第8章-桩基础(09).ppt

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1、第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计1 1、桩基设计原则桩基设计原则2 2、桩及桩基础的分类、桩及桩基础的分类3 3、单桩竖向荷载的传递、单桩竖向荷载的传递4 4、单桩竖向承载力的确定、单桩竖向承载力的确定5 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力6 6、桩基础设计、桩基础设计本章内容简介本章内容简介第第 8 8 章章 桩基础设计桩基础设计1 1、桩基设计原则、桩基设计原则识记：建筑桩基安全等级的概念。识记：建筑桩基安全等级的概念。领会：桩基需进行的计算和验算。领会：桩基需进行的计算和验算。2 2、桩的分类、桩的分类2 2、领会领会：端承型桩与摩擦型桩的

2、概念。：端承型桩与摩擦型桩的概念。1 1、识记：桩的各种分类方法。、识记：桩的各种分类方法。3 3、领会：常用的预制桩与灌注桩的类型及特点。、领会：常用的预制桩与灌注桩的类型及特点。2 2、领会：单桩竖向荷载的传递规律。、领会：单桩竖向荷载的传递规律。3 3、单桩竖向荷载的传递、单桩竖向荷载的传递1 1、识记：桩侧负摩阻力的概念。产生条件、识记：桩侧负摩阻力的概念。产生条件、分布与确定方法分布与确定方法 第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计应用：单桩竖向承载力特征值的确定应用：单桩竖向承载力特征值的确定4 4、单桩竖向承载力的确定、单桩竖向承载力的确定识记：按静载荷试验确定单桩竖向

3、极限承载力标准值识记：按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值 的方法。的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系 确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系 确定大直径桩（确定大直径桩（d800mmd800mm）单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力 标准值的方法。标准值的方法。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计5 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力识记：单桩抗拔极限承载

4、力取值及计算方法。识记：单桩抗拔极限承载力取值及计算方法。领会：影响单桩水平承载力的主要因素。领会：影响单桩水平承载力的主要因素。6 6、桩基础设计、桩基础设计 识记：桩基础的设计步骤。识记：桩基础的设计步骤。领会：计算桩的数量，桩的最小中心距要求，领会：计算桩的数量，桩的最小中心距要求，进行桩基础平面布置。进行桩基础平面布置。应用：桩基础验算，桩承台构造要求及设计计算应用：桩基础验算，桩承台构造要求及设计计算 方法，桩身设计。方法，桩身设计。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计学习目的和要求学习目的和要求 通过本章的学习，了解桩的分类与选型、单桩竖向载荷通过本章的学习，了解桩的分

5、类与选型、单桩竖向载荷传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，了解桩的负摩阻力概念；熟悉桩基础设计与计算的各项内容了解桩的负摩阻力概念；熟悉桩基础设计与计算的各项内容和方法，初步了解桩基础设计与施工技术。和方法，初步了解桩基础设计与施工技术。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计 概概概概 述述述述8.1设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作用下，通过桩土之间的在竖向荷载作用下，通过桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承载力（桩端阻力）来承受和

6、传递上部载力（桩端阻力）来承受和传递上部结构的荷载。结构的荷载。桩的定义桩的定义 桩基础桩基础由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台由设置于岩土中的桩和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共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。基础。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计软 土 层第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计8.1.1桩基础的适用性桩基础的适用性 1.承载力高承载力高 2.沉降量小沉降量小 3.能承受一定的水平荷载和上拨力，稳定性好能承受一定的水平荷载和上拨力，稳定性好 4.可以提高地基基础的刚度、改变其自振频率可以提高地基基础的刚度、改变其自

