桩基基础知识.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,建筑桩基基础知识,贵州省建筑科学研究检测中心,地基基础研究所,二零一零年,NHRI,主要内容,概述及桩基础,基本概念,桩基础类型及选型,桩基础荷载传递规律,桩基础单桩破坏模式,桩基础设计等级划分,桩基础设计原则,桩基础极限状态,桩基础耐久性,桩基础极限标准值及特征值的确定,08,桩基规范新增部分内容,NHRI,概述及桩基础基本概念,桩 本义,:,桩子,打入地中以固基础的木橛。,现今可以这样理解：桩是埋入岩土中用来传递荷载，稳定建筑物、构筑物，减小建筑物、构筑物沉降，有一定强度、刚度的细长杆件。桩属于桩基础的组成部分。,承台：指的是为承受、分布由桩身传递的荷载，在基桩顶部设置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台。,桩基础：由设置于岩土中的桩与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。,NHRI,桩基础,NHRI,概述及桩基础基本概念,基桩：桩基础中的单桩称为基桩。,复合桩基：由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。,NHRI,概述及桩基础基本概念,桩基础的历史,1.,桩基础历史悠久，桩的雏形在,12000,年前出现在智利。,2.7000,年前我国就出现有木桩。,3.,混凝土桩,19,世纪在俄国出现。,NHRI,概述及桩基础基本概念,桩基础组成：,一般由桩与承台组成，对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩与柱直接相连。,NHRI,概述及桩基础基本概念,桩基础的作用：,是将承台以上结构物传来的外力通过承台，由桩传到较深的地基持力层中去，承台将各桩联成一整体共同承受荷载。,桩基础的应用,桩基础可作为建筑物的基础型式，而且还可应用于软弱地基的加固和地下支档结构物。,NHRI,桩基础独特的功能,1.,传递荷载：,通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；,2.,穿越避开液化土层,对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；,NHRI,桩基础独特的功能,3.,减小沉降,桩基具有很大的竖向刚度，因而采用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且比较均匀，可以满足对沉降要求特别高的上部结构的安全需要和使用要求,;,4.,抗水平、抗拔,桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全；,NHRI,桩基础独特的功能,5.,改变地基基础的动力特性,提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。,NHRI,桩基础的类型及选型,按承载性状分类：分为两个大类，四个亚类。,NHRI,桩基础的类型及选型,按承载性状分类：分为两个大类，四个亚类。,1.,摩擦桩：指的是在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到忽略不计。,2.,端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。,3.,端承桩：指的是在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到忽略不计。,4.,摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。,NHRI,桩基础的类型及选型,按承载性状分类：分为两个大类，四个亚类。,按承载性状分类的理解,1.,按承载力性状划分为定性划分，非定量划分。,2.,桩的承载力性状主要取决于桩端持力层的性质,1,）桩端持力层性质好（如密实的砂卵石层、基岩等）是端承型桩的必要条件。,2,）随长径比的减小，端阻力逐渐增大，成为端承型桩。,3,）随桩侧土强度的降低，端阻力逐渐增大，成为端承型桩。,NHRI,桩基础的类型及选型,按成桩工艺对桩周土的影响划分：分为三类。,1.,非挤土桩,:,包括干作业钻（挖）孔灌注桩、泥浆护 壁法 钻（挖）孔灌注桩等,2.,挤土桩,:,包括沉管灌注桩、打入（静压）预制桩等。