桩的竖向承载力解读课件.ppt

《桩的竖向承载力解读课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桩的竖向承载力解读课件.ppt（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 4.桩基础1 1、什么是桩基础？什么情况下使用桩基础？什么是桩基础？什么情况下使用桩基础？2 2、桩与承台的作用桩与承台的作用？3 3、桩基础的特点、桩基础的特点？4 4、摩擦型桩与摩擦桩、端承型桩与端承桩、摩擦型桩与摩擦桩、端承型桩与端承桩、挤土桩与非挤土桩。挤土桩与非挤土桩。5 5、高承台桩基础与低承台桩基础。、高承台桩基础与低承台桩基础。请回答：请回答：2023/2/51 4.桩基础2 4.桩基础4.3 4.3 单桩单桩竖向竖向承载力承载力n承载机理承载机理 荷载荷载桩压缩桩压缩侧摩阻消耗荷载侧摩阻消耗荷载桩底阻力桩底阻力桩顶桩顶荷载全部桩端阻承担荷载全部桩端阻承担持力层破坏持力层破坏

2、。此时桩顶所承受的荷载就是此时桩顶所承受的荷载就是极限承载力极限承载力。n土对桩的支撑力土对桩的支撑力 桩侧摩阻力和桩端阻力：桩侧摩阻力和桩端阻力：何种为主，与桩身压缩量有关。何种为主，与桩身压缩量有关。n桩的桩的荷载传递过程荷载传递过程实质上就是实质上就是桩侧摩阻力与桩端桩侧摩阻力与桩端阻力逐步发挥的过程。阻力逐步发挥的过程。4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 单单单单桩桩桩桩轴向轴向轴向轴向荷载荷载荷载荷载的的的的传递传递传递传递机理机理机理机理2023/2/52 4.桩基础3 4.桩基础n 桩上部侧阻先于下部侧阻，桩上部侧阻先于下部侧阻，侧阻侧阻先于端阻发挥，发挥程度与桩先于

3、端阻发挥，发挥程度与桩土相对位移相关；土相对位移相关；侧阻充分发挥桩土相对位移值：侧阻充分发挥桩土相对位移值：粘性土：粘性土：4 46mm6mm；砂土：砂土：6 610mm10mm；端阻充分发挥桩底极限位移值：端阻充分发挥桩底极限位移值：砂类土砂类土:(0.08:(0.080.1)0.1)d d；粘性土：粘性土：0.250.25d d，硬粘土，硬粘土 0.1 0.1d d。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。桩侧阻与桩端阻存在深度效应。4.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递机理机理图图4.11 4.11 桩身荷载传递桩身荷载传递 (a)摩擦桩；摩擦桩；(b)端承桩端承桩2023/2/53 4

4、.桩基础 桩侧摩阻力发挥作用的程度与桩和桩土间的相对位桩侧摩阻力发挥作用的程度与桩和桩土间的相对位移有关，对于摩擦桩，当桩顶有竖向压力移有关，对于摩擦桩，当桩顶有竖向压力Q Q时，桩顶位移时，桩顶位移为为s s0 0。s s0 0由两部分组成：一部分为桩端的下沉量由两部分组成：一部分为桩端的下沉量s sp p（包括（包括桩端土体的压缩量和桩尖刺入桩端土层而引起的整个桩身桩端土体的压缩量和桩尖刺入桩端土层而引起的整个桩身的位移），另一部分为桩身在轴向力作用下产生的压缩变的位移），另一部分为桩身在轴向力作用下产生的压缩变形形s ss s。s s0 0=s sp p+s+ss s4.3.1 4.3.

5、1 桩的荷载传递桩的荷载传递机理机理n侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布2023/2/54 4.桩基础N(z)N(z)+dN(z)qs(z)udzxx qs(z)udzQlzdzs0sp qs(z)qpz取微取微桩桩段上力的平衡段上力的平衡条件，可得到条件，可得到桩侧桩侧阻阻力力q qs s与与桩桩身身轴轴力力N(zN(z)的关系：的关系：桩桩荷荷载传递载传递的的基本微分方程基本微分方程4.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递机理机理n侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布2023/2/55 4.桩基础N0zN0=QQp=NlQsqs0zqs(z)s0zs0spss测测出出桩顶竖桩顶竖

