
其中 对于 的群sa桩基6d础
z(0 a (0 F 2G t)t a2 (a n )0b ( 0 b02 )tta qsn i)lk i
对于 的群s桩a 基6础d
z 4((dNeu2ttqasnikli))2
(5)桩基沉降验算
采用实体基础假设,以分层综合法计算。
ses
5、桩身结构设计
构造要求
桩身配筋 预制桩配筋——由起吊和吊立的强度计算控制。 M1=M2=0.0429kql2,s=M/0.9yh0. 灌注桩配筋——按桩身内力进行计算配筋。
6、承台设计
构造要求
结构承载力计算 受弯计算 受冲切计算 受剪切计算 局部受压承载力计算
(1)受弯计算
(2)受冲切计算 柱(墙)下
三、Quk 、 qsik 、 qpk的确定通常采用下列方法
1、静载试验法 2、经验公式法 3、原位测试法
•1、静载试验法-Quk
试验装置
试验成果-P82
极限载荷
O
Qu
Q
/
u
Q
su
A
B
s
图 5-3 单 桩 荷 载 - 沉 降 曲 线
A-陡 降 型 ;
B- 缓 变 型
图1: Q-S曲荷 载 线( K N )图
4.2 单桩承载力确定
•一、基桩承载力标准值
Q u k Q s u Q p k uk U i l i q s iA k p q pk
•式中 li 、Ui—— 桩周第i层土厚长度和相应的桩 身周长;

p—— 桩底面积;
• qsik、qpk—— 第i层土的极限侧阻力和持力层 极限端

阻力。P85-表4-3、4-4
偏心荷载作用下的轴心力
Ni F nGMxyyii2Myxxi2 i
桩顶荷载计算简图
二、基桩竖向承载力验算
1、荷载效应基本组合
safN R
轴心 偏心
saN f max1.2R
2、地震作用效应组合
轴心
N1.25 R
偏心
Nmax1.5R
三、桩身材料强度验算
-建筑桩基重要性系数,表4-14;
Nc--0混桩凝的土轴的向轴设心计抗值压;强度设计值;
•式中 li 、Ui—— 桩周第i层土厚长度和相应的桩 身周长;