7、振频率 5.可提高建筑物的抗震能力可提高建筑物的抗震能力 6.便于实现基础工程机械化和工业化便于实现基础工程机械化和工业化 一、桩基础的优点一、桩基础的优点 桩基础的突出优点：桩基础的突出优点：承载力高、变形量小、抗液化、抗拉拔能力强。承载力高、变形量小、抗液化、抗拉拔能力强。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计二、桩基础的适用范围二、桩基础的适用范围(1)(1)水上建筑物；水上建筑物；(2)(2)深持力层深持力层,高地下水位；高地下水位；(3)(3)高层建筑或其它重要的建筑高层建筑或其它重要的建筑物物抗震地基；抗震地基；(4)(4)对沉降非常敏感的建筑对沉降非常敏感的建筑,如如精

8、密仪器。精密仪器。（5 5）地震区，以桩基作为结构）地震区，以桩基作为结构 抗震措施时。抗震措施时。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计4.1.24.1.2桩基设计原则桩基设计原则1.桩基必须是桩基必须是安全适用安全适用的。的。2.桩基设计必须是桩基设计必须是合理合理的。的。3.桩基设计必须是桩基设计必须是经济经济的。的。1.1.承载能力极限状态承载能力极限状态 ：对应于桩基达到最大承载力导致整体：对应于桩基达到最大承载力导致整体 失稳或发生不适于继续承载的变形。失稳或发生不适于继续承载的变形。2.2.正常使用极限状态：正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定对应于桩基

9、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的变形限值或达到耐久性要求的某项 限值。限值。一、桩基设计的基本要求一、桩基设计的基本要求（一）桩基的极限状态（一）桩基的极限状态二、桩基设计原则二、桩基设计原则第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计设计设计等级等级建筑类型建筑类型甲级甲级（1 1）重要建筑物；）重要建筑物；（2 2）3030层以上或高度超过层以上或高度超过100m100m的高层建筑；的高层建筑；（3 3）体型复杂）体型复杂,层数相差超过层数相差超过1010层的高低层层的高低层(含纯地下室含纯地下室)连体建筑；连体建筑；（4 4）2020层以上框架核心筒结构及

10、其他对差异沉降有特殊要求的建筑；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 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；）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 6）对相邻既有工程影响较大的建筑）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级乙级甲级、丙级以外的建筑；甲级、丙级以外的建筑；丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑 。（二）建筑桩基设计等级划分（二）建筑桩基设计等级划分功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大功

11、能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大荷载和刚度分布极为不均，对差异沉降适应能力差荷载和刚度分布极为不均，对差异沉降适应能力差荷载和刚度分布极为不均，对差异沉降适应能力差荷载和刚度分布极为不均，对差异沉降适应能力差场地、环境条件特殊场地、环境条件特殊场地、环境条件特殊场地、环境条件特殊第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计（三）桩基计算规定（三）桩基计算规定1 1 1 1、应根据桩基的使用功能和受理特征分别进行桩基的应根据桩基的使用功能和受理特征分别进行桩基的 竖向承载力竖向承载力和和水平承载力水平承载力计算；计算；2 2 2 2、

12、桩身桩身桩身桩身（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和承台承台承台承台结构结构结构结构 承载力计算；承载力计算；承载力计算；承载力计算；3 3、软弱下卧层软弱下卧层验算；验算；4 4 4 4、坡地、岸边桩基、坡地、岸边桩基、坡地、岸边桩基、坡地、岸边桩基整体稳定性整体稳定性整体稳定性整体稳定性验算；验算；验算；验算；5 5 5 5、抗浮、抗拔桩基的、抗浮、抗拔桩基的、抗浮、抗拔桩基的、抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力抗拔承载力抗拔承载力抗拔承载力（基桩和群桩）验算；（基桩和群桩）验算；（基桩和群桩）验算；（基桩

13、和群桩）验算；6 6 6 6、抗震设防区、抗震设防区、抗震设防区、抗震设防区抗震承载力抗震承载力抗震承载力抗震承载力验算。验算。验算。验算。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计（四）应计算沉降的桩基（四）应计算沉降的桩基（四）应计算沉降的桩基（四）应计算沉降的桩基1 1 1 1、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层 的建筑桩基的建筑桩基的建筑桩基的建筑桩基 ；2 2、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布