6、向位移向位移s s0 0后，后，可利用上述已可利用上述已测轴测轴力分力分布曲布曲线线N(zN(z)计计算出算出桩桩端端位移和任意深度位移和任意深度处桩处桩截截面的位移面的位移s(zs(z)，即：，即：桩桩身截面位移身截面位移s(zs(z)：4.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递机理机理n侧阻力沿桩身的分布侧阻力沿桩身的分布2023/2/56 4.桩基础n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素 根据桩的长径比，桩可分为短桩（根据桩的长径比，桩可分为短桩（L/dL/d10)10)、中长、中长桩（桩（L/dL/d10)10)、长桩（、长桩（L/dL/d40)40)和超长桩（和超长桩（L/d

7、L/d100)100)。澳大利亚学者澳大利亚学者PoulosPoulos等运用弹性理论来分析桩基，等运用弹性理论来分析桩基，结果表明竖向受压时桩的荷载传递有以下规律：结果表明竖向受压时桩的荷载传递有以下规律：桩端土与桩侧土的相对刚度桩端土与桩侧土的相对刚度 有关有关。定义为桩端土与桩侧土的压缩模量或变形模量之定义为桩端土与桩侧土的压缩模量或变形模量之比比Eb/Es。其值越大，说明桩端土抵抗变形的能力强于桩侧其值越大，说明桩端土抵抗变形的能力强于桩侧土。土。越小，桩身轴力沿深度衰减越快，即传递到桩端越小，桩身轴力沿深度衰减越快，即传递到桩端的荷载越小。的荷载越小。当当 =0 =0时，荷载全部由桩

8、侧阻力承担时，荷载全部由桩侧阻力承担,属于摩擦桩。属于摩擦桩。4.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递机理机理2023/2/57 4.桩基础桩与桩侧土的相对刚度桩与桩侧土的相对刚度 定义为桩与桩侧土的压缩模量或变形模量之定义为桩与桩侧土的压缩模量或变形模量之比。当比。当 增大，桩端阻力也增大；反之桩端阻增大，桩端阻力也增大；反之桩端阻力分担的荷载比例降低。对于力分担的荷载比例降低。对于 1010的中长桩，的中长桩，桩端阻力接近于零。这说明对于碎石桩、灰土桩等桩端阻力接近于零。这说明对于碎石桩、灰土桩等低刚度桩组成的基础，应按复合地基原理设计。低刚度桩组成的基础，应按复合地基原理设计。n

9、 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素2023/2/58 4.桩基础n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素 桩端扩底直径与桩身直径之比桩端扩底直径与桩身直径之比D/dD/d：D/d越大，桩端阻力分担的荷载比越大。越大，桩端阻力分担的荷载比越大。对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比对扩底桩，增大扩底直径与桩身直径之比D/d，桩，桩端分担的荷载可以提高。端分担的荷载可以提高。2023/2/59 4.桩基础 随长径比随长径比 增大而减小，桩身下部侧阻增大而减小，桩身下部侧阻的发挥也相应降低。的发挥也相应降低。当桩长较大时，桩端土的性质对荷载传递的影当桩长较大时，桩端土的性质对荷载传递的影响较小，荷

10、载主要由桩侧的摩阻力分担。当桩很长响较小，荷载主要由桩侧的摩阻力分担。当桩很长时，则不论桩端土刚度多大端阻均可忽略不计，时，则不论桩端土刚度多大端阻均可忽略不计，荷载全部由桩侧阻力分担。因此，很长的桩实际上荷载全部由桩侧阻力分担。因此，很长的桩实际上总是摩擦桩此种情况下，用扩大桩端直径来提高总是摩擦桩此种情况下，用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的。承载力是徒劳的。n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素2023/2/510 4.桩基础深度效应深度效应侧阻深度效应侧阻深度效应侧阻随深度增大而增加，但当桩入侧阻随深度增大而增加，但当桩入土深达某一临界深度后，侧阻就不随深度增加了。这土深达某一临界深

