桩基础设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桩基础设计,桩的应用,1,历史十九世纪以前,(1)7000-8000,年前湖上居民,浙江河姆渡。,(2)3000-4000,年前在罗马,(3),西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔,2,十九世纪开始，材料和动力进步。,铸铁管桩，,1824,年波特兰水泥注册专利蒸汽动力,3,十九世纪末，现场钻孔桩,(1897,Raymond),1,.,桩基础设计,桩基技术发展的特点,桩基技术的发展受工业化的影响巨大；,桩型及施工工艺的推陈出新，在桩基的设计理论和概念、桩的效用都产生了许多实质性的变化；,桩基技术的改良和发展，桩已不只是单独地被应用，在许多情况下，它与其它的基础形式或工艺联合应用；桩的发展趋势表明，桩身的超高强度、大直径、超长度、无公害沉桩工艺，以及完美的施工控制技术等已经成为未来桩基改良和发展的重要内容。,桩基的施工监测和检测形成相当丰富有效的技术。,2,.,桩基础特点,优点,将荷载传递到下部好土层,承载力高,沉降量小,抗震性能好,穿过液化层,承受抗拔,(,抗滑桩,),及横向力,(,如风载荷,),与其他深基础比较,施工造价低,缺点,施工对环境影响,制桩施工噪音,钻孔灌注桩的泥浆，,有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩。,3,.,木桩和石桩基础,西安灞桥（1834年清道光14年）,4,.,木桩基础,上海河南路桥木桩基础（1923年）,5,.,Did you even wonder what a city would look like without soil?,6,.,7,.,新加坡发展银行,四墩,每墩直径7.3m。,将荷载传递到下部好土层,承载力高。,8,.,9,.,桩基础设计,桩基础由桩和承台两部分组成。绝大多数桩基的桩数不止一根，由承台将桩群在上部联结成一个整体，建筑物的荷载通过承台分配给各根桩，桩群再把荷载传给地基。依承台与地面相对位置的不同，有,低承台,与,高承台,桩基之分。,10,.,11,.,桩 的 分 类,1,按桩的荷载传递方式,可分为端承桩与摩擦桩两类。当桩穿过软弱土层，桩端支求在坚硬岩土或岩层上时，则上部荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承。桩侧摩擦力很小，可以忽略不计，称这种桩为,端承桩,。当软土层很厚，桩端达不到坚硬岩土或岩层上时则桩的荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可略而不计，称这种桩为,纯摩擦桩,。实际的桩常是介于广述两种典型情况之间，既有摩擦入又有端承支承力，只是两个力的比例不一样而已。因而桩基规范进一步区分出,摩擦端承桩,和,端承摩擦桩,两个亚类，前者以端阻力为主后者则以侧摩阻力为主。,2,按制桩材料,可分为,木桩,、,混凝土桩,、,钢筋混凝土桩,、,钢桩,和,组合材料桩,等。,3,按制作方法,可分为,预制桩,和,现场灌注桩,两大类。,预制桩,在工厂或施工现场制作的顶制，除钢桩、木桩外多为钢筋混凝土桩。预制桩得用不同的沉桩方法打(或压入)土中，桩对周围的土体有排挤作用，使地基的侧向应力和密度增加，因而也称为,挤土桩,。,12,.,灌注桩,为节省钢材和减少打桩时的噪音及振动，可在现场桩位上先作成桩孔，然后再向孔内灌注混凝土(有时也配量钢筋)而成桩。用这类施工方法制桩(除沉管式外)没有或很少有挤土作用，故又称之为,非挤土桩,或,部分挤土桩,。