p—— 桩底面积;
• qsik、qpk—— 第i层土的极限侧阻力和持力层 极限端

阻力。P85-表4-3、4-4
•3、原位测试法
• 静力触探法(CPT) • 标准贯入试验法(SPT) • 旁压试验法(PMT)
《建筑地基基础设计规范》
三、沉井类型
单孔沉井——最常见的中小型沉井,圆形、方形、矩形、椭 圆形。 单排孔沉井——有一排井孔。各井孔之间用隔墙隔开,即增 加沉井的整体刚度,又便于挖土和下沉,适用于长度大的工 程。 多排孔沉井——成为刚度很大的空间结构,适用于大型结构 物。在施工过程中,有利于控制各个井孔挖土的进度,保证 沉井均匀下沉,不致于发生倾斜事故。
(1)基桩竖向承载力验算
荷载效应基本组合
safN
R
轴心
偏心 saN f max1.2R
地震作用效应组合
轴心 N1.25 R 偏心
Nmax1.5R
NFG n
NmaxFnGMxyymi2axMyxxmi2ax1.2R
(2)群桩地基承载力验算(地基基础规范) 把群桩视为假想实体深基础,按公式验算。
四、沉井结构 ——刃脚、井筒、内隔墙、底梁、封底与顶盖等部分。
五、沉井施工
1、准备工作-平整场地、放线定位 2、沉井制作 3、沉井下沉 4、沉井封底
沉井制作方法
承垫木法 无垫木法 土模法
承垫木法:在平整定位的场地上铺一层砂垫层,在其上,于沉 井刃脚部位,对称、成对地安置 承垫木,在各垫木之间填实砂 土,再立模板、扎钢筋、浇注第一节沉井。
沉井工作原理:先在地面制作一个井筒形结构,后从井筒 内挖土,使沉井失去支撑靠自重作用而下沉,直到达到设计高 程为止;最后封底,如图所示。沉井的井筒,在施工期间作为 支撑四周土体的护壁,竣工后即为永久性的深基础。
沉井的工作原理
二、沉井用途
1、重型结构物基础 沉井常用于平面尺寸紧凑的重型结构物,如烟囱、重型设备的
承重的深基础。
2、江河上的结构物 沉井的井筒不仅可以挡土,也可挡水,因此也使用于江河上的
结构物。江墩或边墩采用沉井更多。例如,南京长江大桥的桥墩 基础,即为筑岛沉井。
3、取水结构物 当地面下不深处有含水的卵石层,常用沉井作为取水的水
泵站。如上海宝钢发电厂的水泵房位于长江岸边,即采用大 型沉井:平面尺寸为39.80m×39.49m,深达16.2m。
群桩效应 一、概念
群桩基础 基桩:群桩基础中的单桩 群桩效应 群桩效应系数
低承台群桩基础的群桩效应
群桩的承载力
n单桩承载力
群桩效应:群桩在竖向荷载作用下,由于承台、桩、土
之间的影响和共同作用,其基桩的工作性状不同于相同地质 条件和设置方法的同样单桩,群桩承载力不等于各单桩承载 力之和,群桩沉降与单桩沉降也不相同,这种现象成为群桩 效应。
轴心受压 偏心受压,
,n再验F算。 G R
n1.1~1.2FG R
3、桩的根数和桩位布置
(2)桩的布置
中心距——3~4d,最小值要求
平面布置——方形(或矩形)网格或三 角形网格(梅花式)
4、桩基验算
(1)基桩竖向承载力验算 (2)群桩地基承载力验算(地基基础规范) (3)桩身材料强度验算 (4)桩基软弱下卧层承载力验算 (5)桩基沉降验算
二、 端承 型群 桩基 础
三、摩檫型群桩基础
1、承台底面脱地的情况(非复合桩基) 2、承台底面贴地的情况(复合桩基)
四、影响群桩效应的因素
(1)承台刚度 (2)基土性质 (3)基桩间距
五、在哪些情况下,可认为群桩的竖向承载力等于各单桩轴向承载 力之和?
1、嵌岩桩等端承桩; 2、当群桩的根数少于9根的摩擦桩; 3、条形承台下的桩的排数不超过两排。
y,-纵向钢筋的抗压强度设计值; -桩身的横截面面积; s’-纵向钢筋的横截面面积; φ-桩的稳定系数; ψc-基桩施工工艺系数,混凝土桩取1.0;干作业非挤土灌注 桩取0.9;泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注 桩、挤土灌注桩取0.8。
桩的承载力计算总结 特征值
桩的承载力计算总结
桩的承载力计算总结
定义:在土层相对于桩侧向下位移时,产生于桩侧向下的摩 阻力。
考虑桩侧负摩阻力的情况: 1、桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进 入相对较硬土层时; 2、桩周存在软弱土层,临近桩侧地面承受局部较大的长期 荷载,和地面大面积堆载时; 3、由于降低地下水位,使桩周土中有效应力增大,并产生 显著压缩沉降时。
Qck-相应于任一基桩承台底地基土总极限阻力标准值。
QckqckAc/n
qck-承台底1/2承台宽度的深度范围内地基土的极限阻力标准值;c 为承台底地基土的净面积。
R s Q s/ksp Q p/kp c Q c/kc
当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,按下式 计算基桩竖向承载力设计值:
0
100
200
300
400
500
600
700
0
5
10
560KN
图2: S-Log(t)曲线
Log(t)
1
10
100
1000 10000
0
4
560KN
8
15
12
沉 降 20 量 c 25
沉 降
16

20
m
毫 米
24
30
28
35
32
40
36
40
45
•2、经验公式法 •
Q u k Q s u Q p k uk U i l i q s iA k p q pk
Hale Waihona Puke Baidu 6、房屋纠倾工作井
近年来,房屋纠倾,行之有效的冲土法或掏土法,需在房 屋沉降小的一侧作一排工作井。工作井即用砖砌的小型沉井, 工人在井内向房屋地基中冲土或掏土。这种工作沉井作为挡 土护壁,保护工人的安全,又可作房屋地基土外流的临时储 泥坑,效果良好。
由上可知,沉井在工程上应用范围广泛,且经济。缺点: 土层中存在严重障碍物时,难以施工下沉。
无垫木法:在均匀土层上,浇注第一层与沉井井壁等厚 的混凝土,代替承垫木和砂垫层。
土模法:在定位放线的刃脚部位,按照设计的尺寸,仔细开 挖黏性土基槽,利用地基黏性土作为天然模板,以代替砂垫 层、承垫木等。此法可节省时间和费用。
二、基桩竖向承载力设计值——根据基桩在竖向荷载作用下达到 破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载 (即单桩竖向极限承载力)经分项系数处理后得到的承载力。
R s Q s/ksp Q p/kp c Q c/kc
当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,按下式 计算基桩竖向承载力设计值:
4.5 深基础
➢沉井基础 ➢地下连续墙
4.5.1 沉井基础
这种基础现采用较少。由于它整 体性好、刚度大、传力可靠,在 大跨度和深水地区修建桥梁仍被 采用。
4.5.1 沉井基础
一、沉井工作原理 二、沉井用途 三、沉井类型 四、沉井结构 五、沉井施工 六、沉井设计
一、沉井的工作原理
在深基础工程施工中,为减少放坡大开挖的大量土方量, 并保证陡坡开挖边坡的稳定性,人们创造了沉井基础。这是一 种竖向的筒形结构物,通常用砖、素混凝土或钢筋混凝土材料 制成。
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