14、显著不均匀 或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基；或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基；3 3 3 3、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。（五）应计算水平位移的桩基（五）应计算水平位移的桩基（五）应计算水平位移的桩基（五）应计算水平位移的桩基受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计三、桩基设计采用的

15、作用效应、抗力三、桩基设计采用的作用效应、抗力三、桩基设计采用的作用效应、抗力三、桩基设计采用的作用效应、抗力1 1、布桩时：、布桩时：、布桩时：、布桩时：荷载效应采用标准组合；荷载效应采用标准组合；荷载效应采用标准组合；荷载效应采用标准组合；抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。对于标准组合，荷载效应组合的设计值对于标准组合，荷载效应组合的设计值 S S 应按下式采用：应按下式采用：2 2、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋

16、、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，采用荷载时，采用荷载时，采用荷载时，采用荷载 效应效应效应效应基本组合基本组合基本组合基本组合。由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计2 2 2 2、计算沉降和水平位移时，、计算沉降和水平位移时，、计算沉降和水平位移时，、计算沉降和水平位移时，按荷载效应按荷载效应按荷载效应按荷载效应准永久组合准永久组合准永久组合准永久组合。对于准永久组合，

17、荷载效应组合的设计值对于准永久组合，荷载效应组合的设计值 S S 应按下式采用：应按下式采用：第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计桩和桩基的分类桩和桩基的分类桩和桩基的分类桩和桩基的分类8.2不同的分类标准不同的分类标准桩桩基基的的分分类类单桩基础单桩基础采用一根桩（通常为大直径桩）采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构荷载的基础。以承受和传递上部结构荷载的基础。群桩基础群桩基础由两根及以上的基桩组成的桩基础由两根及以上的基桩组成的桩基础。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计1、按承台与地面的相对位置分类、按承台与地面的相对位置分类高承台桩高承台桩承台在地面以

18、上承台在地面以上,桥桩桥桩,码头码头,栈桥。栈桥。低承台桩：低承台桩：承台在地面以下承台在地面以下,承台本身承担承台本身承担部分荷载部分荷载第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计2 2、按承载性状分类、按承载性状分类端承型桩端承型桩摩擦型桩摩擦型桩第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计3 3、按桩的施工方法分类、按桩的施工方法分类（1 1）预制桩）预制桩 在施工前预先制作成型，再用各种机械设备把它沉入地基至设在施工前预先制作成型，再用各种机械设备把它沉入地基至设计标高的桩，称为预制桩。计标高的桩，称为预制桩。预制桩可以是木桩、钢桩或钢筋混凝土桩等。预制桩可以是木桩、钢桩或钢

19、筋混凝土桩等。（）灌注桩（）灌注桩 灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩可分为钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩和依照成孔方法不同，灌注桩可分为钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。挖孔灌注桩等几大类。沉桩方法有气锤打入、振动沉桩、静压桩等。沉桩方法有气锤打入、振动沉桩、静压桩等。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计振动沉桩振动沉桩预制桩预制桩1

20、113m13m第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计优点：施工过程中无挤土、优点：施工过程中无挤土、无振动、噪音小，无振动、噪音小，且桩径不受限制。且桩径不受限制。缺点：泥浆沉淀不易清除，缺点：泥浆沉淀不易清除，影响端部承载力的影响端部承载力的 充分发挥，并造成充分发挥，并造成 较大沉降。较大沉降。钻（冲）孔灌注桩：钻（冲）孔灌注桩：第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计优点：优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的 质量供了保障。质量供了保障。缺点：缺点：a.a.拔除套管时，如果提管速度过快

21、会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。b.b.沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混 凝土尚未结硬的邻桩被剪断。凝土尚未结硬的邻桩被剪断。对策：对策：a.a.控制提管速度；控制提管速度；b.b.采取采取“跳打跳打”顺序施工。顺序施工。沉管灌注桩沉管灌注桩 ：第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位较低的条件，最忌在含水砂层中施较低的条件，最忌在含水砂层中施工，因易引起流砂坍孔，十分危险。工，因易引起流砂坍

