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1、地基与基础工程课件第4章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第4章章 桩基础与深基础桩基础与深基础n本章学习要求：本章学习要求：uu理解理解理解理解uu基本概念：桩基、复合桩基、基桩、单桩极限基本概念：桩基、复合桩基、基桩、单桩极限基本概念：桩基、复合桩基、基桩、单桩极限基本概念：桩基、复合桩基、基桩、单桩极限承载力、承载力、承载力、承载力、标准值、标准值、标准值、标准值、特征值、群桩效应等；特征值、群桩效应等；特征值、群桩效应等；特征值、群桩效应等
2、；uu单桩的荷载传递机理、破坏模式单桩的荷载传递机理、破坏模式单桩的荷载传递机理、破坏模式单桩的荷载传递机理、破坏模式;uu 沉井基础、墩基础的特点、适用条件。沉井基础、墩基础的特点、适用条件。沉井基础、墩基础的特点、适用条件。沉井基础、墩基础的特点、适用条件。uu掌握掌握掌握掌握uu桩侧负摩擦力的产生条件、分布特性、危害；桩侧负摩擦力的产生条件、分布特性、危害；桩侧负摩擦力的产生条件、分布特性、危害；桩侧负摩擦力的产生条件、分布特性、危害；uu单桩承载力影响因素、确定方法；单桩承载力影响因素、确定方法；单桩承载力影响因素、确定方法；单桩承载力影响因素、确定方法；uu桩基设计的基本内容、步骤、
3、计算方法。桩基设计的基本内容、步骤、计算方法。桩基设计的基本内容、步骤、计算方法。桩基设计的基本内容、步骤、计算方法。2地基与基础工程地基与基础工程4.1 桩的分类与选型桩的分类与选型n4.1.34.1.3桩型选用桩型选用u桩型选择时的考虑因素：桩型选择时的考虑因素：vv建筑结构类型；建筑结构类型；建筑结构类型；建筑结构类型；vv荷载性质；荷载性质；荷载性质；荷载性质；vv桩的使用功能；桩的使用功能；桩的使用功能；桩的使用功能；vv桩侧及桩端土层性质；桩侧及桩端土层性质；桩侧及桩端土层性质；桩侧及桩端土层性质；vv地下水条件；地下水条件；地下水条件；地下水条件；vv施工设备、环境；施工设备、环
4、境；施工设备、环境；施工设备、环境；vv施工经验。施工经验。施工经验。施工经验。3地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能n4.2.1竖向承压桩的荷载传递竖向承压桩的荷载传递uu4.2.1.14.2.1.1单桩竖向抗压承载力组成单桩竖向抗压承载力组成单桩竖向抗压承载力组成单桩竖向抗压承载力组成vv公式：公式：公式：公式：vv承载力发挥过程承载力发挥过程承载力发挥过程承载力发挥过程 竖向荷载桩压缩 桩土相对位移桩周土对桩侧 产生桩侧摩阻力 桩侧摩阻力 小于竖向载荷 竖向荷载 传递到桩端桩端持力土层 压缩 土的支承力桩侧摩阻力+桩端阻力QSQPQQQs+QpQS
5、和和QP并非并非同时产生！同时产生！4地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能uu4.2.1.24.2.1.2桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力vv桩侧摩阻力的影响因素：桩侧摩阻力的影响因素：桩侧摩阻力的影响因素：桩侧摩阻力的影响因素：桩、土之间相对位移桩、土之间相对位移桩、土之间相对位移桩、土之间相对位移：桩身直径、刚度，自身压缩变形量；桩身直径、刚度，自身压缩变形量；桩身直径、刚度，自身压缩变形量；桩身直径、刚度，自身压缩变形量；周围地层沉降量。周围地层沉降量。周围地层沉降量。周围地层沉降量。桩、土之间法向作用力桩、土之间法向作用力桩、土之间法向作
6、用力桩、土之间法向作用力：成桩工艺，挤土效应成桩工艺，挤土效应成桩工艺，挤土效应成桩工艺，挤土效应桩身表面粗糙度桩身表面粗糙度桩身表面粗糙度桩身表面粗糙度：桩身材料；成桩工艺。桩身材料；成桩工艺。桩身材料；成桩工艺。桩身材料；成桩工艺。桩周土的力学性质桩周土的力学性质桩周土的力学性质桩周土的力学性质：土类及土性，土的物理、力学状态。土类及土性，土的物理、力学状态。土类及土性，土的物理、力学状态。土类及土性，土的物理、力学状态。5地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能uu4.2.1.24.2.1.2桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力桩侧摩阻力vv桩侧摩阻力沿桩身