11、度后，侧阻就不随深度增加了。这个现象称为侧阻深度效应。个现象称为侧阻深度效应。端阻也存在深度效应现象。当桩端入土深度现象增加，端阻也存在深度效应现象。当桩端入土深度现象增加，而大于该深度后则保持恒值不变，这一深度称为端阻而大于该深度后则保持恒值不变，这一深度称为端阻的临界深度，它随持力层密度的提高，上覆荷载的减的临界深度，它随持力层密度的提高，上覆荷载的减小而增大。小而增大。n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素2023/2/511 4.桩基础综上所述，可归纳为以下几点：综上所述，可归纳为以下几点：1 1、荷载增加时，桩身上部侧阻先于下部侧阻发挥作用。荷载增加时，桩身上部侧阻先于下部侧阻发挥

12、作用。2 2、一般情况下，侧阻先于端阻发挥作用。一般情况下，侧阻先于端阻发挥作用。3 3、工作荷载作用下，对于一般摩擦型桩，侧阻发挥作用的工作荷载作用下，对于一般摩擦型桩，侧阻发挥作用的比例明显高于端阻发挥作用的比例。比例明显高于端阻发挥作用的比例。4 4、对于对于l l/d/d较大的桩，即使桩端持力层为岩层或坚硬土层，较大的桩，即使桩端持力层为岩层或坚硬土层，桩端阻很小，也可忽略成摩擦桩。桩端阻很小，也可忽略成摩擦桩。n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素2023/2/512 4.桩基础 上述理论分析结果表明，为了有效地发挥桩的上述理论分析结果表明，为了有效地发挥桩的承载性能和取得良好的经

13、济效益，设计时应根据土承载性能和取得良好的经济效益，设计时应根据土层的分布性质并注意桩的荷载传递特性，合理确定层的分布性质并注意桩的荷载传递特性，合理确定桩长、桩径和桩端持力层。桩长、桩径和桩端持力层。n 影响荷载传递的因素影响荷载传递的因素2023/2/513 4.桩基础n 桩侧极限摩阻力的确定桩侧极限摩阻力的确定桩侧单位面积的极限摩阻力取决于桩土间的剪切桩侧单位面积的极限摩阻力取决于桩土间的剪切强度。按库仑强度理论得知强度。按库仑强度理论得知:（4747）式中：式中：桩侧单位面积的极限摩阻力（桩桩侧单位面积的极限摩阻力（桩土间剪切面上的抗剪强度）（土间剪切面上的抗剪强度）（kPakPa）；

14、）；土的水平应力及竖向应力（土的水平应力及竖向应力（KPaKPa）；）；桩、土间的粘结力桩、土间的粘结力(KPa)(KPa)及摩擦角；及摩擦角；土的侧压力系数。土的侧压力系数。2023/2/514 4.桩基础n 桩底极限阻力的确定桩底极限阻力的确定 把桩作为深埋基础，在做了某些假定的前提下，运用极限平衡理论，导出地基极限荷载（即桩底极限阻力）的理论公式：（410）式中：桩底地基单位面积的极限荷载（kPa）；与桩底形状有关的系数；承载力系数，均与土的内摩擦角有关；桩底平面以上土的平均容重（KN/m3）；桩的入土深度(m)。2023/2/515 4.桩基础16 4.桩基础单桩竖向承载力的确定取决于

15、两方面：单桩竖向承载力的确定取决于两方面：n 地层的支撑力地层的支撑力n 桩身材料强度桩身材料强度 如按桩的载荷试验确定，则以兼顾到了两如按桩的载荷试验确定，则以兼顾到了两个方面。个方面。一般说来，桩的承载力主要由前者决定；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、材料强度往往不能充分利用，只有对端承桩、超长桩以及超长桩以及桩桩身质量有缺陷的桩，才可能由身质量有缺陷的桩，才可能由桩桩身材料强度控制桩的承载能力。身材料强度控制桩的承载能力。4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/516 4.桩基础n单桩竖向承载力分析单桩竖向承载

16、力分析 作用于桩顶的竖向荷载作用于桩顶的竖向荷载Q是由桩侧土的总摩阻是由桩侧土的总摩阻力力Qs和和桩桩端土的端阻力端土的端阻力Qb共同承担。共同承担。Q Qs Qb 当桩顶荷载加大至极限值时，当桩顶荷载加大至极限值时，Q uQsu QPu Q u称为单桩竖向抗压极限承载力称为单桩竖向抗压极限承载力(kN)；Qsu为单桩总极限摩侧阻力为单桩总极限摩侧阻力(kN)；Qbu则为单桩总极限端阻力则为单桩总极限端阻力(kN)。4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定单桩单桩竖向承载力特征值：竖向承载力特征值：Ra=QU/KK安全系数安全系数,常取常取22023/2/517 4.桩基础