,3.,部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩等。,按成桩挤土效应分类，经大量工程实践证明是必要的，也是借鉴国外相关标准的规定。成桩过程中有无挤土效应，涉及桩选型、布桩和成桩过程的质量控制。,NHRI,桩基础的类型及选型,挤土效应的正负面作用。,1.,在饱和粘性土中是负面的，会引发灌注桩断桩、缩经,等质量事故。,2.,对于挤土预制混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮，降低,承载力，增大沉降。,3.,挤土效应还会造成周边房屋、市政设施受损。,4.,在松散土和非饱和填土中则是正面的，会起到加密、提高承载力的作用。,NHRI,桩基础的类型及选型,非挤土桩的优点：适用面广。,对于非挤土桩，由于其既不存在挤土负面效应，又具有穿越各种硬夹层、嵌岩和进入各种硬持力层的能力，桩的几何尺寸和单桩的承载力可调空间大。因此钻挖孔灌注桩使用范围大，尤以高层建筑更适合。,NHRI,桩基础的类型及选型,按桩径（设计直径,d,）大小分类。,1.,小直径桩：,d,250mm,；,2.,中等直径桩：,250mm,d,800mm;,3.,大直径桩：,d800mm;,尺寸效应：桩径大小影响桩的承载力性状，大直径钻（挖）孔桩成孔过程中，孔壁的松弛变形导致侧阻力降低的随桩径增大而增大，桩端阻力随直径增大而减小。,尺寸效应与土的性质、桩身直径,d,、桩端直径,D,有关,。,NHRI,桩基础的类型及选型,按桩身制作方法,分为预制桩与灌注桩。,1.,预制桩：预制桩，是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。,2.,灌注桩：直接在所设计的桩位上开孔，其截面大部分为圆形，然后在孔内加放钢筋笼骨架，灌注混凝土而成。,NHRI,桩基础的类型及选型,预制桩制作,成品预制桩,人工挖孔灌注桩成孔,等待下放的钢筋笼,NHRI,桩基础的类型及选型,NHRI,桩基础的类型及选型,预制混凝土桩的主要优点有：,1.,承载力高（单方混凝土），对于松散土层，由于挤土效应可使承载力提高；,2.,桩身质量易于保证和控制，制作方便，并能根据需要制成不同尺寸、不同形状的截面和长度，且不受地下水位的影响。,3.,桩身混凝土密度大，抗腐蚀性能强；,4.,成桩速度快，不存在泥浆排放问题，特别适于大面积施工。,NHRI,桩基础的类型及选型,预制混凝土桩的主要缺点有：,1.,单价较灌注桩高，用钢量较高；,2.,采用锤击沉桩时，噪声大，对周围土层的扰动大，由于挤土效应会引起地面隆起、产生位移或挤断、邻桩上浮等问题。,3.,受起吊设备能力及运输限制，单节长度不大，因而设计要去使用长桩时，接桩时间长、用钢量大。,4.,不易穿透较厚的坚硬地层或达设计标高，此时往往需通过射水或预钻孔等助沉措施沉桩。,NHRI,桩基础的类型及选型,灌注桩与预制桩相比，主要优点有：,1.,可适用于各种地层，桩长、桩径可灵活调整；,2.,含钢量一般较低，比预制桩经济。,灌注桩与预制桩相比，主要缺点有：,1.,成桩质量不易控制与保证，容易形成断桩、缩经、沉渣、混凝土灌注出现蜂窝或夹泥等质量问题。,2.,对于泥浆护壁灌注桩，存在泥浆排放造成的环境污染问题。,NHRI,桩基础的类型及选型,钢桩的主要优点有：,1.,材料强度高，能承受强大的冲击力。穿透硬土层能力强，能有效大打入坚硬的地层、获得较高的承载力，有利于建筑物的沉降控制；,2.,能根据持力层深度起伏变化，灵活调整桩长。,3.,重量轻，装卸运输方便。,4.,能承受较大的水平力，遇上部结构连接简单。,钢桩主要缺点有：,1.,造价相对较高。,2.,抗腐蚀性能较差。,NHRI,桩基础的类型及选型,其余分类：,1.,断面几何特征：常用的有方形、圆形；为增加桩身的比表面积,(,桩侧表面积与体积之比,),，在一定条件下可采用圆环、三角、十字、,H,等形式。,2.,桩的使用功能。,桩按使用功能分为竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩和复合受荷桩。,3.,按成桩方法划分：,根据成桩方法可分为打入桩、灌注桩和静压桩。,4.,按桩身材料划分：按桩身材料分混凝土桩、钢桩和组合桩。,NHRI,桩基础的类型及选型,桩选型应考虑的主要因素,1.,建筑结构类型,2.,桩的使用功能,3.,地质条件,4.,施工条件,5.,综合经济因素,NHRI,08,桩基规范强调的桩的选型误区：,凡嵌岩桩必为端承桩：会不必要的增加桩的嵌岩深度，施工周期长，增加造价。,挤土灌注桩也可用于高层建筑：质量难于控制，应用不当的普遍性及其严重后果，在软土地区仅适用于多层住宅单排桩条基。