7、的分布桩侧摩阻力沿桩身的分布桩侧摩阻力沿桩身的分布桩侧摩阻力沿桩身的分布N(z)N(z)+dN(z)qsud(z)x(z)ZdZllSQ荷载传递的微分方程荷载传递的微分方程:桩长桩长l，周长，周长u，截面面积，截面面积A,轴向微元轴向微元dz，据静力平衡得：，据静力平衡得：6地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能桩的轴力分布曲线：桩的轴力分布曲线：桩的轴力分布曲线：桩的轴力分布曲线：通过桩身应变测量反求！通过桩身应变测量反求！通过桩身应变测量反求！通过桩身应变测量反求！N(z)N(z)+dN(z)轴向应变轴向应变 ds(z)7地基与基础工程地基与基础工程已
8、知桩顶沉降与轴力分布，推求任意截面处的沉降：已知桩顶沉降与轴力分布，推求任意截面处的沉降：4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能ZdZllQzs压缩压缩变形变形z(z)8地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能9地基与基础工程地基与基础工程3、桩侧摩阻力和桩端阻力1）侧摩阻力与桩土界面相对位移函数关系 可简化为折线OABCa,a桩土表面附着力和土表面附着力和摩擦角摩擦角x深度深度z z处的的桩侧表面的表面的法向法向压力力Ks桩侧土的土的侧压力系数力系数10地基与基础工程地基与基础工程 侧阻是随深度线性增大侧阻是随深度线性增大,但砂土中的模型实验表明
9、，当桩入但砂土中的模型实验表明，当桩入土深达某一土深达某一临界深度临界深度后，侧阻就后，侧阻就不随深度增加不随深度增加了，这个现象了，这个现象称为称为侧阻的深度效应。侧阻的深度效应。桩侧摩阻力传递一般规律：（）桩侧摩阻力优先于桩端阻力；（）桩侧摩阻力随深度线性增大临界深度。桩端阻力：（）桩端阻力发挥滞后于桩侧摩阻力的发挥。（）桩端阻力发挥需要的位移值远大于桩侧摩阻力达到极限状态需要的位移。11地基与基础工程地基与基础工程1)桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移桩侧极限摩阻力与对应的桩侧极限位移u。n桩侧摩阻力只要桩土间有不太大的相对位移就能得到桩侧摩阻力只要桩土间有不太大的相对位移就能得到充分的
10、发挥，一般认为充分的发挥，一般认为粘性土粘性土中为中为46mm，砂性土砂性土中为中为610mm。n随桩顶荷载随桩顶荷载Q逐级增加，起初逐级增加，起初Q值较小，桩身截面位值较小，桩身截面位移主要在桩身上段，由侧阻承担；移主要在桩身上段，由侧阻承担；Q增大，桩端产生增大，桩端产生位移，端阻开始发挥，直到桩底持力层破坏。位移，端阻开始发挥，直到桩底持力层破坏。2)桩端阻力桩端阻力qPU与对应的桩端极限位移与对应的桩端极限位移sPUn 桩底阻力的充分发挥需要有桩底阻力的充分发挥需要有较大的位移值较大的位移值，在粘性土，在粘性土中为中为0.25d，砂性土为，砂性土为(0.080.1)d，硬粘土为，硬粘土
11、为0.1d。n单桩桩端阻力的安全储备一般大于桩侧阻力的。单桩桩端阻力的安全储备一般大于桩侧阻力的。12地基与基础工程地基与基础工程3）桩长较大时（）桩长较大时（l/b25)，因桩身压缩变形大，桩，因桩身压缩变形大，桩端反力尚未发挥，桩顶位移已超过实用要求范围。端反力尚未发挥，桩顶位移已超过实用要求范围。此时传递到桩端的荷载极小。此时传递到桩端的荷载极小。长桩长桩一般按照一般按照摩擦桩摩擦桩设计，长桩扩底作用设计，长桩扩底作用不明显。不明显。13地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能uu4.2.1.34.2.1.3桩端阻力桩端阻力桩端阻力桩端阻力vv桩端阻力
12、的计算方法桩端阻力的计算方法桩端阻力的计算方法桩端阻力的计算方法模型：太沙基滑动模型：太沙基滑动模型：太沙基滑动模型：太沙基滑动破坏面破坏面破坏面破坏面P Pa aa a b bc cc c d dd d 4545o o /24545o o /214地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能vv桩端阻力的影响因素桩端阻力的影响因素桩端阻力的影响因素桩端阻力的影响因素桩身直径；桩身直径；桩身直径；桩身直径；成桩工艺，挤土效应；成桩工艺，挤土效应；成桩工艺，挤土效应；成桩工艺，挤土效应；桩端土类、土性、土的状态。桩端土类、土性、土的状态。桩端土类、土性、土的状态。
13、桩端土类、土性、土的状态。vv桩端阻力的深度效应桩端阻力的深度效应桩端阻力的深度效应桩端阻力的深度效应桩端阻力随桩入土深度增加，存在临界深度的桩端阻力随桩入土深度增加，存在临界深度的桩端阻力随桩入土深度增加，存在临界深度的桩端阻力随桩入土深度增加，存在临界深度的现象。桩入土深度小于临界深度时，桩端阻力现象。桩入土深度小于临界深度时，桩端阻力现象。桩入土深度小于临界深度时，桩端阻力现象。桩入土深度小于临界深度时，桩端阻力随深度增加而增大；当大于临界深度时，桩端随深度增加而增大；当大于临界深度时，桩端随深度增加而增大；当大于临界深度时，桩端随深度增加而增大；当大于临界深度时，桩端阻力趋于某常数。阻