,4,按桩径大小,可分为,小桩,、,普通桩,和,大直径桩,3类。小桩指,桩径250mm,的桩多用于基础加固(如树根桩)；普通桩指桩径,250mmd800mm,的桩，在工业与民用建筑中大量使用，成桩方法和工艺很多。大直径桩则是指,桩径800mm的桩,。此类桩大多数是,端承桩,。,常用的桩型,预制钢筋混凝土桩；沉管灌注桩；钻（挖)孔灌注桩。,13,.,预 制 桩,14,.,预制桩起吊,15,.,干法施工,16,.,干法施工,17,.,扩底施工,18,.,钢 桩,19,.,钢管桩和预应力桩,20,.,桩、土体系的荷载传递,当竖向荷载逐步施加于单桩桩顶，桩身上部受到压缩而产生,相对于土的向下位移,与此同时桩侧表面受到,土的向上摩阻力,。,桩身荷载,通过所发挥出来的桩侧摩阻力,传递到桩周土层,中去，致使,桩身荷载和桩身压缩变形,随深度递减。在,桩土相对位移等于零,处，其,摩阻力尚未开始发挥作用而等于零,。,随着荷载增加,，桩身压缩量和位移量增大，,桩身下部的摩阻力,随之逐步调动起来桩底土层也因受到压缩而,产生桩端阻力,。,桩端土层的压缩加大了桩土相对位移,，从而使,桩身摩阻力,进一步发挥出来。当,桩身摩阻力,全部发挥出来,达到极限,后，若,继续增加荷载,其荷载增量将,全部由桩端阻力承担,。,由于桩端持力层的大量压缩和塑性挤出，位移增长速度显著加大直至,桩端阻力达到极限,，位移迅速增大而破坏。此时,桩所承受的荷载,就是,桩的极限承载力,。,21,.,竖向荷载作用下桩土体系荷载传递的过程可简单描述为：桩身位移,s,(z)和桩身荷载,Q,(z)随深度递减，桩侧应阻力,q,s,(z)自上而下逐步发挥,桩侧度阻力,q,s,(z)的发挥值与桩土相对位移量有关。,22,.,单桩竖向承载力分析,作用于桩顶的竖向荷载,Q,是由桩侧土的总摩阻力,Q,s,和极端土的端阻力,Q,P,共同承担。,Q,Q,s,Q,P,当桩顶荷载加大至极限值时，,Q,u,Q,su,Q,Pu,Q,u,称为单桩竖向抗压极限承载力(kN)；,Q,su,为单桩总极限摩侧阻力(kN)；,Q,Pu,则为单桩总极限端阻力(kN)。,23,.,单桩竖向承载力分析,对桩的荷载传递过程的研究表明：桩在外荷载Q作用下，,Q,s,与,Q,P,的发挥程度与桩土之间的相对位移,情况有关。,桩与土之间发生不大的相对位移时，摩阻力就可充分发挥出来,。单桩受荷过程中桩端阻力的发挥滞后于桩侧阻力，充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多。,24,.,桩 侧 摩 阻 力,q,s,桩侧单位面积摩阻力的大小除与土的性质、桩的材科性质有关外，还与桩径、桩深、特别是施工方法有关。对于挤土的打入桩，沉桩将使桩周土向四周排开、挤压，因而土对桩身的摩阻力增大；若为钻(挖)孔灌注桩，由于先形成桩孔，周围土体向孔内膨胀、松动，因此桩身的摩阻力减小。,粘性土中打入桩的,q,s,沿深度的分布近似抛物线形，桩顶处无摩阻力，桩身中段摩擦阻力最大。,砂土中打入桩的,q,s,值，开始时随深度近乎线性增加，至定深度后即接近均匀分布，称此深度为,侧阻临界深度,。,25,.,打 桩 对,q,s,的 影 响,通常当桩打入土中时，会对周围土有,挤实,、,扰动,和,振动,的作用。,在,粘性土,中打桩时，虽有挤密桩周上的作用，但却使桩周围约1倍直径范围内的土受到扰动，土的结构发生明显的变化；此外，对于饱和土体，挤压和振动的作用，还会在土中引起很高的超静扎隙水压力，实测资料表明，上升的孔隙水压力有时可达上覆土重的1.4倍。结构扰动和孔隙水压力升高将使桩周围土的抗剪强度大为降低。