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1、一、一、基本设计规定基本设计规定一般规定桩基础应按下列两类极限状态设计1承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续承载的变形；2正常使用极限状态：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。第1页/共80页桩基设计等级 根据建筑物规模和功能特征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区分。设计等级建筑类型甲级（1）重要的工业与民用建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑（3）体型复杂,层数相差超过10层的高低层连体建筑物（4）对桩基变形有特殊要求的建筑物（5）场地和地基条件复杂的一般建筑物（6）对相邻既有工程影响较大的建筑物乙级
2、除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物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民用建筑及一般工业建筑物第2页/共80页桩基承载能力计算和验算要求1应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算；2应对桩身和承台承载力进行计算；对于桩身露出地面或桩侧为可液化土、土的不排水剪切强度小于10kPa土层中的细长桩应进行桩身曲屈验算；对于混凝土预制桩应按施工阶段吊装、运输和锤击作用进行强度验算；对于钢管桩应进行局部曲屈验算；3当桩端平面以下存在软弱下卧层时应进行软弱下卧层承载力验算；4对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；5对于抗浮桩基，应进行基桩和群桩的抗拔
3、承载力计算；6对于抗震设防区的桩基应按现行建筑抗震设计规范的规定进行抗震承载力验算。第3页/共80页桩基变形验算要求根据建筑桩基的设计等级及长期荷载作用下桩基变形对上部结构的影响程度、桩基裂缝对耐久性的影响程度决定。应进行沉降验算的桩基：1）设计等级为甲级的建筑物桩基；2）体形复杂、荷载分布不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基。可不进行沉降验算的桩基：1)嵌岩桩和支承于其他坚硬持力层的桩基；2)设计等级为丙级的建筑物桩基；3)对沉降无特殊要求的单排桩条形承台桩基；4)有可靠经验时，对地质条件简单、荷载均匀、且对沉降无特殊要求的桩基。水平位移验算：对受水平荷载作用的建筑物和构
4、筑物桩基，且对水平位移有严格限制时，应验算其水平位移。第4页/共80页 抗裂度验算:对于使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算，对使用条件要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行抗裂度验算。第5页/共80页基于差异沉降的桩筏基础的优化 Poulos也指出当表层附近的土层由相对较硬土体或密实砂土组成时，地基土可以提供全部或大部分承载力，此时基础设计的重点是控制差异沉降和整体沉降。大量计算分析和工程实践表明，差异沉降越大，筏板的弯矩越大，上部结构的次生应力也越大。因此，差异沉降控制是桩基设计，特别是以变形控制为基础的桩基设计的关键。1.差异沉降控制与变刚度调平设计概念差异沉降控制与变刚度调平设计概
5、念 控制差异沉降和整体沉降，除了前述选择合适的筏板厚度外，对桩基刚度的调节也是一个主要手段。考虑结构荷载、地层分布和相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变桩土刚度分布,以使建筑物沉降趋于均匀的设计方法称为变刚度调平设计。第6页/共80页变刚度调平设计原则变刚度调平设计原则:宜以上部结构-承台-桩-土的共同作用分析为基础,按变刚度调平设计原则设计的桩基:l.对于主裙楼连体建筑主裙楼连体建筑,当高层主体采用桩基时,裙房的地基或桩基刚度宜相对弱化,可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础。2.对于框筒、框剪结构高层建筑桩基框筒、框剪结构高层建筑桩基,应加强核心筒和内部剪力墙区域桩基刚度(视条件
6、适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施),相对弱化核心筒外围桩基刚度,并对后者按复合桩基设计。3.对于框筒、框剪结构高层建筑框筒、框剪结构高层建筑天然地基,承载力和沉降量满足要求的条件下,宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降的桩。形成局部复合桩基局部复合桩基(非地震区和七度及其以下地震烈度设防区)或刚性桩复合地基刚性桩复合地基。4.对于大体量筒仓、储罐桩基大体量筒仓、储罐桩基,宜按内强外弱原则布桩。第7页/共80页 天然地基和均匀布桩的初始竖向刚度是均匀分布的。设置于其上的有限刚度的基础(承台)受均布荷载作用时,由于地基土、桩土的相互作用导致地基或桩群的竖向刚度分布发生内弱外强变化,沉降变