14、力趋于某常数。阻力趋于某常数。阻力趋于某常数。注意：端阻注意：端阻注意：端阻注意：端阻“临界深度临界深度临界深度临界深度”；以及砂土中，桩侧；以及砂土中，桩侧；以及砂土中，桩侧；以及砂土中，桩侧阻力阻力阻力阻力“临界深度临界深度临界深度临界深度”现象，现象，现象，现象，“剪胀剪胀剪胀剪胀”、“剪缩剪缩剪缩剪缩”等概念等概念等概念等概念15地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能n4.2.2单桩的破坏模式单桩的破坏模式uu单桩破坏模式取决于：桩周土抗剪强度、桩端支单桩破坏模式取决于：桩周土抗剪强度、桩端支单桩破坏模式取决于：桩周土抗剪强度、桩端支单桩破坏模式取
15、决于：桩周土抗剪强度、桩端支撑情况及桩的类型。撑情况及桩的类型。撑情况及桩的类型。撑情况及桩的类型。uu4.2.2.14.2.2.1屈曲破坏屈曲破坏屈曲破坏屈曲破坏vv特征特征特征特征:桩折断；桩折断；桩折断；桩折断；vvQ-SQ-SQ-SQ-S:陡降陡降陡降陡降,破坏荷载明确；破坏荷载明确；破坏荷载明确；破坏荷载明确；vv桩型桩型桩型桩型:小直径端承、嵌岩桩；小直径端承、嵌岩桩；小直径端承、嵌岩桩；小直径端承、嵌岩桩；vv地层地层地层地层：桩周为厚淤泥质土，：桩周为厚淤泥质土，：桩周为厚淤泥质土，：桩周为厚淤泥质土，桩端为坚硬土层或岩层。桩端为坚硬土层或岩层。桩端为坚硬土层或岩层。桩端为坚硬
16、土层或岩层。vv承载力承载力承载力承载力:取决于桩身材料强度取决于桩身材料强度取决于桩身材料强度取决于桩身材料强度16地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能u4.2.2.2整体剪切破坏整体剪切破坏v特征特征：桩底土层剪切破坏：桩底土层剪切破坏：桩底土层剪切破坏：桩底土层剪切破坏vQ-SQ-S:陡降型，有峰值陡降型，有峰值陡降型，有峰值陡降型，有峰值v桩型桩型：强度高短桩：强度高短桩：强度高短桩：强度高短桩v地层地层：桩周为软弱土层，：桩周为软弱土层，：桩周为软弱土层，：桩周为软弱土层，桩端为强度较高土层。桩端为强度较高土层。桩端为强度较高土层。桩端为强度较
17、高土层。v承载力承载力:取决于桩端土承取决于桩端土承取决于桩端土承取决于桩端土承载力载力载力载力17地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能u4.2.2.3刺入破坏刺入破坏v特征特征：桩位移大：桩位移大：桩位移大：桩位移大vQ-SQ-S:缓变型、陡降型缓变型、陡降型缓变型、陡降型缓变型、陡降型v桩型桩型：钻孔灌注桩：钻孔灌注桩：钻孔灌注桩：钻孔灌注桩v地层地层：桩周、端土性：桩周、端土性：桩周、端土性：桩周、端土性质均匀。质均匀。质均匀。质均匀。v承载力承载力:主要取决于桩主要取决于桩主要取决于桩主要取决于桩周土强度周土强度周土强度周土强度.18地基与基础工
18、程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能n4.2.3桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力u4.2.3.1负摩阻力的概念负摩阻力的概念v负摩阻力负摩阻力：由于桩侧土相对于桩产生向下的：由于桩侧土相对于桩产生向下的：由于桩侧土相对于桩产生向下的：由于桩侧土相对于桩产生向下的位移而使桩周土对桩产生向下的摩阻力。位移而使桩周土对桩产生向下的摩阻力。位移而使桩周土对桩产生向下的摩阻力。位移而使桩周土对桩产生向下的摩阻力。19地基与基础工程地基与基础工程桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力桩侧负摩阻力当桩周土层的沉降超过桩的沉降当桩周土层的沉降超过桩的沉降时，桩周土产生向下的摩阻力。时，桩周土
19、产生向下的摩阻力。产生负摩阻力的条件：产生负摩阻力的条件：（1）松软地区）松软地区下水位下降下水位下降有效应力增加；有效应力增加；（2）桩侧大面积堆载）桩侧大面积堆载桩侧土层压缩；桩侧土层压缩；（3）桩侧存在较厚欠固结土或新填土；）桩侧存在较厚欠固结土或新填土；（4）湿陷性黄土；）湿陷性黄土；（5）冻土地区桩侧冻土融化。）冻土地区桩侧冻土融化。（6）打桩引起土中的孔隙水压力上升，施工完成）打桩引起土中的孔隙水压力上升，施工完成后孔隙水压力的消散而导致土体固结下沉。后孔隙水压力的消散而导致土体固结下沉。20地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能vv中性点中性