打桩停止后，经过一段时间，随着孔隙水压力的逐渐消散，土体不断团结再加上触变作用使土的结构得到恢复，其结果导致靠近促附近的土的强度回复甚于超过土的原有强度。,粘性土中，打桩过程对,q,s,的影响是先降低，后又提高,。,在,砂土,中打桩，则主要是使桩周围的土被挤密，使,q,s,提高。越接近桩的表面压得越紧，向外逐渐减少，至3倍桩径处趋于消失。打桩停止后，靠近桩表面的土的挤密效应会由于应力调整又有部分的丧失，故,q,s,是,先增加,，,后又可能有所降低,。,26,.,桩 端 阻 力,q,p,当作用于桩顶的荷载,Q,不断增加桩侧降阻力完全发挥而达极限值后，继续增加的荷载就靠桩端阻力,q,p,的增大来承担，直到桩端下的土体达到极限平衡，桩端阻力也达到极限值,q,pu,，此时桩所承受的荷载即为极限承载力,Q,u,。到达,Q,u,时，地基发生破坏，桩将表现出剧烈的或不停滞的下沉。,桩端阻力,q,p,经典理论计算法,以古典刚塑性理论为基础，把桩视,为一宽度为,b,，埋深为,d,l,的深基础。当,在桩上加荷载至土体发生剪切破坏时，,根据所假设的不向滑裂面形状，用基础,极限承载力的原理，求出,桩端极限承载,力,q,su,。,27,.,桩端下土体破坏型式大多数是冲剪或局部典切破坏，也可发生类似浅基础下地基的整体剪切破坏型式。较常用的太沙基型和梅耶霍夫型滑动面形状。根据承载力理论得出的极限端阻力的一般表达式为：,对于桩来说，,b,值相对较小，故第一项可以忽略。,若桩尖持力层为饱和粘土,u,0，,N,q,1，则,若桩尖持力层为砂土c=0,则,28,.,桩的端阻力深度效应,桩的端阻力,q,p,随桩端埋深,l,的增加而线性增加。但桩端阻力有深度效应，即存在着一个,临界深度,h,c,。在均匀土层中，当桩端入土深度,l,h,c,时，桩的极限端阻力,q,pu,，大体上随深度而线性增加，但当,l,h,c,，不再有明显增加或保持常数。对多层介质，桩端持力层也存在临界深度,h,c,，与性质相同的均匀土层相比，桩端持力层的临界深度,h,c,小于,h,c,。,29,.,30,.,桩的负摩擦力,一、正摩擦力与负摩擦力概念,在桩顶荷载作用下，桩相对周围土体产生向下的位移，因而土对桩侧产生向上的摩擦力，称之为,正摩擦力,。,桩周围的土体由于某些原因发生压且变形量大于相应深度处桩的下沉量，则土体对桩产生向下的摩擦力。此种摩擦力相当于在桩上施加下拉荷载，称之,负摩擦力,。,二、负摩擦力对桩基的影响,负摩擦力的存在,降低,了桩的,承载力,，并可导致桩发生,过量,的,沉降,。,31,.,桩的负摩擦力,三、产生负摩擦力的原因,桩侧地面上有分布范围较大的荷载（大面积堆料）；,由于地下水位全面下降(如抽取地下水)，使土中有效应力增加；,桩穿过欠固结的软粘土或新填土，而支承于较坚硬的土层，桩周土在自重作用下随时间而逐渐固结；,自重湿陷性黄土浸水下沉和冻土的融陷等。,32,.,四、负摩擦力分布范围,桩身上负摩擦力的分布范围可根据桩与周围土的相对位移情况确定。若桩身某一截面处，桩与周围土体之间没有相对位移，则作用在桩上的摩擦力为零，称该点为,中性点,。在,中性点截面处，桩身的轴力N最大,；在,中性点以上,，土的下沉量大于桩的沉降量，所以是,负摩擦区,；在,中性点以下,，土的下沉量小于桩的沉降量，因而是,正摩擦区,。,33,.,五、负摩擦力计算,K,0,:,土的侧压力系数；,:,土的有效内摩擦角度；,:,桩周土中的竖向有效应力；,n,:,桩周土负摩擦力系数。,中性点的深度,l,n,与桩周土的压缩性和变形条件，以及桩和持力层土的刚度等因素有关，但实际上准确确定中性点的位置比较困难。,桩尖沉降,s,p,越小，,l,n,越大,，对于支承在岩层上的端承桩（,s,p,0），,负摩擦力可分布于全桩身,。