17、 我国确定桩的承载力的方法有两种：根据建我国确定桩的承载力的方法有两种：根据建筑地基基础设计规范（筑地基基础设计规范（GB 50007-2002GB 50007-2002）方法；）方法；根据建筑桩基技术规范（根据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008JGJ94-2008）。桩的）。桩的承载力包括单桩竖向承载力、群桩竖向承载力和桩承载力包括单桩竖向承载力、群桩竖向承载力和桩的水平承载力。的水平承载力。4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/518 4.桩基础n 按桩周土的支承能力确定按桩周土的支承能力确定 现将现将建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范中推荐的

18、几种主要中推荐的几种主要方法介绍如下：方法介绍如下：由试验结果可绘出桩顶荷载和桩顶沉降关系曲线，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。承载力。4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定竖向抗压静载试验确定竖向抗压静载试验确定2023/2/519 4.桩基础20 4.桩基础竖向抗压静载试验确定竖向抗压静载试验确定特点：特点：是评价单桩承载力是评价单桩承载力最为直观最为直观和和可靠可靠的方法。的方法。基本原则基本原则 桩数：桩数：不宜小于不宜小于总数总数1，不少于，不少于3根

19、；根；时间：时间：对于预制桩，桩设置后开始载荷试验所需的对于预制桩，桩设置后开始载荷试验所需的间歇时间：间歇时间：对于对于砂类土砂类土不得少于不得少于7天天；粉土和粘性粉土和粘性土土不得少于不得少于15天天，饱和软粘土饱和软粘土不得少于不得少于25天天。4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/520 4.桩基础21 4.桩基础 试验装置及方法试验装置及方法试验装置试验装置：加荷系统：包括加力装置和反力装加荷系统：包括加力装置和反力装置、置、位移观测系统位移观测系统 测试方法：测试方法：分级（开始阶段分级（开始阶段1/51/8倍预估破坏荷倍预估破坏荷载，终了阶段

20、载，终了阶段1/101/15）慢速维持荷载法。）慢速维持荷载法。图图4.18 静载实验装置静载实验装置4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/521 4.桩基础22 4.桩基础直接堆载直接堆载锚桩反力梁法锚桩反力梁法 锚桩d=1.8m横梁：横梁：1.7m2.7m 反力装置反力装置4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/522 4.桩基础2023/2/523 4.桩基础锚桩法静载试验2023/2/524 4.桩基础锚桩法静载试验2023/2/525 4.桩基础26 4.桩基础每级荷载大小每级荷载大小 分级（初始阶段：每级荷载为分

21、级（初始阶段：每级荷载为1/51/8倍预估破坏荷载，倍预估破坏荷载，终了阶段终了阶段1/101/15）。）。测读沉降时间测读沉降时间 在每级荷载施加后第一个小时内，按在每级荷载施加后第一个小时内，按5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔测读一次，以后每隔30min测读一次，直至沉降测读一次，直至沉降稳定为止。稳定为止。稳定标准稳定标准 每级荷载下桩顶沉降量小于每级荷载下桩顶沉降量小于0.1mm/h，并连续出现两次。，并连续出现两次。慢速维持荷载法慢速维持荷载法4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/526 4.桩基础27 4.桩基础某级荷载下，某级

22、荷载下，桩顶沉降量桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的为前一级荷载下沉降量的5倍倍；某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2倍倍，且经且经24h尚未达到相对稳定；尚未达到相对稳定；已达到锚桩已达到锚桩最大抗拔力最大抗拔力或压重平台的或压重平台的最大重量时最大重量时。终止条件终止条件每级卸载为加载时的两倍。每级卸载为加载时的两倍。卸载时，每级荷载维持卸载时，每级荷载维持1h，按第，按第15、30、60min测读桩顶测读桩顶沉降量；卸载至零后测读桩顶残余沉降量，维持沉降量；卸载至零后测读桩顶残余沉降量，维持3h，测，测读时间为第读时间为第15、30