,预制桩的质量稳定性高于灌注桩：预制桩的稳定性高于沉管灌注桩，其余不然。,NHRI,08,桩基规范强调的桩的选型误区：,人工挖孔桩质量可靠：高水位降水、流动性淤泥侧移。,凡扩底可提高承载力：较硬持力层不必要，在软弱下卧层的薄硬土层上，有安全隐患。,NHRI,桩荷载传递规律,桩的荷载传递特征与地基土的天然应力状态、土层性质和分布，与桩基施工引起的土的结构、相对密实度和应力状态的变化，与土体应力应变的时间关系，与外加荷载的性质，以及桩的材料、几何尺寸、施工质量等有关。,传递规律概括如下：,1.,承受竖向压力的桩，桩上部的摩阻力首先发挥，随时间或荷载的增加，摩阻力逐渐向下转移，桩端阻力也逐渐发挥。,NHRI,桩荷载传递规律,不同荷载下轴力沿深度的变化,NHRI,桩荷载传递规律,传递规律概括如下：,2.,发挥极限侧摩阻力所需的位移,s,u,对于粘性土一般约为,5,10mm,对于砂类土一般约为,10,20mm,，但并非定值。,3.,充分发挥桩端阻力需要较大的桩端位移，并与持力层性质、上覆荷载大小及桩径有关。,4.,在粘性土中的桩，其桩侧摩阻力的分布随时间由桩身上部承担逐渐向下部转移，桩端阻力也随时间逐渐增大。,NHRI,单桩破坏模式,单桩破坏模式大致有以下,4,种：,1.,桩身材料破坏；,2.,桩端土整体剪切破坏。,3.,刺入剪切破坏,4.,桩侧纯剪切破坏,NHRI,单桩破坏模式,NHRI,单桩破坏模式,NHRI,单桩破坏模式,NHRI,桩基设计等级的划分,桩基设计等级划分的目的与方法,目的：桩基设计前应先进行等级划分，根据等级划分确定计算的内容、勘察的要求、检测的规定等。,等级划分应考虑的因素：建筑物规模、体型与功能特征、场地地质与环境复杂程度，以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,NHRI,桩基设计等级的划分,桩基设计等级的划分,建筑桩基设计等级划分为甲乙丙三级，具体划分见下表：,设计等级,建筑类型,甲级,（,1,）重要的建筑物,（,2,）,30,层以上或高度超过,100m,的高层建筑,（,3,）体型复杂且层数相差超过,10,层的高低层（含纯地下室）连体建筑,（,4,）,20,层以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑,（,5,）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑,（,6,）对相邻既有工程影响较大的建筑,乙级,除甲级、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下的建筑,NHRI,桩基设计等级的划分,甲类建筑有三种情况：,1.,（,1,）和（,2,）都是重要的或高层建筑，选择承载力高、布桩比较灵活、性能比较稳定的桩型，严格控制桩基的整体稳定与倾斜；,2.,（,3,）和（,4,）主要控制差异沉降，布桩有利于调整不均匀沉降；,3.,（,5,）和（,6,）主要考虑控制因场地因素带来的桩基不稳定性。,NHRI,桩基设计等级的划分,桩基设计等级在设计中的具体应用,桩基规范中和桩基设计等级有关有以下几条，主要涉及计算和检测。,1.,桩基变形计算：规范,3.1.4,条,2.,勘察要求：规范,3.2.2,条,2,小条,3.,湿陷性黄土地区：规范,3.4.2,条,4.,单桩竖向极限承载力：,NHRI,桩基设计等级的划分,桩基设计等级在设计中的具体应用,5.,抗拔桩：,6.,单桩水平承载力特征值：规范,5.7.1,条。,NHRI,桩基设计原则,布桩原则,1.,考虑力系的最优平衡状态,2.,上部荷载在桩基础传力路径最短，已达到尽可能减小承台内力的目的；,3.,按变刚度调平设计，以减小差异沉降；,4.,主群楼连体时，弱化裙楼布桩；,桩间距的确定,1.,最小桩间距的规定,新修订的桩基规范主要调整了挤土桩的最小中心距，根据近年实践经验，最小桩间距较原来增大。,NHRI,桩基设计原则,2.,合理桩间距考虑的因素：,1,）最小桩间距适应成桩工艺的特点。,2,）考虑桩距与群桩效应的关系。,NHRI,桩基设计原则,桩端持力层的选择,1.,应选择较硬土层为桩端持力层,2.,应确保桩端进入持力层的深度，有效发挥其承载力。,桩端全断面进入持力层的深度,对于粘性土、粉土不宜小于,2d,，砂土不宜小于,1.5d,，碎石类土，不宜小于,1d,，当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于,3d,。