,34,.,单桩承载力确定方法,一、竖向承载力,单桩的竖向承载力取决于地基土对桩的支承能力和桩身材料的强度。一般说来，桩的承载力主要由前者决定；材料强度往往不能充分利用，只有对端承桩、超长桩以及校身质量有缺陷的桩，才可能由校身材料强度控制桩的承载能力。,1.按桩身材料强度确定,根据材料强度计算单桩承载力时，,可把桩视为插在土中的受压杆件，在轴,向压力作用下，计算校身轴力受压强度,时，一般可不考虑弯曲的影响，即取稳,定系数,1.0，则其承载力设计值可用,下式确定：,35,.,2.按桩周土的支承能力确定,根据地基十的变形和强度确定单桩竖向承载力的方法很多。现将桩基规范中推荐的几种主要方法介绍如下：,(1)静载荷试验法,由试验结果可绘出桩顶荷载和桩顶沉降关系曲线，根据上述曲线特性，可用下列方法确定单桩竖向极限承载力。,36,.,37,.,静载荷试验法确定极限承载力,由试验结果可绘出桩顶荷载和桩顶沉降关系曲线，根据上述曲线特性，可用下列方法确定单桩竖向极限承载力。,按沉降随荷载的变化特征确定,Q,u,当,Q,s,曲线有明显的第二拐点出现时，取第二拐点处所对应的荷载为极限荷载,Q,u,。所谓第二拐点，即,Q,s,曲线陡降段的起点。,根据沉降量确定极限承载力。对于缓变型,Q,s,，一般可取,s,4060mm对应的荷载值为,Q,u,。对于大直径桩可取,s,0.030.06,d,(,d,为桩端直径)所对应的荷载值；对于细长桩(ld80)，可取,s,6080mm对应的荷载值。,38,.,(2)经验公式法,利用经验公式确定单桩承载力的方法是种沿用多年的传统方法。这种方法适用于各种类型的桩，并用极限设计的形式表示。,根据静力平衡条件可得：,Q,u,=,Q,sk,+,Q,pk,式中,Q,u,单桩竖向极限承载力标准值，kN；,Q,sk,单桩总极限侧阻力标准值，kN,Q,pk,单桩总极限瑞阻力标准值，kN。,为了便于计算、假定同一土层中的单位侧摩阻力,q,s,均匀分布，于是可根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定承载力标准值。建筑桩基技术规范针对不同的桩型，给出了极限承载力标准值的估算公式。,39,.,常规预制桩及灌注桩,q,sik,，,q,qk,分别为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值(kPa)，可查表得到。,40,.,桩侧极限摩阻力标准值,41,.,桩侧极限端阻力标准值,42,.,大直径桩,对于直径大于0.8m桩，其侧阻及端阻要考虑尺寸效应。这是因为大直径桩在成孔过程中将会出现孔壁土的松弛效应（主要发生在无粘性土中），从而导致侧摩阻力降低。孔径越大，降幅越大。同时大直径桩的极限端阻力随桩径增大而呈双曲线关系下降。大直径单桩竖向极限承载力标准值计算公式：,si,p,分别为大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数，查表取值。,43,.,嵌岩桩,传统设计中，嵌岩桩按纯端承桩计算承载力，但试验研究表明，只要嵌岩桩不是很短，上覆土层的侧阻力能充分发挥作用。此外，嵌岩深度内也有侧阻力作用，因而传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩深度达到5倍桩径时，传递到桩端的应力已接近于零。这说明，桩端嵌岩深度超过界限值后，无助于提高桩的竖向承载力。