23、min，以后每隔，以后每隔30min测读一次。测读一次。卸载观测卸载观测4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/527 4.桩基础28 4.桩基础 试验成果处理试验成果处理极限荷载确定极限荷载确定 按沉降随荷载的变化特征确定按沉降随荷载的变化特征确定 对陡降型对陡降型Q-s曲线，取曲线发生明显曲线，取曲线发生明显 陡降的起始点所对应的荷载为陡降的起始点所对应的荷载为Qu 由沉降量确定由沉降量确定Qu 对缓变型对缓变型Q-s曲线，可取曲线，可取s=40mm 对应的荷载值为对应的荷载值为Qu。大直径桩可取。大直径桩可取 s=0.030.06d对应的荷载值对应的荷载

24、值(大桩取大桩取 低值，小桩取高值低值，小桩取高值)，细长桩，细长桩(l/d 80)可取可取s=6080mm对应的荷载。对应的荷载。沉降速率法沉降速率法s-lgt法法 取破坏荷载的前一级荷载取破坏荷载的前一级荷载图图4.14.12 2 单桩单桩Q-s曲线曲线4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/528 4.桩基础 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 （1）单桩承载力的一般表达式）单桩承载力的一般表达式 单单桩桩净净极限极限承载力承载力等于等于桩底桩底总总极限阻力极限阻力与与桩侧桩侧总总极限摩阻力极限摩阻力之之和和减去桩的重量减去桩的重量；单桩轴向容

25、许承载力为桩的极限阻力除以安；单桩轴向容许承载力为桩的极限阻力除以安全系数。全系数。单桩承载力特征值为：单桩承载力特征值为：2023/2/529 4.桩基础 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 （2）粘性土中单桩的承载力）粘性土中单桩的承载力v 对于正常固结、弱固结或灵敏粘性土中的桩：对于正常固结、弱固结或灵敏粘性土中的桩：式中右侧两项分别与式中右侧两项分别与 和和 对应。对应。式中：式中：应为桩底以上应为桩底以上3倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）倍桩径至桩底以下一倍桩径（或桩宽）范围内土的范围内土的不排水抗剪强度平均值不排水抗剪强度平均值，可按实验结果取值。对钻，可按实验结果取值

26、。对钻孔桩，裂隙粘土的孔桩，裂隙粘土的 可取三轴不排水抗剪强度的可取三轴不排水抗剪强度的0.75倍。倍。2023/2/530 4.桩基础 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 为塑性力学理论（土的不排水内摩擦角为塑性力学理论（土的不排水内摩擦角 ）确定的深基础地基承载力系数，当长径比）确定的深基础地基承载力系数，当长径比 时，时，。为桩土间的为桩土间的附着力附着力，等于，等于附着力因数附着力因数与与 不不排水抗剪强度平均值排水抗剪强度平均值 相乘。相乘。对于软粘土对于软粘土 或更大，但随或更大，但随 的增大而降低。的增大而降低。对于全长打入硬粘土中的桩，当桩长对于全长打入硬粘土中的桩，

27、当桩长2023/2/531 4.桩基础 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 打入桩穿过上部其他土层时，上层土被桩拖带进打入桩穿过上部其他土层时，上层土被桩拖带进入下卧硬粘土层而影响其入下卧硬粘土层而影响其 ，这种现象称为涂抹作用。，这种现象称为涂抹作用。当进入硬涂层的长度当进入硬涂层的长度 ，上部为砂、砾，上部为砂、砾，上部为软土上部为软土 。不属于上述。不属于上述情况者，取情况者，取0.7.对于打入桩，对于打入桩，取值不得超过取值不得超过100kPa。对于钻。对于钻孔桩，孔桩，取值还不成熟，平均取取值还不成熟，平均取0.45.对于扩底桩，桩底以上对于扩底桩，桩底以上2倍桩身直径范围

28、内的附倍桩身直径范围内的附着力不考虑，即取着力不考虑，即取 。2023/2/532 4.桩基础【例【例4-1】承台底面下长度】承台底面下长度12.5m的预制桩截面为的预制桩截面为350mm350mm，打穿厚度，打穿厚度 的淤泥质土（以重塑试样的淤泥质土（以重塑试样测定的测定的 ），进入硬塑黏土的长度），进入硬塑黏土的长度 ，取黏，取黏土的土的 ，试计算试计算单桩承载力特征值。，试计算试计算单桩承载力特征值。【解】【解】，故取，故取 对于硬黏土对于硬黏土 取安全系数为取安全系数为2，则单桩承载力特征值为：，则单桩承载力特征值为：2023/2/533 4.桩基础 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强