20、点中性点中性点：桩侧正、负摩阻力分界的地方称为中性点。桩侧正、负摩阻力分界的地方称为中性点。桩侧正、负摩阻力分界的地方称为中性点。桩侧正、负摩阻力分界的地方称为中性点。具体位置具体位置具体位置具体位置(地层沉降稳定后地层沉降稳定后地层沉降稳定后地层沉降稳定后)据经验系数据经验系数据经验系数据经验系数 确定。确定。确定。确定。参见参见参见参见“建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范”。21地基与基础工程地基与基础工程桩侧负摩擦力分布特征：桩侧负摩擦力分布特征：中性点中性点柱截面沉降量与桩周土层沉降量相等柱截面沉降量与桩周土层沉降量相等之点（相对位移为零）。之点（相对位移
21、为零）。1）中性点一般在桩长的）中性点一般在桩长的70%75%处（桩下方）处（桩下方）2）中性点处桩所受的拉荷载最大；）中性点处桩所受的拉荷载最大；3）中性点位置是时间的函数；）中性点位置是时间的函数；4）中性点确定一般是经验法。）中性点确定一般是经验法。22地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能uu4.2.3.24.2.3.2负摩阻力的工程危害负摩阻力的工程危害负摩阻力的工程危害负摩阻力的工程危害vv导致桩身竖向荷载增大，可能超过单桩竖向承载导致桩身竖向荷载增大，可能超过单桩竖向承载导致桩身竖向荷载增大，可能超过单桩竖向承载导致桩身竖向荷载增大，可能超过
22、单桩竖向承载力，引起桩身或桩基破坏。力，引起桩身或桩基破坏。力，引起桩身或桩基破坏。力，引起桩身或桩基破坏。uu4.2.3.34.2.3.3负摩阻力的确定方法负摩阻力的确定方法负摩阻力的确定方法负摩阻力的确定方法vv现场试验法现场试验法现场试验法现场试验法-最直接、最可靠最直接、最可靠最直接、最可靠最直接、最可靠费时、费钱费时、费钱费时、费钱费时、费钱；vv有效应力法有效应力法有效应力法有效应力法-复杂、不实用复杂、不实用复杂、不实用复杂、不实用；vv经验计算法经验计算法经验计算法经验计算法-负摩擦力的数值与作用在桩侧的有效应负摩擦力的数值与作用在桩侧的有效应力成正比，负摩擦力的极限值近似等于
23、土的不排水抗力成正比，负摩擦力的极限值近似等于土的不排水抗剪强度。剪强度。23地基与基础工程地基与基础工程4.2 竖向承压桩的工作性能竖向承压桩的工作性能uu4.2.3.54.2.3.54.2.3.54.2.3.5负摩阻力的工程应对措施负摩阻力的工程应对措施负摩阻力的工程应对措施负摩阻力的工程应对措施vv减小周围土层沉降减小周围土层沉降减小周围土层沉降减小周围土层沉降避免后期堆载；避免后期堆载；避免后期堆载；避免后期堆载；控制水位下降；控制水位下降；控制水位下降；控制水位下降；防止湿陷性黄土的湿陷防止湿陷性黄土的湿陷防止湿陷性黄土的湿陷防止湿陷性黄土的湿陷vv削减桩侧摩阻力削减桩侧摩阻力削减桩
24、侧摩阻力削减桩侧摩阻力套管法；套管法；套管法；套管法；涂层法涂层法涂层法涂层法-中性点以上桩侧涂抹润滑层（如沥青等）中性点以上桩侧涂抹润滑层（如沥青等）；扩孔法。扩孔法。扩孔法。扩孔法。vv增加桩的抵抗力增加桩的抵抗力增加桩的抵抗力增加桩的抵抗力24地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定n4.3.14.3.1基本概念基本概念uu建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002GB50007-2002：vv单桩承载力单桩承载力单桩承载力单桩承载力：单桩受外载作用，不丧失稳定、不产单桩受外载作用，不丧失稳
25、定、不产单桩受外载作用，不丧失稳定、不产单桩受外载作用，不丧失稳定、不产生过大变形时的承载力。生过大变形时的承载力。生过大变形时的承载力。生过大变形时的承载力。对应于正常使用极限状态。对应于正常使用极限状态。对应于正常使用极限状态。对应于正常使用极限状态。vv单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值(R(Ra a)：在正常使用状态下单在正常使用状态下单在正常使用状态下单在正常使用状态下单桩的抗力设计值。桩的抗力设计值。桩的抗力设计值。桩的抗力设计值。uu建筑桩基规范建筑桩基规范建筑桩基规范建筑桩基规范JGJ 94-94JGJ 94-94vv单桩竖向极限承