承载力标准值计算公式：,si,土的侧阻力发挥系数；,r、,p,嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数;,f,rc,岩石饱和单轴抗压强度；,h,r,桩身嵌岩(中等风化、微风化、新鲜基岩)深度，超过5d时，,h,c,=5,d,。,44,.,桩 基 计 算,实际工程中的桩基础，除少量大直径桩是用单桩基础外，一般都是由多根桩，上部由承台联结而成的群桩基础。,群桩基础的承载力是否等于各单桩承载力之和？,一、群桩的工作特点,对于群桩基础，作用于承台上的荷载实际上是由桩和地基土共同承担。桩端阻力、桩侧阻力和地基土的反力发挥会因承台设置方式、桩基类型、地基土的性质差异而不同。,端承群桩,，由于持力层坚硬，不允许桩下沉，故桩侧摩阻力不易发挥，上部荷载通过桩身直接传到桩端处土层上。而桩端处承载压面积很小，各桩端的压力彼此互不影响，故可认为端承群桩中各桩的工作情况与单桩工作情况基本一样；同时，由于桩的变形很小，桩间土基本不承担荷载，,群桩的承载力就等于各单桩的承载力之和，群桩的沉降量也与单桩基本相同。,45,.,摩擦群桩,主要通过每根桩侧面的摩擦阻力将上部荷载传布到桩周及桩端的土层中。,假定桩侧摩阻力在土中引起的附加应力,z,，,按某一角度,沿桩长向下扩散分布至桩端平面处。,桩距,S,较大时，例如,S,6,d,(,d,为桩径,),，桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多,，,这时群桩中各桩的工作情况仍和单桩单独工作一样，故,群桩的承载力也等于各单桩承载力之和,。,桩距较小时，例如常用桩距,S,(3,4),d,，,桩端处地基中各桩传来的附加应力,z,就会,相互重叠,，使得桩端处压力要比单桩时增大许多，桩端以下压缩土层的深度也要比单桩时深很多。,群桩中各桩的工作状态就与单桩时迥然不同，群桩的承载力并不等于各单桩之总和，沉降量也大于单桩的沉降量，这就叫,群桩效应,。,46,.,47,.,群 桩 效 应,影响群桩效应的主要因素，,一是群桩自身的几何特征,，包括承台的设置方式(高或低承台)、桩距、桩长、及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数；二,是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺,(挤土或非挤土)。,群桩效应具体反映于以下几方面,群桩的侧阻力、,群桩的端阻力,、承台土反力、,桩顶荷载分布,、群桩沉降及其,随荷载的变化,、群桩的破坏模式,。,48,.,2.端阻力的群桩效应,群桩的端阻力不仅与桩端持力层强度与变形性质有关，而且因承台、邻桩的相互作用而变化。端阻力主要受以下因素的影响。,桩距影响,一般情况下，端阻力随桩距减小而增大，这是由于邻桩的桩侧剪应力在桩端平面上重叠，导致桩端平面的主应力差减小，以及桩端土的侧向变形受到邻校逆向变形的制约而减小所致。其群桩端阻力因挤土效应而提高，提高幅度随桩距增大而减小。,承台影响,对于低承台，当桩与承台宽度比,L,/,B,c,2时，承台土反力传布到桩端平面使主应力差减小，承台还具有限制桩土相对位移、减小桩端贯人变形的作用，从而导致桩端阻力提高。承台底地基土愈软，承台效应愈小。,49,.,1.桩侧阻力的群桩效应,桩侧阻力只有在桩土间产生一定相对位移的条件下才能发挥出来，其发挥值与土性、应力状态有关。桩侧阻力主要随下列因素影响而变化。,桩距影响,桩间土竖向位移受相邻桩影响而增大，桩土相对位移随之减小，使得在相等沉降条件下，群桩侧阻力发挥值小单桩。在桩距很小条件下，即使发生很大沉降，群桩中各基校的侧阻力也不能得到充分发挥。,承台影响,低承台限制了桩群上部的桩土相对位移，从而使基桩上段侧阻力发挥值降低，即对侧阻力起“削弱效应”。