22、孔，十分危险。人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计4 4、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类（1 1）非挤土桩：）非挤土桩：成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。主要有：钻（冲）孔桩，挖孔桩。主要有：钻（冲）孔桩，挖孔桩。（2 2）部分挤土桩（少量挤土桩）：）部分挤土桩（少量挤土桩）：成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。主要有：工型或主要有：工型或 H H 型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混

23、凝土管桩。型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混凝土管桩。（3 3）挤土桩：成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，）挤土桩：成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，这类桩称为挤土桩。这类桩称为挤土桩。主要有：木桩、钢筋混凝土桩，闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩，主要有：木桩、钢筋混凝土桩，闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩，沉管灌注桩。沉管灌注桩。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计 竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。5、按桩的使用功能分类、按桩的使用功能分类 木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及组合材

24、料桩。木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及组合材料桩。6 6、按桩身材料分类、按桩身材料分类7 7、按桩径大小分类、按桩径大小分类小直径桩（小直径桩（d250mmd250mm）、中等直径桩（）、中等直径桩（250d800250d800）和）和大直径桩（大直径桩（d800mmd800mm）等。）等。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能竖向荷载下单桩的工作性能 8.34.3.1 4.3.1 桩的荷载传递桩的荷载传递 一、单桩承载力的构成一、单桩承载力的构成桩侧阻力桩

25、侧阻力桩端阻力桩端阻力 地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用地基土对桩的支承作用但两者并不是步发挥的但两者并不是步发挥的第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计 竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程土中扩散的过程 。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设

26、 计计 对对1010根桩长为根桩长为272746m46m的大直径灌注桩的荷载传递性能的的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，粘性土为移很小，粘性土为1 13mm3mm，无粘性土为无粘性土为5 57mm7mm；除两根支承除两根支承于岩石的桩外，其余各桩（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂于岩石的桩外，其余各桩（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷或残积粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷载的载的1010。不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿

27、深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化不同荷载下轴力沿深度的变化第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律单桩荷载传递的基本规律 基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（一般低于一般低于1%1%），），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚至是主要这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载

28、的重要的，甚至是主要的途径。的途径。竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程并通过它向土中扩散的过程 。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计设桩身轴力为设桩身轴力为Q Q，桩身轴力是桩顶荷载桩身轴力是桩顶荷载N N与深度与深度Z Z的函数的函数桩身轴力沿深度桩身轴力沿深度分布的实测资料分布的

29、实测资料第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计桩身轴力桩身轴力Q Q 沿着深度而逐渐减小；在桩端处沿着深度而逐渐减小；在桩端处Q Q 则与桩底则与桩底土反力土反力Q Qp p相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力Q Qp p作用下作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载进一步发挥。随着桩顶荷载N N 的逐级增加，对于每级荷载，的逐级增加，对于每级荷载，上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载传递过程

30、结束。传递过程结束。由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉持力层土

31、的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。而破坏。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计桩的长径比桩的长径比L/dL/d是影响荷载传递的主要因素之一，随着是影响荷载传递的主要因素之一，随着长径比长径比L/d L/d 增大，桩端土的性质对承载力的影响减小，增大，桩端土的性质对承载力的影响减小，当长径比当长径比L/dL/d接近接近100100时，桩端土性质的影响几乎等于零。时，桩端土性质的影响几乎等于零。发现这一现象的重要意义在于纠正了发现这一现象的重要意义在于纠正了“桩越长，承载力桩越长，承载力越高越高”的片面认识。希望通过加大桩长，将桩端支承在的片面认识。希望通过加大桩长，