26、载力单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力(Q(Qu u)：竖向荷载作用下到达破竖向荷载作用下到达破竖向荷载作用下到达破竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的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。最大荷载。最大荷载。最大荷载。对应承载能力极限状态。对应承载能力极限状态。对应承载能力极限状态。对应承载能力极限状态。vv单桩竖向承载力设计值单桩竖向承载力设计值单桩竖向承载力设计值单桩竖向承载力设计值(R)(R)：在设计计算时，单桩在设计计算时，单桩在设计
27、计算时，单桩在设计计算时，单桩竖向极限承载力乘以分项系数的值。竖向极限承载力乘以分项系数的值。竖向极限承载力乘以分项系数的值。竖向极限承载力乘以分项系数的值。25地基与基础工程地基与基础工程uu建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002：单桩承载力单桩承载力单桩在外荷载作用下，不丧失稳单桩在外荷载作用下，不丧失稳定性，不产生过大变形的承载力。定性，不产生过大变形的承载力。取决于取决于地基土对桩的承载力地基土对桩的承载力和和桩身的材料强度。桩身的材料强度。丧失承载力表现：丧失承载力表现：（1）桩周土、岩的阻力不足；）桩周土、岩的阻力不足；（2）桩身材料强度不够。）桩身材料强
28、度不够。两者取其小。两者取其小。26地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定n4.3.24.3.2单桩竖向承载力的确定方法单桩竖向承载力的确定方法参考两部规范！参考两部规范！uu按材料强度确定按材料强度确定按材料强度确定按材料强度确定-将桩视为轴心受压杆件将桩视为轴心受压杆件；uu现场试验法：现场试验法：现场试验法：现场试验法：vv单桩竖向静载荷试验法；单桩竖向静载荷试验法；单桩竖向静载荷试验法；单桩竖向静载荷试验法；vv静力触探法静力触探法静力触探法静力触探法自学自学自学自学；vv深层平板载荷试验法深层平板载荷试验法深层平板载荷试验法深层平板载荷试验法自学
29、自学自学自学；vv动力试桩法动力试桩法动力试桩法动力试桩法自学自学自学自学.uu经验公式法；经验公式法；经验公式法；经验公式法；uu按土的抗剪强度指标确定。按土的抗剪强度指标确定。按土的抗剪强度指标确定。按土的抗剪强度指标确定。uu注意对比分析：注意对比分析：注意对比分析：注意对比分析：vv“建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范”、“建筑桩基技术规建筑桩基技术规建筑桩基技术规建筑桩基技术规范范范范”在桩基承载力概念、确定方法方面的异同！在桩基承载力概念、确定方法方面的异同！在桩基承载力概念、确定方法方面的异同！在桩基承载力概念、确定方法方面的异同！2
30、7地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定u4.3.2.1 按材料强度确定按材料强度确定28地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定uu4.3.2.2 4.3.2.2 单桩竖向静载荷试验法单桩竖向静载荷试验法单桩竖向静载荷试验法单桩竖向静载荷试验法vv特点：特点：特点：特点：同时考虑地基土承载能力和桩身材料强度，是获得同时考虑地基土承载能力和桩身材料强度，是获得同时考虑地基土承载能力和桩身材料强度，是获得同时考虑地基土承载能力和桩身材料强度，是获得单桩承载力最可靠的方法。单桩承载力最可靠的方法。单桩承载力最可靠的方法。单桩
31、承载力最可靠的方法。vv关于单桩静载试验的有关规定：关于单桩静载试验的有关规定：关于单桩静载试验的有关规定：关于单桩静载试验的有关规定：(1)(1)一级建筑，必须开展静载荷试验；一级建筑，必须开展静载荷试验；一级建筑，必须开展静载荷试验；一级建筑，必须开展静载荷试验；(2)(2)同一条件下试桩数量，不宜少于总数的同一条件下试桩数量，不宜少于总数的同一条件下试桩数量，不宜少于总数的同一条件下试桩数量，不宜少于总数的1 1,并不少并不少并不少并不少于于于于3 3根；根；根；根；(3)(3)桩端持力层为密实砂卵石或承载力类似土层时，单桩端持力层为密实砂卵石或承载力类似土层时，单桩端持力层为密实砂卵石
32、或承载力类似土层时，单桩端持力层为密实砂卵石或承载力类似土层时，单桩承载力很大的大直径端承桩，可采用深层平板试验桩承载力很大的大直径端承桩，可采用深层平板试验桩承载力很大的大直径端承桩，可采用深层平板试验桩承载力很大的大直径端承桩，可采用深层平板试验确定桩端土承载力；确定桩端土承载力；确定桩端土承载力；确定桩端土承载力；(4)(4)预制桩试验时间需考虑孔隙水压消散、土体强度恢预制桩试验时间需考虑孔隙水压消散、土体强度恢预制桩试验时间需考虑孔隙水压消散、土体强度恢预制桩试验时间需考虑孔隙水压消散、土体强度恢复。复。复。复。砂类土间歇砂类土间歇 10d10d；粉土和粘性土；粉土和粘性土 15d15