侧阻力的承台效应随承台底土体压缩性提高而降低。,50,.,群桩效率系数,若不允许群桩的沉降量大于同荷载作用下的单桩沉降量时，则群桩中每一根桩的平均承载力就要比单桩时降低。根据这一概念，在设计中常要乘以群桩效率系数，其意义为：,51,.,传统的方法认为，荷载全部由桩承担，承台底地基土不分担荷载，这种考虑无疑是偏于安全的。,但大量研究和现场实测表明：对于摩擦型桩基，承台下的桩间土参与承担部分外荷载。承载的比例随桩群的几何特征变比，,从百分之十几直至百分之五十以上,。,二、承台下土对荷载的分担作用,桩基受荷载后是否考虑承台底面的桩间土分担荷载？,52,.,53,.,三、桩基的承载力计算,1.群桩竖向承载力的确定,由于群桩在竖向荷载作用下存在群桩效应问题，故其承载力一般并不应等于各单桩承载力之和。目前计算桩基承载力的方法主要有桩基规范采用的群桩分项效率系数法。,1)群桩分项效率系数法,分项效率系数法同于以概率理沦为接础的极限状态设计法。在桩基设计承载力的表达式上，与传统的柱基设计方法有两点主要区别：,不再采用单一安全系数,k,，而代之以,采用侧阻、端阻和承台底土的抗力分项系数,s,、,p,、,c,或侧阻端阻综合抗力分项系数,sp,和承台底土的抗力分项系数,c,；,根据桩群土承台相互作用特性，在大量试验结果的基础上，经统计分析，给出了各项,群桩效应系数,，即,侧阻群桩效应系数,s,，端阻群桩效应系数,p,，侧阻端阻综合群桩效应系数,sp,以及承台土阻力群桩效应系数,c,。,54,.,桩基中各单桩的竖向承载力设计值,R,的统一计算表达式为：,Q,sk,桩基中相应于每一很桩的承台底地基土极限抗力标准值(kN)可按下式计算：,q,sk,承台底1/2承台宽度的深度范围(,l,5m)内，地基土极限抗力标准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标难值乘以2取值，kN/m,2,；,A,c,承台底地基土净面积m,2,。,分项抗力系数,s,、,p,和,c,值，群桩效应系数,s,、,p,、,sp,值,可查由表确定。,55,.,2）实体深基础验算法,地基规范根据国内外一些实测资料相模型试验结果，规定桩基的承载力计算可分为下述两种情况。,对于端承桩基和桩数,n9,根或条形基础下排数,不超过两排,的摩擦桩基础，桩基的竖向抗压承载力即为各单桩承载力之和。,当桩距,sa6d,，桩数,n9,根且,排数大于2,的摩擦桩基可视作一假想的实体深基础，验算该实体基础的地基承载力。,56,.,验 算 方 法,原则上与浅基础的地基计算相同。计算时将承台、桩群与桩间土作为一个整体，荷载通过桩侧摩擦力，从最外一圈的桩顶外缘以角向下扩散。将群桩基础假想为埋深,d,十,l,的深基础，然后验算桩端处的地基承载力是否满足要求。,桩端平面处经修正,后的天然地基上的,承载力特征值,57,.,2.桩基软弱下卧层验算,当桩端平面以下受入层范围内存在软弱下卧层时，应进行软弱层的承载力验算。按桩基规范要求，对于桩距,s,a,6,d,的群桩基础，用下列公式验算下卧层承载力。,58,.,3.桩基中各单桩的荷载验算,建筑物的荷载通过承台传给各根桩，对于一般建筑构和受横向荷载较小的低承台桩基，计算各单桩桩顶所受到的竖荷载时，多假定承台为绝对刚性，把桩视为受压杆件，按材料力学方法进行计算。,1)中心竖向荷载,各单桩所受的竖向力设计值,N,为：,2)偏心竖向荷载,当桩基中每根桩截面都相同同时，任一单桩所受的竖向力设计值为：,59,.,竖向荷载作用下单桩沉降计算,单桩受到荷载作用后，其沉降量由下述三个部分组成：,1,桩本身的弹性压缩量；,2 由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降；,3 由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。