7、形出现内大外小的碟形分布,基底反力出现内小外大的马鞍形分布。当上部结构为荷载与刚度内大外小的框筒结构时,碟形沉降会更趋明显。为避免上述负面效应,突破传统设计理念,通过调整地基或基桩的刚度分布,促使差异沉降减到最小,基础或承台内力显著降低。这就是变刚度调平概念设计。第8页/共80页(1)局部增强局部增强在采用天然地基时在采用天然地基时,突破纯天然地基的传统突破纯天然地基的传统观念观念,对荷载集度高的区域如核心筒等实施局部对荷载集度高的区域如核心筒等实施局部增强处理增强处理,包括采用局部桩基或局部刚性桩复合包括采用局部桩基或局部刚性桩复合地基。地基。(2)桩基变刚度桩基变刚度当整体采用桩基时当整体
8、采用桩基时,对于框筒、框剪结构对于框筒、框剪结构,采用变桩距、变桩径、变桩长采用变桩距、变桩径、变桩长(多层持力层多层持力层)布桩布桩。对于荷载集度高的内部桩群。对于荷载集度高的内部桩群,除考虑荷载因素除考虑荷载因素外外,尚应考虑相互作用影响予以增强尚应考虑相互作用影响予以增强;对于外围对于外围区应适当弱化区应适当弱化,按复合桩基设计。按复合桩基设计。第9页/共80页(3)主裙连体变刚度对于主群连体建筑,基础应按增强主体(采用桩基)、弱化裙房(采用天然地基、疏短桩基、复合地基)的原则设计。(4)上部结构-基础-地基(桩土)协同工作分析在概念设计的基础上,进行上部结构-基础-地基协同工作分析计算
9、,进一步优化布桩,并确定承台内力与配筋。基于差异沉降的设计方法：通过调节桩长、桩位布置和桩基于差异沉降的设计方法：通过调节桩长、桩位布置和桩径以及板厚，可达到桩筏基础变刚度调平设计的目的径以及板厚，可达到桩筏基础变刚度调平设计的目的。第10页/共80页第11页/共80页南银大厦沉降等值线计算与实测比较第12页/共80页第13页/共80页第14页/共80页主楼平面及基桩布置图第15页/共80页法兰克福展览会大楼第16页/共80页第17页/共80页第18页/共80页桩基设计的荷载与抗力 桩基设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符合下列规定：1 按基桩承载力确定桩数时，传至承台底面的
10、荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用基桩承载力特征值。2 计算桩基变形时，传至承台底面的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用，相应的限值为建筑物地基变形允许值。由于静荷载长期作用在地基基础上，它是引起基础沉降的主要因素。可变荷载中普通可变荷载经常出现且作用时间较长，变形计算中应予考虑。偶然荷载通常发生的机会不多，发生时作用的时间一般很短，产生的固结变形非常小，通常的沉降计算中不予考虑。3 在确定承台高度、桩身截面、计算承台内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的桩顶反力，应按承载能力极限状态下的荷载
11、效应基本组合，并采用相应的分项系数（各组合荷载采用标准值乘相应的分项系数，即荷载采用设计值）。当需要验算承台或桩身的抗裂度和裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。4 桩基础设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数应按有关规范的规定采用。第19页/共80页第20页/共80页复合桩基设计软土地基上8层及8层以下的混凝土和砌体结构建筑物，当地基承载力满足要求时，为减小沉降可设置摩擦型疏桩，按桩土承台共同作用计算复合疏桩基础的承载力和沉降。第21页/共80页二、桩基设计基本资料1岩土工程勘察资料:1)按照国家标准岩土工程勘察规范(GB50021)要求整理的岩土工程勘察报告书；2)桩基
12、按两类极限状态进行设计所需用岩土物理力学性能指标值；3)对建筑场地的不良地质现象，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞等，有明确的判断、结论和防治方案；4)地下水位埋藏情况、类型和水位变化幅度及规律，地下水的腐蚀性评价，地下水浮力计算的设计水位；5)现场和其他可供参考的试桩资料及附近类似桩基工程经验资料；6)抗震设防区按设防烈度提供的液化地层资料；有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性评价第22页/共80页桩基详勘察特殊要求勘探点间距1）对于端承型桩（含嵌岩桩）：主要根据桩端持力层顶面坡度决定，宜为1224m。当相邻两个勘察点揭露出的桩端持力层层面坡度大于10%或持力层起伏较大、地层分布复杂时，应根据具