29、度指标确定 （2）粘性土中单桩的承载力）粘性土中单桩的承载力v 对于超固结或非灵敏粘性土中的桩：对于超固结或非灵敏粘性土中的桩：为桩侧厚为为桩侧厚为 的第的第i层土的有效自重压力平均值；层土的有效自重压力平均值；（3）粘性土中单桩的承载力）粘性土中单桩的承载力（略）（略）2023/2/534 4.桩基础GB50007-2012确定单桩承载力特征值确定单桩承载力特征值Ra(1)(1)单桩应单桩应Ra通过单桩竖向静载荷试验确定通过单桩竖向静载荷试验确定;(2)(2)丙级建筑物桩基，可采用静力触探、标贯试验确定；丙级建筑物桩基，可采用静力触探、标贯试验确定；(3)(3)初步设计可按下式估算初步设计可

30、按下式估算:(4)(4)桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中:4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定 经验公式法经验公式法 利利用用经经验验公公式式确确定定单单桩桩承承载载力力的的方方法法是是种种沿沿用用多多年年的的传传统统方方法法。这这种种方方法法适适用用于于各各种种类类型型的的桩桩，并并用用极极限限设设计计的的形形式式表示。表示。2023/2/535 4.桩基础【例【例4-2】承台底面下长度】承台底面下长度12.5m的预制桩截面为的预制桩截面为350mm350mm，打穿厚度，打穿厚度 的淤泥质土，进入硬塑黏的淤泥质土，进入硬塑黏土的长度土的长度

31、 ，设淤泥的，设淤泥的 ，硬塑黏土，硬塑黏土 试计算试计算单桩承载力特征值。试计算试计算单桩承载力特征值。2023/2/536 4.桩基础37 4.桩基础 打入桩打入桩 li 承台底面或局部（最大）冲刷线以下各土层的厚度；承台底面或局部（最大）冲刷线以下各土层的厚度；i 与与li对应的桩侧各土层的单位面积极限摩阻力；对应的桩侧各土层的单位面积极限摩阻力；A 桩底面积；桩底面积；R 桩底处土的极限承载力；桩底处土的极限承载力；i、振动下沉对桩侧摩阻力与桩端阻力的影响系数。振动下沉对桩侧摩阻力与桩端阻力的影响系数。n 按经验公式确定（路桥）按经验公式确定（路桥）4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载

32、力确定单桩竖向承载力确定2023/2/537 4.桩基础38 4.桩基础钻孔灌注桩钻孔灌注桩 u 桩周长，桩周长，(旋转钻增大旋转钻增大35cm；冲击钻增大；冲击钻增大 510cm；冲抓钻增大；冲抓钻增大1020cm)；考虑基桩长径比的修正系数；考虑基桩长径比的修正系数；m0 清底系数；清底系数；0 桩端处土的容许承载力；桩端处土的容许承载力；h 桩底埋深，有冲刷时从一般冲刷线算起，取值应桩底埋深，有冲刷时从一般冲刷线算起，取值应40m；A 按按设计直径设计直径计算。计算。n 按经验公式确定（路桥）按经验公式确定（路桥）4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/

33、538 4.桩基础39 4.桩基础 柱桩：柱桩：c1,c2 视清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数；视清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数；U 桩身嵌入基岩部分的截面周长，对于钻孔桩和管桩身嵌入基岩部分的截面周长，对于钻孔桩和管 柱按柱按设计直径设计直径采用；采用；Ra 天然湿度岩石单轴极限抗压强度天然湿度岩石单轴极限抗压强度(试件高径比相试件高径比相 等，直径等，直径710cm)。n 按经验公式确定（路桥）按经验公式确定（路桥）4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/539 4.桩基础40 4.桩基础原理：原理：在桩顶施加动荷载，使桩身产生加速度和土阻在

34、桩顶施加动荷载，使桩身产生加速度和土阻尼等效应，通过设置于桩顶的传感器量测此动力响应尼等效应，通过设置于桩顶的传感器量测此动力响应信号（如位移、速度或加速度），据此分析确定桩身信号（如位移、速度或加速度），据此分析确定桩身完整性或承载力。完整性或承载力。高应变法：高应变法：一般以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间一般以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间产生相对位移，从而分析对桩的外来抗力，可产生相对位移，从而分析对桩的外来抗力，可同时测同时测定桩身完整性与承载力定桩身完整性与承载力。低应变法：低应变法：施加的荷载远小于桩的使用荷载，不足以施加的荷载远小于桩的使用荷载，不足以使桩产生相对位移，而只通过应