,NHRI,桩基设计原则,嵌岩桩的特点,1.,嵌岩桩的长度越来越长，长径比越来越大，嵌岩桩的性状离端承桩也越来越远；,2.,嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的端阻力发挥的过程是不同的。,3.,嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的比例不高这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实,NHRI,桩基设计原则,嵌岩桩侧阻力占很大比例的原因,1.,较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得以发挥；,2.,由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；,3.,由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈深，端阻力的比例愈低。,NHRI,桩基设计原则,嵌岩桩的嵌岩深度,关于嵌岩桩的嵌岩深度，原则上应按计算确定，计算中综合反映荷载、上覆土层、基岩性质、桩径、桩长诸因素，但对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的深度不宜小于,0.4d(,以岩面坡下方深度计,),，对于倾斜度大于,30%,的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整程度适当加大嵌岩深度，以确保基桩的稳定性。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,软土地区桩基,软土是指天然孔隙比大于或等于,1.0,，且天然含水量大于液限的细粒土。包括淤泥、淤泥质土、泥炭质土。,软土具有如下工程特性：,1.,触变性；,2.,流变性；,3.,高压缩性；,4.,低强度；,5.,透水性差。,软土地基桩基设计原则,1.,在深厚软土中不宜采用大片密集有挤土效应的桩基。,2.,软土中的桩基宜选择中、低压缩性土层作为桩端持力层。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,软土地基桩基设计原则,3.,应视具体情况考虑桩侧负摩阻力对基桩的影响,4.,采用挤土桩时，应考虑挤土效应对成桩质量、对邻近建筑物、道路和地下管线等产生的影响，并采取包括消减孔压合挤土效应的技术措施。,5.,先成桩后开挖基坑时，必须考虑基坑挖土顺序和控制一次开挖深度，防止土体侧移对桩的影响。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,岩溶地区的桩基,岩溶地区的地质特点：岩溶是可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。主要具有基岩表面起伏大，溶沟、溶槽、溶洞往往较发育，无风化岩层覆盖等特点。,岩溶地区的桩基设计原则,1,）如有溶洞或暗河且桩基不能穿过，应验算在附加荷载作用下溶洞顶板的承载能力。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,岩溶地区的桩基设计原则,2.,在桩型上不宜采用管桩，而宜采用钻、冲孔桩。,3.,当单桩荷载较大，岩层埋藏较浅时，宜采用嵌岩桩。,4.,当溶蚀极为发育，溶沟、溶槽、溶洞密布，岩面起伏较大，而上覆土层厚度较大，考虑到嵌岩桩桩长变异性较大，嵌岩施工难以实施，可采用较小桩径、小桩距的后注浆非嵌岩摩擦型灌注桩，形成整体性和刚度很大的块体基础，避免出现差异沉降。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,坡地岸边桩基,坡地岸边地质特点：坡地岸边地质情况最大的问题是滑坡失稳，一旦出现，既影响自身建筑物的安全，也会波及相邻建筑。,坡地岸边上的建筑桩基应按下列原则设计,1.,确保建筑场地是稳定的。,2.,桩基与边坡应保持一定的距离；,3.,新建坡地、岸边建筑桩基工程与建筑边坡工程,应统 一规划，同步设计，合理确定施工顺序。,4.,不宜采用挤土桩。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,坡地岸边上的建筑桩基应按下列原则设计,5.,应控制建筑物总沉降量。如沉降量过大易造成基底土侧胀，影响边坡稳定。,6.,不得将桩支撑于边坡的潜在的滑动体上，桩端应进入潜在滑裂面以下足够深度的稳定岩土层内。