33、d；饱和粘性土；饱和粘性土 25d25d29地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定v技术要点：技术要点：试验装置；试验装置；试验装置；试验装置；试验方法；试验方法；试验方法；试验方法；终止加载条件；终止加载条件；终止加载条件；终止加载条件；由试验结果确定单桩极限承载力。由试验结果确定单桩极限承载力。由试验结果确定单桩极限承载力。由试验结果确定单桩极限承载力。30地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定uu单桩竖向静载荷试验单桩竖向静载荷试验单桩竖向静载荷试验单桩竖向静载荷试验试验装置试验装置试验装置试验装置vv锚桩横梁反
34、力装置：反力、稳压、观测锚桩横梁反力装置：反力、稳压、观测锚桩横梁反力装置：反力、稳压、观测锚桩横梁反力装置：反力、稳压、观测锚桩锚桩次梁次梁试桩试桩主梁主梁千斤顶千斤顶百分表百分表基准桩基准桩基准梁基准梁31地基与基础工程地基与基础工程锚桩锚桩 桁架法桁架法,2400,2400吨吨4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定32地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定33地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定vv试验加载及观测技术要点：试验加载及观测技术要点：试验加载及观测技术要点：试验加载及观测技术要点：加载方式
35、：加载方式：加载方式：加载方式：多采用慢速维持荷载法；多采用慢速维持荷载法；分级加荷：分级加荷：分级加荷：分级加荷：不小于不小于不小于不小于8 8级，每级加载量宜为预估级，每级加载量宜为预估级，每级加载量宜为预估级，每级加载量宜为预估极限荷载的极限荷载的极限荷载的极限荷载的1/81/101/81/10。沉降观测沉降观测沉降观测沉降观测：每级加载后，第每级加载后，第每级加载后，第每级加载后，第5 5、1010、1515分钟各测读一次，分钟各测读一次，分钟各测读一次，分钟各测读一次，以后每隔以后每隔以后每隔以后每隔1515分钟读一次，累计一小时后每隔分钟读一次，累计一小时后每隔分钟读一次，累计一小
36、时后每隔分钟读一次，累计一小时后每隔半小时读一次。半小时读一次。半小时读一次。半小时读一次。在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于每小时内小于每小时内小于每小时内小于0.1mm0.1mm时可视为稳定时可视为稳定时可视为稳定时可视为稳定.然后施加然后施加然后施加然后施加下一级荷载。下一级荷载。下一级荷载。下一级荷载。34地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定vv终止加载条件：终止加载条件：终止加载条件：终止加载条件：某级荷载下，某级荷
37、载下，某级荷载下，某级荷载下，s sn+1n+1/s sn n55；s sn+1n+1/s sn n22，且经，且经，且经，且经2424小时仍未达到稳定；小时仍未达到稳定；小时仍未达到稳定；小时仍未达到稳定；达到反力装置提供的极限。达到反力装置提供的极限。达到反力装置提供的极限。达到反力装置提供的极限。补充：补充：Q-sQ-s曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过顶总沉降量超过40mm40mm。25m25m以上的非嵌岩桩，以上的非嵌岩桩，Q-sQ-s曲线呈缓变型时，桩曲线呈缓变型时，桩顶总沉降量大于顶总沉降量大于6080mm6080mm。在特
38、殊条件下，可根据具体要求加载至桩顶总在特殊条件下，可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于沉降量大于100mm100mm。35地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定vv单桩极限承载力确定：单桩极限承载力确定：单桩极限承载力确定：单桩极限承载力确定：建筑桩基规范建筑桩基规范建筑桩基规范建筑桩基规范JGJ 94-94 JGJ 94-94 规定了规定了规定了规定了QQukuk的确定方法：的确定方法：的确定方法：的确定方法：据据据据Q-SQ-S曲线曲线曲线曲线，取，取，取，取陡降段陡降段陡降段陡降段起点的荷载值；起点的荷载值；起点的荷载值；起点的荷载值；据沉降量：据沉
