第三章-桩基础和深基础-56节.pptx

第三章桩基础和深基础3.5桩基础设计桩基础设计3.6深基础简介深基础简介2董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5 3.5 桩基础设计桩基础设计桩基础设计要求：桩基础设计要求：选型恰当、经济合理、安全适用，对桩和承台有足够的强度、刚度和耐选型恰当、经济合理、安全适用，对桩和承台有足够的强度、刚度和耐久性，对地基有足够的承载能力和不产生过量的变形。久性，对地基有足够的承载能力和不产生过量的变形。桩基础设计内容和步骤：桩基础设计内容和步骤：3董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.1 3.5.1 收集资料收集资料3.5.2桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择桩基础设计时，首先应根据建筑物的结构类型、荷载情况、地层条件、施工能力及环境限制(噪音、振动)等因素，选择预制桩或灌注桩的类别，桩的截面尺寸和长度以及桩端持力层等。4董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.2 3.5.2 桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择（1）桩型选择桩型选择选预制桩还是灌注桩？结构使用要求、承载力要求：选预制桩还是灌注桩？结构使用要求、承载力要求：地质情况：地质情况：一般当土中存在大孤石、废金属残渣以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩将难以穿越；当土层分布很不均匀时，混凝土预制桩的预制长度较难掌握；在场地土层分布比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。（2）桩长确定桩长确定根据地质情况选择持力层，根据持力层的埋深，根据地质情况选择持力层，根据持力层的埋深，确定是摩擦桩还是端承桩，满足受力和构造要求。确定是摩擦桩还是端承桩，满足受力和构造要求。5董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.2 3.5.2 桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择(3)截面尺寸的确定截面尺寸的确定根据桩型和桩长，按满足承载力要求确定截面尺寸。根据桩型和桩长，按满足承载力要求确定截面尺寸。6董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.3 3.5.3 桩数及桩位布置桩数及桩位布置(1)桩的根数桩的根数桩数n可按式(3.46)估算（根据单桩竖向承载力设计值R，先不考虑群桩效应）7董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.33.5.3桩数及桩位布置桩数及桩位布置(2)桩的中心距桩的中心距8董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.3 3.5.3 桩数及桩位布置桩数及桩位布置(3)桩位的布置桩位的布置图3.21桩的平面布置示例9董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算预制桩的混凝土强度等级宜预制桩的混凝土强度等级宜C30，采用静压法沉桩时，采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜可适当降低，但不宜C20；预应力混凝土桩的混凝土强；预应力混凝土桩的混凝土强度等级宜度等级宜C40。灌注桩的混凝土强度等级一般应灌注桩的混凝土强度等级一般应C15，水下浇灌时应，水下浇灌时应C20，混凝土预制桩桩尖应，混凝土预制桩桩尖应C30。轴心荷载作用下桩身截面强度计算，按前述轴心受压混轴心荷载作用下桩身截面强度计算，按前述轴心受压混凝土构件计算，偏心荷载时，可先求出桩身最大弯矩及凝土构件计算，偏心荷载时，可先求出桩身最大弯矩及其相应位置，再根据规范要求，按偏心受压确定出桩身其相应位置，再根据规范要求，按偏心受压确定出桩身所需的主筋面积。对于受长期或经常出现的水平荷载或所需的主筋面积。对于受长期或经常出现的水平荷载或上拔力的建筑物，应验算桩身的裂缝宽度。上拔力的建筑物，应验算桩身的裂缝宽度。预制桩运输、起吊阶段的验算；预制桩运输、起吊阶段的验算；锤击沉桩验算锤击过程中的拉、压应力分别小于桩身材锤击沉桩验算锤击过程中的拉、压应力分别小于桩身材料的抗拉、抗压强度设计值。料的抗拉、抗压强度设计值。10董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系图图3.22 3.22 混凝土预制桩混凝土预制桩3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算11董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系桩桩基基础础承承台台可可分分为为柱柱下下独独立立承承台台、柱柱下下或或墙墙下下条条形形承承台台、以以及及签签板板承承台台和箱形承台等。和箱形承台等。承台的作用是将桩联结成一个整体，并把建筑物荷载传到桩上。承台的作用是将桩联结成一个整体，并把建筑物荷载传到桩上。承台应具有足够的强度和刚度。承台应具有足够的强度和刚度。(1)(1)外形尺寸及构造要求外形尺寸及构造要求承承台台的的平平面面尺尺寸寸一一般般由由上上部部结结构构、桩桩数数及及布布桩桩形形式式决决定定。通通常常，墙墙下下桩桩基基础础做做成成条条形形承承台台，柱柱下下桩桩基基础础采采用用板板式式承承台台。