35、力波的反射和传播，使桩产生相对位移，而只通过应力波的反射和传播，主要用以检测桩身砼质量主要用以检测桩身砼质量。按动力试桩法确定按动力试桩法确定 4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/540 4.桩基础n 按桩身材料强度确定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，计为插在土中的受压杆件，在轴向压力作用下，计算算桩桩身轴力受压强度时，一般可不考虑弯曲的影身轴力受压强度时，一般可不考虑弯曲的影响，即取稳定系数响，即取稳定系数 1.0 1.0，则其承载力设计值可，则其承载

36、力设计值可用下式确定：用下式确定：4.3.4.3.2 2 单桩竖向承载力确定单桩竖向承载力确定2023/2/541 4.桩基础 按桩身材料强度确定按桩身材料强度确定建工建工 路桥路桥 As 全部纵向钢筋的截面积；2023/2/542 4.桩基础1 1、单桩轴向荷载的传递受哪些因素影响？、单桩轴向荷载的传递受哪些因素影响？2 2、单桩竖向承载力的确定方法有哪些？单桩竖向承载力的确定方法有哪些？请回答请回答：2023/2/543 4.桩基础44 4.桩基础岩石岩石土图图4.4.1414、1 15 5 群桩效应群桩效应 4.4.3 3.3 3 群桩效应群桩效应2023/2/544 4.桩基础 实际工

37、程中，大多的情况并不是由一根桩单独承实际工程中，大多的情况并不是由一根桩单独承担荷载，而是由承台将若干根桩连成一个整体共同承担荷载，而是由承台将若干根桩连成一个整体共同承担外荷载，形成群桩。群桩是一个复杂的传力体系，担外荷载，形成群桩。群桩是一个复杂的传力体系，它的承载性能不同于单桩，具有群桩效应。它的承载性能不同于单桩，具有群桩效应。=群桩基础承载力群桩基础承载力/单桩承载力之和单桩承载力之和4.4.3 3.3 3 群桩效应群桩效应2023/2/545 4.桩基础 对于群桩基础，作用于承台上对于群桩基础，作用于承台上的荷载实际上是由的荷载实际上是由桩桩、承台、承台和和地基地基共同承担的。共同

38、承担的。(一一)端承型群桩基础端承型群桩基础 端承端承桩组桩组成的群成的群桩桩基基础础，竖竖向向荷荷载绝载绝大部分由大部分由桩桩身身传递传递到到桩桩端，端，桩桩底底压压力分布面力分布面积较积较小，各小，各桩桩端的端的压压力可力可认为认为是互不影响的，群是互不影响的，群桩桩基基础础中各中各桩桩的工作状的工作状态态与与单桩单桩的情况的情况基本一致。基本一致。此此时时群群桩桩效效应应系数系数=1=1。4.4.34.4.3竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应2023/2/546 4.桩基础 (二二)摩擦型群桩基础摩擦型群桩基础摩擦桩组成的群桩基摩擦桩组成的群桩基础，主要通过每根桩础，主要通过每根桩的桩

39、侧摩擦力将上部的桩侧摩擦力将上部荷载传递到桩周土及荷载传递到桩周土及桩端土层中。桩端土层中。4.4.34.4.3竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应2023/2/547 4.桩基础4.4.34.4.3竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应 主要随下列因素影响而主要随下列因素影响而变变化。化。桩桩距影响距影响 桩间桩间土土竖竖向位移受相向位移受相邻桩邻桩影响而增大，影响而增大，桩桩土相土相对对位移位移随之减小，使得在相等沉降条件下，群随之减小，使得在相等沉降条件下，群桩侧桩侧阻力阻力发挥值发挥值小小单桩单桩。在在桩桩距很小条件下，即使距很小条件下，即使发发生很大沉降，群生很大沉降，群桩桩中各基中各