39、降量：据沉降量：据沉降量：曲线曲线曲线曲线呈缓变型呈缓变型呈缓变型呈缓变型时时时时,一般取沉降量一般取沉降量一般取沉降量一般取沉降量s=4060mms=4060mm对对对对应的荷载为应的荷载为应的荷载为应的荷载为QQu u。大直径桩取。大直径桩取。大直径桩取。大直径桩取S=S=（0.030.030.06)d0.06)d对应荷载值，细长桩，取对应荷载值，细长桩，取对应荷载值，细长桩，取对应荷载值，细长桩，取S S606080mm 80mm。因因因因s sn+1n+1/s sn n22，且经，且经，且经，且经24h24h仍未稳定而停止加仍未稳定而停止加仍未稳定而停止加仍未稳定而停止加载时，取前一级
40、荷载作为载时，取前一级荷载作为载时，取前一级荷载作为载时，取前一级荷载作为QQu u 。slog tslog t 沉降速率法，取曲线尾部明显向下弯曲的沉降速率法，取曲线尾部明显向下弯曲的沉降速率法，取曲线尾部明显向下弯曲的沉降速率法，取曲线尾部明显向下弯曲的前一级荷载作为前一级荷载作为前一级荷载作为前一级荷载作为QQu u。36地基与基础工程地基与基础工程单桩极限承载力标准值的确定：单桩极限承载力标准值的确定：4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定37地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值/设计值的确定：设
41、计值的确定：按按建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范Ra=QU/2按按建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范(94)3根以下的群桩：根以下的群桩：R=Quk/sp超超3根非端承桩：根非端承桩：R=spQuk/sp+cQuk/c建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范(08)变化较大，自学！变化较大，自学！38地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定39地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定uu4.3.2.3 4.3.2.3 静力触探法静力触探法静力触探法静力触探法vv基础设计等级为丙级的建筑，可采用静力触探及标基础设计等级为丙级的
42、建筑，可采用静力触探及标基础设计等级为丙级的建筑，可采用静力触探及标基础设计等级为丙级的建筑，可采用静力触探及标准贯入试验参数确定准贯入试验参数确定准贯入试验参数确定准贯入试验参数确定单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值。vv静力触探参数：静力触探参数：静力触探参数：静力触探参数：比贯入阻力：比贯入阻力：比贯入阻力：比贯入阻力：p psasa端阻力：端阻力：端阻力：端阻力：q qpapa侧阻力：侧阻力：侧阻力：侧阻力：q qsasavv式中式中式中式中q qpa pa、q qsiasia桩端阻力、桩侧阻力标准值。桩端阻力、桩侧阻力标准值。桩端阻力、桩
43、侧阻力标准值。桩端阻力、桩侧阻力标准值。40地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定uu4.3.2.4 4.3.2.4 经验公式法经验公式法经验公式法经验公式法 以下公式为以下公式为以下公式为以下公式为建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范(94)(94)推荐推荐推荐推荐vv一般预制桩或中小直径灌注桩一般预制桩或中小直径灌注桩一般预制桩或中小直径灌注桩一般预制桩或中小直径灌注桩(桩径桩径桩径桩径 800mm)800mm)：式中：式中：式中：式中：q qsik sik 桩侧第桩侧第桩侧第桩侧第i i层土的极限侧阻力标准值，可查层土的极
44、限侧阻力标准值，可查层土的极限侧阻力标准值，可查层土的极限侧阻力标准值，可查规范表取值；规范表取值；规范表取值；规范表取值；q qpk pk 极限端阻力标准值。极限端阻力标准值。极限端阻力标准值。极限端阻力标准值。41地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定vv大直径灌注桩大直径灌注桩大直径灌注桩大直径灌注桩(桩径桩径桩径桩径 800mm)800mm)：需要考虑桩侧、桩端阻力的尺寸效应；需要考虑桩侧、桩端阻力的尺寸效应；需要考虑桩侧、桩端阻力的尺寸效应；需要考虑桩侧、桩端阻力的尺寸效应；侧阻：砂土成孔，应力松弛致侧阻下降；侧阻：砂土成孔，应力松弛致侧阻下降；