32、将桩端支承在很深的硬土层上以获得高的端阻力的方法是很不经济的，很深的硬土层上以获得高的端阻力的方法是很不经济的，增加了工程造价但并不能提高很多的承载力。增加了工程造价但并不能提高很多的承载力。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计桩越长，端阻力所占的比例越低桩越长，端阻力所占的比例越低桩越长，端阻力所占的比例越低桩越长，端阻力所占的比例越低第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计桩侧摩阻力和桩端阻力的分布规律及影响因素桩侧摩阻力和桩端阻力的分布规律及影响因素1.1.桩的侧阻随深度呈线性增大桩的侧阻随深度呈线性增大。2.2.桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性质、成桩侧极限

33、摩阻力与所在的深度、土的类别和性质、成桩方法等多种因素有关桩方法等多种因素有关。3.3.随着桩顶荷载的逐级增加，桩截面的轴力、位移和桩随着桩顶荷载的逐级增加，桩截面的轴力、位移和桩侧摩阻力不断变化。侧摩阻力不断变化。4.4.桩端阻力桩端阻力的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其充分发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截面位移值大得多。5.5.桩长桩长对荷载的传递也有着重要的影响。对荷载的传递也有着重要的影响。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计4.3.2单桩的破坏模式单桩的

34、破坏模式 一、单桩的破坏模式影响因素一、单桩的破坏模式影响因素桩周土的抗剪强度桩周土的抗剪强度桩端支承情况桩端支承情况桩的尺寸桩的尺寸桩的类型桩的类型 第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计二、常见的单桩破坏模式二、常见的单桩破坏模式 轴向荷载下基桩的破坏模式轴向荷载下基桩的破坏模式屈曲破坏屈曲破坏整体剪切破坏整体剪切破坏刺入破坏刺入破坏第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计（一）屈曲破坏（一）屈曲破坏当桩底支承在坚硬的土层或岩当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱，桩身层上，桩周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵抗力。桩在轴向无约束或侧向抵抗力。桩在轴向荷载作用下

35、，如同一细长压杆出荷载作用下，如同一细长压杆出现纵向挠曲破坏，现纵向挠曲破坏，荷载沉降荷载沉降(Q-S)(Q-S)关系曲线为关系曲线为“急剧破坏急剧破坏”的陡降型，其沉降量很小，具有的陡降型，其沉降量很小，具有明确的破坏荷载明确的破坏荷载。桩的承载力取桩的承载力取决于桩身的材料强度决于桩身的材料强度。如。如穿越深穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩，细长的木桩或嵌岩桩，细长的木桩等多属于等多属于此种破坏。此种破坏。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计当具有足够强度的桩穿过抗剪强度当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到强度较高的土层，较低的土

36、层，达到强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土层不能阻止滑用下，由于桩底上部土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体形成滑动面动土楔的形成，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏。此时桩的沉降而出现整体剪切破坏。此时桩的沉降量较小，桩侧摩阻力难以充分发挥，量较小，桩侧摩阻力难以充分发挥，主要荷载由桩端阻力承受，主要荷载由桩端阻力承受，荷载沉荷载沉降降(Q-S)(Q-S)关系曲线也为陡降型关系曲线也为陡降型，呈现，呈现明确的破坏荷载。桩的承载力主要取明确的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的支承力。决于桩端土的支承力。一般打入式短一般打入

37、式短桩、钻扩短桩桩、钻扩短桩等均属于此种破坏。等均属于此种破坏。（二）整体剪切破坏（二）整体剪切破坏第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计（三）刺入破坏（三）刺入破坏当桩的入土深度较大或桩周土层抗当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向荷载作用剪强度较均匀时，桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏。此时桩顶荷载主下将出现刺入破坏。此时桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受，桩端阻力极微，要由桩侧摩阻力承受，桩端阻力极微，桩的沉降量较大。一般当桩周土质较桩的沉降量较大。一般当桩周土质较软弱时，软弱时，荷载沉降荷载沉降(Q-S)(Q-S)关系曲线关系曲线为为“渐进破坏渐进破坏”的缓变型的缓