,7.,应验算最不利荷载效应组合下桩基的整体稳定性和基桩水平承载力。,8.,基桩应沿桩身通长配筋。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,负摩阻力定义,桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用而产生大于基桩的沉降所引起的对桩表面向下的摩擦力称为桩的负摩阻力。,负摩阻力与摩阻力（正摩阻力）的不同,负摩阻力存在前提是桩周土沉降大于基桩沉降。,正摩阻力存在的前提是基桩的沉降大于桩周土沉降。,计算时，负摩阻力值大于正摩阻力值，取正摩阻力值。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,负摩阻力的不良作用,1.,对于摩擦桩，减小了基桩自身承载能力。,2.,对于端承型基桩，增加了附加荷载。,二者皆降低了桩基可靠性。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,可能导致负摩阻力产生的情况：,1.,桩周大面积堆载或大面积填土引起地面沉降。,2.,桩侧土层因抽水或其他原因出现地下水位下降使土层产生自重固结下沉；,3.,当桩穿过欠固结土层的松散填土或新沉积的欠固结土层而支撑于较硬土层中，欠固结土层固结产生下沉；,4.,在饱和软土中打下密集的桩群，产生超孔隙水压力，引起土体大量上涌，随后重塑土体因超孔隙水压力消散而重新固结引起下沉；,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,可能导致负摩阻力产生的情况：,5.,在湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层的桩，因黄土湿陷、冻土融化或受地震或其他动力荷载作用而液化土的重新固结引起的下沉。,设计原则,1.,保证填土密实，待填土沉降稳定后在沉桩。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,设计原则,2.,对于有地面大面积堆载的建筑物，应采取减小地面沉降对建筑物桩基影响的措施。,3.,进行地基处理，消除上部或全部土的自重失陷性，对欠固结土进行固结处理。,4.,对于挤土沉桩，应采取消减超孔隙水压力、控制沉桩速率的措施。,5.,对于中性点以上桩身可对表明进行处理，以减少负摩阻力。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,裙房和地下车库多属于超补偿基础，需要考虑抗浮问题。抗浮措施有多种方式，包括在地下室底板上配重（如素混凝土或钢渣混凝土压重）、设置抗浮桩（抗拔桩）。,送电线路塔、高层建筑等在风荷载、地震作用下、偶然事故可受局部非永久上拔力，需要设置抗拔桩。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,抗拔桩设计原则,1.,对抗拔桩，应根据环境类别及水土对混凝土的腐蚀性强弱、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用时间等因素确定抗拔桩的裂缝控制等级。,2.,对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级，应设置预应力筋；对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级，宜设置预应力筋。,NHRI,特殊条件下的桩基设计原则,抗拔桩设计原则,3.,对于三级裂缝控制等级，应进行桩身裂缝宽度计算，确定配筋率，确定是否需要采用预应力等。,4.,当桩基对抗拔承载力要求较高时，可采用桩侧后注浆、扩底等技术措施。,NHRI,承载能力极限状态,承载能力极限状态,承载能力极限状态时指桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的变形状态。,承载能力极限状态设计包括承载能力计算和稳定性验算两部分，具体内容如下：,1.,桩身承载力,1,）上部结构荷载作用下，桩身材料强度是否满足设计要求。,NHRI,承载能力极限状态,2,）对于可能出现受压失稳的情况如高承台基桩、桩侧为可液化土、土的不排水抗剪强度小于,10kPa,土层中的细长桩应按,混凝土结构设计规范,（,GB50010-2001,）进行桩身压屈验算。,桩端平面下软弱下卧层验算,以下两种情况同时存在，应进行桩端平面下软弱下卧层承载力验算。,1.,桩距不超过,6d,的群桩基础。