45、侧阻：砂土成孔，应力松弛致侧阻下降；侧阻：砂土成孔，应力松弛致侧阻下降；端阻：随桩径增大，极限端阻下降。端阻：随桩径增大，极限端阻下降。端阻：随桩径增大，极限端阻下降。端阻：随桩径增大，极限端阻下降。式中：式中：式中：式中：sisi p p 大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，查表取值。查表取值。42地基与基础工程地基与基础工程式中：式中：Qsk、Qrk、Qpk分分别别为为土土的的总总极极限限侧侧阻阻力力、嵌嵌岩岩段段总总极极限限侧侧阻力、总极限端阻力标准值；阻力、总极限端阻力标准值；si 覆覆盖盖层层第第i层层土土的的侧侧阻阻力力发发挥挥系系数数；当当桩桩的的长长
46、径径比比 l/d 30，桩桩端端置置于于新新鲜鲜或或微微风风化化硬硬质质岩岩中中且且桩桩底底无无沉沉渣渣时时，对对于于粘粘性性土土、粉粉土土、取取si=0.8，对对于于砂砂类类土土及及碎碎石石类类土土，取取si=0.7；对于其他情况，取；对于其他情况，取si=1；s、p嵌岩断测阻和端阻修正系数。嵌岩断测阻和端阻修正系数。4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定v嵌岩桩嵌岩桩43地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定uu4.3.2.5 4.3.2.5 根据土的抗剪强度指标确定根据土的抗剪强度指标确定根据土的抗剪强度指标确定根据土的抗剪强度指标确定vv
47、极限端阻：将桩视为刚性深基础计算；极限端阻：将桩视为刚性深基础计算；极限端阻：将桩视为刚性深基础计算；极限端阻：将桩视为刚性深基础计算；vv极限侧阻：单位面积侧阻极限侧阻：单位面积侧阻极限侧阻：单位面积侧阻极限侧阻：单位面积侧阻 桩身侧面积桩身侧面积桩身侧面积桩身侧面积44地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定n4.3.34.3.3单桩竖向抗拔承载力的确定单桩竖向抗拔承载力的确定自学自学uu影响单桩抗拔承载力的因素：影响单桩抗拔承载力的因素：影响单桩抗拔承载力的因素：影响单桩抗拔承载力的因素：vv桩的几何特性：桩长、断面形状、尺寸等桩的几何特性：桩长、断面
48、形状、尺寸等桩的几何特性：桩长、断面形状、尺寸等桩的几何特性：桩长、断面形状、尺寸等vv桩身自重；桩身自重；桩身自重；桩身自重；vv桩的材料特性，如材料类型、桩身强度；桩的材料特性，如材料类型、桩身强度；桩的材料特性，如材料类型、桩身强度；桩的材料特性，如材料类型、桩身强度；vv桩侧土特性，如土的类别、软硬密实程度桩侧土特性，如土的类别、软硬密实程度桩侧土特性，如土的类别、软硬密实程度桩侧土特性，如土的类别、软硬密实程度uu确定单桩抗拔力的主要方法确定单桩抗拔力的主要方法确定单桩抗拔力的主要方法确定单桩抗拔力的主要方法vv单桩抗拔静载试验确定单桩抗拔静载试验确定单桩抗拔静载试验确定单桩抗拔静载
49、试验确定vv经验公式法经验公式法经验公式法经验公式法vv按桩身材料强度确定按桩身材料强度确定按桩身材料强度确定按桩身材料强度确定45地基与基础工程地基与基础工程4.3 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定n4.3.44.3.4单桩、基桩竖向承载力单桩、基桩竖向承载力特征值特征值的确定的确定uu地基与基础设计规范地基与基础设计规范地基与基础设计规范地基与基础设计规范(02)(02)：vv单桩单桩单桩单桩极限承载力极限承载力极限承载力极限承载力 标准值标准值标准值标准值 特征值特征值特征值特征值vv单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷单桩竖向承载力特
50、征值应通过单桩竖向静载荷单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。同一条件下试桩数量，不宜少于总试验确定。同一条件下试桩数量，不宜少于总试验确定。同一条件下试桩数量，不宜少于总试验确定。同一条件下试桩数量，不宜少于总桩数的桩数的桩数的桩数的1%1%，且不应少于，且不应少于，且不应少于，且不应少于3 3根。根。根。根。vv地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定力触探及标贯试验参数确定力触探及标贯试验参数确定力触探及标贯试验参数确定R Ra a。