,60,.,单桩沉降的影响因素,单桩沉降组成不仅同桩的长度、桩与土的相对压缩性、土层剖面及性质有关，还与荷载水平、荷载持续时间有关。,单桩沉降计算方法,1 荷载传递分析法；,2 弹性理论法；,3 剪切变形传递法；,4 有限单元分析法；,5 简化分析法。,61,.,单桩沉降的经验统计关系,Frank(1985)总结了单桩的工程实践经验，统计出在特定地质条件和设计荷载下单桩沉降,S,的典型数值与桩径,d,的经验关系：,对于打入桩：,平均：,S,0.9%,d,变化范围：,S,(0.8%1.2%),d,对于钻孔桩：,平均：,S,0.6%,d,变化范围：,S,(0.3%1.0%),d,62,.,常规桩沉降计算的经验方法,63,.,64,.,群桩沉降计算,桩基一般只按承载能力进行计算，但当桩端持力层为软弱土，或建筑物重要性大，对桩基沉降的要求高时，尚应对桩基进行沉降验算。,目前在工程中应用较广泛的桩基沉降计算方法，仍是把群桩作为假想的实体深基础。计算出作用在桩端平面处的压力,p,后即可按土力学课中所述的分层总和法计算桩端下土的压缩层厚度内的变形值，即作为桩基的沉降量，其计算步骤与浅基础的沉降计算相同,。,65,.,群桩沉降计算,把群桩作为假想的实体深基础,基础底面与都与桩端齐平。,差 别：,考虑或不考虑群桩外围侧面剪应力的扩散作用。,共同特点：,不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响。,计算精度：,计算参数和地区经验。,66,.,67,.,基于Geddes应力解的群桩沉降计算,68,.,附加应力计算,69,.,桩基础的设计步骤,一、收集设计资科,首先要充分掌握设计原始资料。包括建筑物类型、荷载、工程地质勘察资料、材料来源及施工技术设备等情况。并尽量了解当地使用桩基的经验以供设计参考。,二、选择持力层,根据场地勘察报告中地质剖面情况，结合建筑物的荷载及上部结构等条件，选择桩端持力层，应尽可能使桩支承在承载力相对较高的坚实土层上。根据施工条件确定桩的类型，是用预制桩还是灌注桩，并相应决定桩的断面尺寸。,由,桩端持力层深度可初步确定桩长,，为提高桩的承载力相减少沉降，桩端全断面必须进入,持力层一定深度,，对于粘性土、粉土，不宜小于2倍桩径，砂土不宜小于1.5倍桩径，对于碎石类土不宜小于1倍桩径。当存在软下卧层时，桩基以下硬持力层厚度一般,不宜小于4倍桩径,。当桩端持力层较厚，且施工条件许可时，桩端全断面进入持力层的厚度，宜达到桩端阻力的临界深度。,当桩的种类和几何尺寸确定之后，应初步确定承台底面高程，其确定原则与浅基础埋深相同。,70,.,三、确定单桩竖向承载力设计值,R,按前述方法确定，并可参考勘察单位提供的数值及地区经经验。,四、确定桩数n及其平面布置,根据单桩承载力设计值和上部结构物荷载确定桩数,中心荷载时,，,n,=,F,/,R,偏心荷载时,，桩基中各桩受力可能不均等，桩数可按上式确定值增加1020。,合理地布桩使桩基经济和有效的重要环节，考虑的原则是：,1.尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合，以便使各桩受力均匀；对于荷载作用点位置变化的建筑物，可使群桩重心位于变化幅度之中。,2.尽可能将桩布置在靠近承台的外围部分，以增加桩基的惯性矩；,3.保持桩距,s,a,(34)d左右为宜,。