其其剖剖面面形形状状可可做做成成锥锥形、台阶形或平板形。形、台阶形或平板形。3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计12董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计承台的构造要求：承台的构造要求：13董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(2)(2)承台的内力计算承台的内力计算模模型型试试验验研研究究表表明明，柱柱下下独独立立桩桩基基承承台台（四四桩桩及及三三桩桩承承台台）在在配配筋筋不不足足的的情情况况下下，将将产产生生弯弯曲曲破破坏坏，其其破破坏坏特特征征呈呈梁梁式式破破坏坏，最最大大弯弯矩矩产产生生于于屈服线处。根据极限平衡原理，承台正截面弯矩计算如下：屈服线处。根据极限平衡原理，承台正截面弯矩计算如下：3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计1)柱下多桩矩形承台：柱下多桩矩形承台：其计算截面应取在柱边和承台高度变化处其计算截面应取在柱边和承台高度变化处14董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系图图3.24矩形承台图矩形承台图 图图3.25三桩三角形承台三桩三角形承台 3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计2)柱下三桩三角形承台：柱下三桩三角形承台：其计算截面应取在柱边其计算截面应取在柱边3)柱下或墙下条形承台：柱下或墙下条形承台：其正截面弯矩设计值可按弹性地其正截面弯矩设计值可按弹性地基梁进行分析，地基的计算模型根据地层的特性选取。基梁进行分析，地基的计算模型根据地层的特性选取。15董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(3)(3)承台厚度及强度计算承台厚度及强度计算3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计1)受冲切计算受冲切计算若承台有效高度不足，将产生冲切破坏，其破坏方式可为沿柱若承台有效高度不足，将产生冲切破坏，其破坏方式可为沿柱（墙）边、承台变阶处和角桩对承台的冲切（墙）边、承台变阶处和角桩对承台的冲切3种情况。如图。种情况。如图。承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，再按剪承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，再按剪切复核，其强度计算包括受冲切、受剪切、局部承压及受弯计算。切复核，其强度计算包括受冲切、受剪切、局部承压及受弯计算。16董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计承台抗冲切承载力与冲切锥角有关，可以冲垮比承台抗冲切承载力与冲切锥角有关，可以冲垮比表达。表达。对于柱下矩形承台，验算时应满足：对于柱下矩形承台，验算时应满足：17董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系四桩四桩(含四桩含四桩)以上承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力以上承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力对于三桩三角形承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力对于三桩三角形承台，可按下列公式计算受角桩冲切的承载力底部角桩：底部角桩：3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计柱下矩形独立承台受柱冲切时，可按下列公式计算：柱下矩形独立承台受柱冲切时，可按下列公式计算：18董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系顶部角桩：顶部角桩：3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计19董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系图图3.27 3.27 四桩以上承台角桩冲切验算四桩以上承台角桩冲切验算3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计20董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系图图3.28 3.28 三桩三角形承台角桩冲切验算三桩三角形承台角桩冲切验算 3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计21董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2)受剪切计算受剪切计算 桩基承台的剪切破坏面为通过柱（墙）边与柱边连线所形成的斜截面，桩基承台的剪切破坏面为通过柱（墙）边与柱边连线所形成的斜截面，当柱外有多排桩形成多个剪切面时，对每个斜截面都应进行受剪承载当柱外有多排桩形成多个剪切面时，对每个斜截面都应进行受剪承载力计算。力计算。