,NHRI,承载能力极限状态,2.,桩端平面下存在低于桩端持力层承载能力,1/3,的软弱下卧层。进行软弱下卧层承载力验算时，软弱下卧层承载力只进行深度修正，且深度修正系数为,1,，其对应的荷载效应为标准组合。,位于坡地岸边的桩基应进行整体稳定性验算。,对位于坡地岸边的桩基应进行整体稳定性验算，其荷载效应采用标准组合。,NHRI,承载能力极限状态,抗浮、抗拔桩基抗拔承载力计算,对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算。抗拔承载力对应的荷载效应为水浮力减去上部结构永久荷载标准组合，可变荷载不参与上部结构荷载组合。对应的基桩抗拔力为特征值。,对于抗震设防区的桩基应按现行,建筑抗震设计规范,（,GB50011-2001,）的规定进行抗震承载力验算。,NHRI,正常使用极限状态,正常使用极限状态设计是指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。,1.,桩基变形，含竖向变形和水平变形；,2.,桩身裂缝；,3.,承台裂缝；,4.,桩基耐久性,NHRI,桩基础耐久性,桩基耐久性是桩身材料抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力。桩基耐久性与上部结构比，耐久性的重要性体现在以下方面：,1.,桩基础是结构工程的重要组成部分，对建筑物的安全具有决定性作用，其耐久性决定了整个建筑物的耐久性。,2.,混凝土桩所处环境条件差，施工时混凝土质量不易保证，更容易出现耐久性问题。,3.,耐久性问题不易被发现，只有工程出现由于桩基耐久性引起的质量问题时，才会被发现。,4.,桩基混凝土耐久性质量问题很难修复。,NHRI,桩基础耐久性,影响桩基混凝土耐久性的相关因素：,1.,水灰比。水灰比越大导致混凝土孔隙率越高。,2.,裂缝宽度。造成侵蚀性介质进入混凝土内部。,3.,最大碱含量。碱骨料反映生成吸水膨胀性产物。,4.,最大氯离子含量。氯离子含量高造成钢筋腐蚀。,提高耐久性的其他措施。,1.,降低水灰比。,2.,采用预应力混凝土桩。,3.,控制水泥最大碱含量。,4.,在三四五类环境结构，受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋。,NHRI,单桩竖向极限承载力标准值的确定,桩的竖向极限承载力：单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。它取决于土桩的支撑阻力和桩身承载力。,建筑地基基础设计规范,（,GB50007-2002,）和,建筑基桩检测技术规范,（,JGJ106-2003,）均规定了单桩竖向极限承载力标准值的确定方法，一般根据以下几点综合分析确定：,1.,根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型,Q,曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。,2.,根据沉降随时间变化的特征确定：取尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。,NHRI,单桩竖向极限承载力标准值的确定,3.,某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的,5,倍，或桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的,2,倍，且经,24h,尚未到相对稳定标准，或已达到设计要求的最大加载量，取前一级荷载值。,4.,对于缓变形,Q-s,曲线可根据沉降量确定，宜取,s=40mm,对应的荷载值；当桩长大于,40m,时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于,800mm,的桩，可取,s=0.05D,（,D,为桩端直径）对应的荷载值。,NHRI,单桩承载力特征值的确定,单桩承载力特征值：,08,规范定义为单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值，即,R,a,=Q,uk,/2,。,1.,不考虑承台效应的基桩承载力特征值,当不考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值,R,等于单桩的竖向承载力,Ra,；即,R=R,a,=Q,uk,/2,。