38、变型，无明显拐，无明显拐点，极限荷载难以判断，桩的承载力点，极限荷载难以判断，桩的承载力主要由上部结构所能承受的极限沉降主要由上部结构所能承受的极限沉降s su u确定；当桩周土的抗剪强度较高时，确定；当桩周土的抗剪强度较高时，荷载沉降荷载沉降(Q-S)(Q-S)关系曲线可能为陡关系曲线可能为陡降型，有明显拐点，桩的承载力主要降型，有明显拐点，桩的承载力主要取决于桩周土的强度。取决于桩周土的强度。一般情况下的一般情况下的钻孔灌注桩钻孔灌注桩多属于此种情况。多属于此种情况。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计4.3.3 桩的负摩阻力桩的负摩阻力桩土之间相对位移的方向决定了桩侧摩阻力的

39、方向，当桩周土层相对于桩土之间相对位移的方向决定了桩侧摩阻力的方向，当桩周土层相对于桩侧向下位移时，桩侧摩阻力方向向下，称为桩侧向下位移时，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻力负摩阻力。正摩阻正摩阻负摩阻负摩阻引起桩侧负摩阻力的条引起桩侧负摩阻力的条件是：件是：桩侧土体下沉必须大于桩侧土体下沉必须大于桩的下沉桩的下沉。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计1、负摩阻力发生的条件、负摩阻力发生的条件1)1)桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚硬土桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚硬土 层（硬粘性土、中密以上砂土、层（硬粘性土、中密以上砂土、卵石层或岩层）时；卵石层或岩层）时；2)

40、2)在桩周地面有大面积堆载或超填土时；在桩周地面有大面积堆载或超填土时；3)3)由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周土下沉时：由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周土下沉时：4)4)挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的或扰动的土挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的或扰动的土体逐渐固结下沉时；体逐渐固结下沉时；5)5)自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计2 2、桩侧负摩阻力的分布规律、桩侧负摩阻力的分布规律对于下部为岩石的端承桩对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力；可能全桩为负阻力；对于一般

41、桩对于一般桩,因为桩土都有变形因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向而变。视二者的相对位移量和方向而变。桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，这种摩阻力为零的点称为这种摩阻力为零的点称为中性点中性点lnNegative土位移Ss桩位移Sp-+摩阻力轴向力N中性点中性点第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计3.3.减少桩侧负摩阻力影响的措施减少桩侧负摩阻力影响的措施1.1.在桩的中性点以上部分涂以薄层涂料，以降低负摩阻力，在桩的中性点以上部分涂以薄层涂料，以降低负摩阻力，常用沥青涂层，价格便宜，效果比较好

42、。常用沥青涂层，价格便宜，效果比较好。2.2.对钢桩再对钢桩再加加一层厚度为一层厚度为3mm3mm的的塑料薄膜塑料薄膜(兼作防锈蚀用兼作防锈蚀用)；3.3.对现场灌注桩也可在对现场灌注桩也可在桩与土之间灌注斑脱土浆桩与土之间灌注斑脱土浆等方法，来等方法，来消除或降低负摩阻力的影响。消除或降低负摩阻力的影响。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的确定单桩竖向承载力的确定8.4单桩的竖向极限承载力：单桩的竖向极限承载力：是指单桩在竖向荷载作用下，到达破坏状态前或出现是指单桩在竖向荷载作用下，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最大荷载。不适于继续承载的变形时所对应的

43、最大荷载。单桩的竖向极限承载力主要取决于两方面单桩的竖向极限承载力主要取决于两方面：一是地基土对桩的支承能力；一是地基土对桩的支承能力；二是桩身的材料强度二是桩身的材料强度。国家建设部于国家建设部于20082008年年4 4月批准月批准建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范为行业标准，为行业标准，编号为编号为JGJ942008JGJ942008，自，自20082008年年1010月月1 1日起实施。目前教材中所用旧的日起实施。目前教材中所用旧的桩基规范桩基规范 JGJ9494 94 已经废止，因此现在教学中有关内容均按新规范已经废止，因此现在教学中有关内容均按新规范讲解，请同学们学习时注意。讲解，请