对于柱下等厚度承台，其斜截面受剪承载力可按下列公式计算：对于柱下等厚度承台，其斜截面受剪承载力可按下列公式计算：3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计22董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计23董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计24董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计25董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计26董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.5.5 3.5.5 承台设计承台设计27董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系 深基础种类很多，除桩基外，墩基、沉井、沉深基础种类很多，除桩基外，墩基、沉井、沉箱和地下连续墙等都属于深基础。箱和地下连续墙等都属于深基础。3.6.1 3.6.1 墩基础墩基础墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成的墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成的大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。墩基础结构可分为三部分：墩帽墩基础结构可分为三部分：墩帽(或墩承台或墩承台)、墩、墩身和扩大头。身和扩大头。(1)(1)墩基础的承载力墩基础的承载力(2)(2)墩基础的构造墩基础的构造 3.5.6 3.5.6 深基础简介深基础简介28董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系图图3.31 3.31 扩底墩的基本尺寸扩底墩的基本尺寸3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算29董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系3.6.2 3.6.2 沉井基础沉井基础沉井沉井(图图3.32)通常是用钢筋混凝土或砖石、混凝通常是用钢筋混凝土或砖石、混凝土等材料制成的井筒状结构物，一般分数节制作。土等材料制成的井筒状结构物，一般分数节制作。图图3.32 3.32 沉井施工顺序示意沉井施工顺序示意 3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算30董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底和盖沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底和盖板等部分组成板等部分组成(图图3.33)。图图3.33 3.33 沉井的构造沉井的构造3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算31董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系沉井作为深基础设计，主要根据上部结构的特点、沉井作为深基础设计，主要根据上部结构的特点、荷载大小、水文地质情况、构造要求和施工方法荷载大小、水文地质情况、构造要求和施工方法等，拟定出沉井的平面尺寸及埋置深度，然后进等，拟定出沉井的平面尺寸及埋置深度，然后进行基础的计算。行基础的计算。当当埋埋置置深深度度5m5m时时，可可按按浅浅基基础础计计算算，验验算算地地基的强度、沉井的稳定性和沉降。基的强度、沉井的稳定性和沉降。当当埋埋置置深深度度5m5m时时，应应考考虑虑基基础础侧侧面面土土体体弹弹性性抗抗力力的的影影响响，可可按按刚刚性性桩桩，即即“m m”法法中中h h2.52.5的的情情况况计计算算内内力力和和土土抗抗力力，再再验验算算地地基基的的应应力力、变形和稳定性。变形和稳定性。3.6.3 3.6.3 地下连续墙地下连续墙3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算32董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系它是在泥浆护壁条件下，使用专门的成槽机械，它是在泥浆护壁条件下，使用专门的成槽机械，在地面开挖一条狭长的深槽，然后在槽内设置钢在地面开挖一条狭长的深槽，然后在槽内设置钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成一道连续的地下钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成一道连续的地下钢筋混凝土连续墙。筋混凝土连续墙。地下连续墙的施工工序如下：地下连续墙的施工工序如下：修筑导墙修筑导墙 制备泥浆制备泥浆 成槽成槽 槽段的连接槽段的连接 3.5.4 3.5.4 桩身截面强度计算桩身截面强度计算33董董云云22四月四月2024淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系本讲小结本讲小结桩基础设计：桩基础设计：设计内容和步骤设计内容和步骤资料收集资料收集桩型、桩长和截面尺寸选择桩型、桩长和截面尺寸选择桩数及桩位布置桩数及桩位布置桩身截面强度计算桩身截面强度计算承台设计承台设计深基础简介：墩基础、沉井基础、地下连续墙基础深基础简介：墩基础、沉井基础、地下连续墙基础作业作业：阅读教材及参考书，完成阅读教材及参考书，完成P176思考题与习题思考题与习题8-10，14；预习下一讲内容，第四章复合地基。预习下一讲内容，第四章复合地基。