,08,规范规定：,“,对于端承型桩基、桩数少于,4,根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值,”,。对于以上规定理解如下：,NHRI,单桩承载力特征值的确定,1,）,.,“,端承型桩基,”,，这里的端承型桩基主要指桩基沉降很小，承台底土的承载力发挥很低，在计算中给予忽略。,2,）,.,“,桩数少于,4,根的摩擦型柱下独立柱基,”,，主要是承台的面积小，考虑承台效应提高基桩的承载力影响有限，可忽略。,3,）,.,“,或由于地层土层、使用条件等因素,”,，地层土性、使用条件等因素可能造成承台和承台土的脱离，承台底土不能发挥作用。存在以下情况时不能考虑承台底土的作用：（,1,）可液化土；（,2,）湿陷性土；,（,3,）高灵敏度软土；（,4,）欠固结土；（,5,）新填土；（,6,）沉桩引起的土体隆起。,NHRI,单桩承载力特征值的确定,2.,考虑承台效应。,规范规定：,“,对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值,”,：,1,）上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物。,2,）对差异沉降适应性强的排架结构和柔性构筑物。,3,）按变刚度调平设计原则设计的桩基刚度相对弱化区。,4,）软土地基的减沉复合疏桩基础。,NHRI,单桩承载力特征值的确定,地震承载力调整系数，按抗震规范采用。,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,桩基刚度：所谓刚度是指结构或构件抵抗弹性变形的能力，用产生单位应变所需的力或力矩来量度。桩基竖向刚度取决于桩体（截面、长度、材料强度）、桩侧土、桩端土、桩土结合状态四个因素，在其他条件相同的情况下，各影响因素与桩基刚度的关系如下：,1.,桩的截面越大，桩基刚度越大。,2.,桩越长，桩基刚度越大。,3.,桩的材料强度越高，桩基刚度越大。,4.,桩侧（端）土性质越好，桩基刚度越大。,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,传统桩基设计的等刚度的桩基：是按等桩长、等桩径、等间距的布桩。,其结果是：沉降是中间大，四周小，形成碟形沉降盆；桩的反力是中间小，四周大，形成马鞍形反力分布。,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,1.,变刚度调平设计是与传统设计原则不同的设计概念，上部结构与地基基础共同作用原理工程应用的一种设计思路，是新规范的一个亮点，是一种概念设计的方法,2.,变刚度调平设计考虑因素有：上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应。,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,6.,变刚度调平设计通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支撑刚度分布。,7.,变刚度调平概念设计的目的：为了减小差异变形、降低承台内力和上部结构次应力，以节约资源，提高建筑物使用寿命，确保正常使用功能。,8.,变刚度调平设计的本质：借助不同的布桩方式，使桩端土的受荷水平趋于均匀，即调整桩端附加应力分布，尽可能使其均匀，从而使桩基础沉降均匀。其原因是群桩基础变形的绝大部分是其影响范围内土的变形。,NHRI,08,规范新增部分内容,变刚度调平设计,NHRI,08,规范新增部分内容,减沉复合疏桩基础,1.,软土地基天然承载力基本满足要求的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基，称为减沉复合疏桩基础。,2.,减沉复合疏桩基础一般用在单层或多层建筑中，其基本原理是利用远大于土的桩身刚度分担一部分荷载，达到降低基底附加压力、减小建筑沉降的目的。,NHRI,08,规范新增部分内容,灌注桩后注浆,1.,灌注桩后注浆是灌注桩辅助工法。该技术旨在桩体混凝土初凝后，通过在桩底、桩侧注入水泥浆固化沉渣和泥皮，并加固桩底和桩周一定范围内土体，已大幅提高桩的承载力，增强桩承载性状的稳定，减小桩基沉降。,2.,可分为桩底后注浆、桩侧后注浆、桩底桩侧后注浆,3.,灌注桩后注浆的优点：,1,）大幅度提高单桩承载力。,2,）减小建筑物沉降。,NHRI,NHRI,NHRI,谢 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