44、同学们学习时注意。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计1 1、按材料强度确定、按材料强度确定工作条件系数，预制桩：工作条件系数，预制桩：0.75 灌注桩：灌注桩：0.60.7桩身混凝土强度应符合下式：桩身混凝土强度应符合下式：建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)(GB50007-2002)二、按地基土对桩的支承能力确定二、按地基土对桩的支承能力确定1 1、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：单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值安全系数

45、，安全系数，安全系数，安全系数，K K K K=2=2=2=2。单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值 ：单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适单桩在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于继续承载的变形时所对应的于继续承载的变形时所对应的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。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计基桩：基桩：基桩：基桩：桩基础中的桩基础中的桩基础中的桩基础中的单桩单桩单

46、桩单桩。复合桩基：复合桩基：复合桩基：复合桩基：由由由由基桩和承台下地基土基桩和承台下地基土基桩和承台下地基土基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。共同承担荷载的桩基础。共同承担荷载的桩基础。共同承担荷载的桩基础。复合基桩：复合基桩：复合基桩：复合基桩：单桩及其对应面积的承台底地基土单桩及其对应面积的承台底地基土单桩及其对应面积的承台底地基土单桩及其对应面积的承台底地基土组成的组成的组成的组成的 复合承载基桩。复合承载基桩。复合承载基桩。复合承载基桩。桩基：桩基：桩基：桩基：由设置于岩土中的由设置于岩土中的由设置于岩土中的由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台桩和与桩顶联结的承台桩和与桩顶联结

47、的承台桩和与桩顶联结的承台共同组成共同组成共同组成共同组成 的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。复合桩基中基桩的承载力复合桩基中基桩的承载力含有承台底的土阻力，含有承台底的土阻力，故称为复合基桩。故称为复合基桩。软土层第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计基桩竖向承载力特征值基桩竖向承载力特征值基桩竖向承载力特征值基桩竖向承载力特征值 R R R R：不考虑承台效应：不考虑承台效应：不考虑承台效应：不考虑承台效应：基桩基桩基桩基桩 考虑承台效应：考虑承台效应：考虑承台效应：考虑

48、承台效应：复合基桩复合基桩复合基桩复合基桩 端承型桩基、桩数少于端承型桩基、桩数少于端承型桩基、桩数少于端承型桩基、桩数少于4 4 4 4根的摩擦型桩基、土性特殊、根的摩擦型桩基、土性特殊、根的摩擦型桩基、土性特殊、根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条件等因素不宜考虑承台效应时：使用条件等因素不宜考虑承台效应时：使用条件等因素不宜考虑承台效应时：使用条件等因素不宜考虑承台效应时：对符合下列条件的摩檫性桩基，宜考虑承台效应：对符合下列条件的摩檫性桩基，宜考虑承台效应：1 1、上部结构整体刚度较好、体型简单的建（够）筑物；、上部结构整体刚度较好、体型简单的建（够）筑物；2 2、对差异沉降适应性较强的排

49、架结构和柔性构筑物；、对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；3 3、软土地基的减沉复合疏桩基础。、软土地基的减沉复合疏桩基础。第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值 R R R R：承台效应系数承台效应系数承台效应系数承台效应系数f f f fakakakak地基承载力特征值；地基承载力特征值；地基承载力特征值；地基承载力特征值；计算基桩所对应的承台底净面积计算基桩所对应的承台底净面积承台平面承台平面 承台效应系数承台效应系数承

50、台效应系数承台效应系数cccc承台平面承台平面第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计第第 8 8 章章 桩桩 基基 础础 设设 计计2 2 2 2、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、单桩竖向极限承载力根据根据建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ942008JGJ942008第第5.3.15.3.1条规定：条规定：1 1、设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；、设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；2 2、设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件、设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件 相同的试桩