40、基桩桩的的侧侧阻阻力也不能得到充分力也不能得到充分发挥发挥。一般情况下，端阻力随一般情况下，端阻力随桩桩距减小而增大，距减小而增大，这这是由于是由于邻桩邻桩的的桩侧桩侧剪剪应应力在力在桩桩端平面上重叠，端平面上重叠，导导致致桩桩端平面的主端平面的主应应力差减小，力差减小，以及以及桩桩端土的端土的侧侧向向变变形受到形受到邻邻校逆向校逆向变变形的制形的制约约而减小所致。而减小所致。其群其群桩桩端阻力因端阻力因挤挤土效土效应应而提高，提高幅度随而提高，提高幅度随桩桩距增大而减小。距增大而减小。2023/2/548 4.桩基础4.4.34.4.3竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应 主要随下列因素影响

41、而主要随下列因素影响而变变化。化。承台影响承台影响 低承台限制了低承台限制了桩桩群上部的群上部的桩桩土相土相对对位移，从而使基位移，从而使基桩桩上上段段侧侧阻力阻力发挥值发挥值降低，即降低，即对侧对侧阻力起阻力起“削弱效削弱效应应”。侧侧阻力阻力的承台效的承台效应应随承台底土体随承台底土体压缩压缩性提高而降低。性提高而降低。对对于低承台，当于低承台，当桩桩与承台与承台宽宽度比度比L/BcL/Bc2 2时时，承台土反力，承台土反力传传布到布到桩桩端平面使主端平面使主应应力差减小，承台力差减小，承台还还具有限制具有限制桩桩土相土相对对位移、减小位移、减小桩桩端端贯贯人人变变形的作用，从而形的作用，

42、从而导导致致桩桩端阻力提高。端阻力提高。承台底地基土愈承台底地基土愈软软，承台效，承台效应应愈小。愈小。2023/2/549 4.桩基础4.4.3 4.4.3 竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应 影响群桩效应的主要因素，影响群桩效应的主要因素，一是群桩自身的几一是群桩自身的几何特征何特征，包括承台的设置方式，包括承台的设置方式(高或低承台高或低承台)、桩距、桩距、桩长、及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数；桩长、及桩长与承台宽度比、桩的排列形式、桩数；二二是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺是桩侧与桩端的土性、土层分布和成桩工艺(挤挤土或非挤土土或非挤土)。群桩效应具体反映于以下几方面群

43、桩效应具体反映于以下几方面群桩的侧阻力、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。沉降及其随荷载的变化、群桩的破坏模式。2023/2/550 4.桩基础4.4.3 4.4.3 竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应 群桩效应一般针对摩擦型群桩。它主要表现群桩效应一般针对摩擦型群桩。它主要表现在在承载力承载力和和沉降沉降两个方面。由于群桩影响而使承两个方面。由于群桩影响而使承载力降低可以用载力降低可以用群桩效应系数群桩效应系数表示，而群桩沉降表示，而群桩沉降的增大可以用的增大可以用沉降比沉降比来表示。

44、采用这两个系数将来表示。采用这两个系数将群桩与单桩的性状进行比较，并以此来评价群桩群桩与单桩的性状进行比较，并以此来评价群桩的工作性能。的工作性能。2023/2/551 4.桩基础（2 2）沉降比）沉降比4.4.3 4.4.3 竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应 群桩效应系数群桩效应系数越小，沉降比越小，沉降比越大。即群桩效应越强，则越大。即群桩效应越强，则群桩承载力越低、沉降越大。群桩承载力越低、沉降越大。和和的定量评价是一个复杂的问题，主要受桩距、桩数、的定量评价是一个复杂的问题，主要受桩距、桩数、土质、土层构造、桩径、桩的类型、桩的排列方式等的影响。土质、土层构造、桩径、桩的类型、桩的

45、排列方式等的影响。2023/2/552 4.桩基础 传统的方法认为，荷载全部由桩承担，承台底地传统的方法认为，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。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，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，随桩群的几何特征变比，从百分之十几直至百分之从百分之十几直至百分之五十以上五十以上。二、承台下土对荷载的分担作用二、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？桩基受荷载后是否考虑承台底面的桩间土分担荷载？4.4.3 4.4.3 竖向荷载下群桩竖向荷载下群桩效应效应2023/2/553 4.桩基础什么是群桩效应？群桩效应系数？什么是群桩效应？群桩效应系数？思考题思考题2023/2/554