桩在平面上的布置多采用行列式，也可采用梅花式，可以等距排列也可以不等距排列。,4.对于桩箱基础，宜将桩布置于墙下；对于带梁(肋)的桩筏基础，宜将桩布置于梁(肋)下；对于大直径桩宜采用一柱一桩。,71,.,五、桩基础验算,包括,群桩承载力验算和群桩中每根单桩的受力验算,，,必要时还要验算群桩地基沉降量,。若验算结果不能满足要求时，应修改设计直到满足为止。,六、承台的设计与计算,除单桩基础可不设承台外，一般桩基础均要设置承台。,承台的作用是把桩联结成一个整体,，并把建筑物的荷载传到桩上。因而承台应有足够的强度和刚度。常用的,低桩承台埋深应不小于600mm,，承台的设计主要是确定承台的平面尺寸和形状；承台的厚度及与桩的联结；承台的配筋等。,(一)承台的外形尺寸和构造要求,承台的平面尺寸一般是由上部结构和桩的数量及布置形式决定，,若是墙下桩基，承台作成条形梁式承台,；如果是,柱下桩基，则宜采用板式承台,(矩形或三角形)。承台的剖面形状可作成锥形、台阶形或平板形。,72,.,承台构造要求：,承台厚度不应小于300mm，承台宽度不宜小于500mm，承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径或桩的边长，且边缘挑出部分不应小于150mm。对条形承台梁边缘挑出部分不应小于75mm。为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩不宜小于100mm；对普通桩不宜小于50mm。混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于30倍主筋直径。承台的混凝土标号不宜低于C15。承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，配筋宜按双向均匀布置，钢筋直径不宜小于,10，间距不应大于200mm或小于100mm。对于三桩承台，应按三向板带均匀配置最里面3根钢筋相交围成的三角形，应位于柱截面范围以内。承台底钢筋的保护层厚度不宜小于70mm。,73,.,(二)承台板厚度计算,对于板式承台，与钢筋混凝土扩展基础相类似，其厚度主要按抗冲切计算确定，并疗满足抗剪验算的要求。承台的冲切破坏主要有两种形式：,由柱边或变台阶处沿,45,斜面拉裂形成冲切锥体破坏；,在角桩顶部对承台边缘形成,45,的冲切破坏锥体。,1.承台板沿柱边的冲切强度验算,74,.,(二)承台板厚度计算,对于板式承台，与钢筋混凝土扩展基础相类似，其厚度主要按抗冲切计算确定，并疗满足抗剪验算的要求。承台的冲切破坏主要有两种形式：,由柱边或变台阶处沿,45,斜面拉裂形成冲切锥体破坏；,在角桩顶部对承台边缘形成,45,的冲切破坏锥体。,2.承台板角桩冲切强度验算,75,.,3.承台斜截面的抗剪验算,对于柱下矩形独立承台，在验算承台斜截面的抗剪承载力时，应分别对柱的纵、横两个方向进行计算。桩基规范规定，剪切破坏面为通过柱边和桩边连线形成的斜截面。,76,.,(三)承台的抗弯计算,当承台板厚度比较小，而配筋量又不足时，承台在柱荷载作用下，常先发生弯曲破坏。防止弯曲破坏，在承台板底部要配有足够数量的钢筋。大量模型试验表明，柱下独立桩基承台呈“梁式破坏”，其挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，,最大弯矩产生平行于柱边两个方向的屈服线处,。,77,.,对于,矩形承台,，弯矩计算截面取在柱边和承台高度变化处,计算公式为：,78,.,对于,三桩承台,，其受弯破坏模式也呈梁式破坏，屈服线也位于柱边处二个正交方向上。弯矩设计值按下式计算：,79,.,谢谢观看！,