13、体工程条件适当加密勘探点；2）对于摩擦型桩：宜按2030m布置勘探孔，但遇到土层的性质或状态在水平方向分布变化较大，或存在可能影响成桩的土层时，应适当加密勘探点；复杂地质条件下的柱下单桩基础应按柱列线布置勘探点，并宜每桩设一勘探点。第23页/共80页勘探深度1）布置1/31/2的勘探孔为控制性孔，且设计等级为甲级的建筑桩基，场地至少应布置3个控制性孔，设计等级为乙级的建筑桩基应布置不少于2个控制性孔。控制性孔应穿透桩端平面以下压缩层厚度，一般性勘探孔应深入桩端平面以下35d。2)嵌岩桩的控制性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于35d，一般性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于13d。当持力层较薄时，应有
14、部分钻孔钻穿持力岩层。在岩溶、断层破碎带地区，应查明溶洞、溶沟、溶槽、石笋等的分布情况，钻孔应钻穿溶洞或断层破碎带进入稳定土层，进入厚度应满足上述控制性钻孔和一般性钻孔要求。设计参数 在勘察深度范围内的每一地层，均应采取不扰动试样进行室内试验或根据土质情况选用有效的原位测试方法进行原位测试，提供设计所需参数。第24页/共80页2建筑场地与环境条件的有关资料:1)建筑场地的平面图，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布；2)相邻建筑物安全等级、基础形式及埋置深度；3)水、电及有关建筑材料的供应条件；4)周围建筑物及边坡的防振、防噪音的要求；5)泥浆排泄、弃土条件；建筑基坑支护形式及
15、超越红线资料。第25页/共80页3建筑物的有关资料:1)建筑物的总平面布置图；2)建筑物的结构类型、荷重及建筑物的使用或生产设备对基础竖向及水平位移的要求；3)建筑物的安全等级；4)建筑物的抗震设防烈度和建筑（抗震）类别。4施工条件的有关资料：1）施工机械设备条件，制桩条件、动力条件以及对地质条件的适应性；2）施工机械的进出场及现场运行条件。第26页/共80页三、桩的选型与布置1.1.基桩分类2.桩型与工艺选择3.基桩的布置第27页/共80页四、特殊条件下的桩基软土地基的桩基设计原则：1软土中的桩基宜选择中、低压缩性的土层作为桩端持力层；对于设计等级为甲级建筑桩基，不应采用桩端置于软弱土层上的
16、摩擦桩；2桩周围软土因自重固结、场地填土、地面大面积堆载、降低地下水位等原因而产生的沉降大于桩的沉降时，应视具体工程情况考虑桩侧负摩阻力对基桩的影响；3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，并采取相应技术措施；4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；5深厚软土场地，不得采用大片沉管灌注桩；当采用大片密集有挤土效应的基桩时，应采取有效的消减超孔压和挤土效应的措施第28页/共80页湿陷性黄土地区的桩基设计原则：1 基桩应穿透湿陷性黄土层，桩端应支承在压缩性低的粘性土、粉土、中密和密实砂土以及碎石类土层中；2
17、湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应按下列规定确定：1)对于设计等级为甲级建筑桩基应按现场浸水载荷试验并结合地区经验确定；2)对于设计等级为乙级建筑桩基，应参照地质条件相同的试桩资料，并结合饱和状态下的土性指标、经验参数公式估算结果综合确定；对于设计等级为丙级建筑桩基，可按饱和状态下的土性指标采用经验参数公式估算。3 自重湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应根据工程具体情况考虑负摩阻力的影响。第29页/共80页季节性冻土和膨胀土地基中的桩基设计原则：1桩端进入冻深线或膨胀土的大气影响急剧层以下的深度应满足抗拔稳定性验算要求，且不得小于4倍桩径及1倍扩大端直径，最小深度应大于1.5m。2为减小和
18、消除冻胀或膨胀对建筑物桩基的作用，宜采用钻、挖孔（扩底）灌注桩。3确定基桩竖向极限承载力时，除不计入冻胀、膨胀深度范围内桩侧阻力外，还应考虑地基土的冻胀、膨胀作用，验算桩基的抗拔稳定性和桩身受拉承载力。为消除桩基受冻胀或膨胀作用的危害，可在冻胀或膨胀深度范围内，沿桩周及承台作隔冻、隔胀处理。第30页/共80页岩溶地区的桩基设计原则：1岩溶地区的桩基，宜采用钻、挖孔桩。当单桩荷载较大，岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩。2桩端置于倾斜基岩面上的嵌岩桩，桩端应全断面嵌入基岩。3当岩面较为平整且上覆土层较厚时，嵌岩深度宜为0.2d或不小于0.2m。第31页/共80页坡地岸边上的桩基设计原则：1对建于坡地岸
19、边的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的塌滑体上，桩端应进入潜在滑裂面以下足够深度的稳定岩土层内；桩身主筋应通长配置。2建筑物桩基与边坡应保持一定的水平距离，边坡应按建筑边坡工程技术规范GB50330进行整治，确保其稳定性。建筑场地内的边坡必须是完全稳定的边坡，如有崩塌、滑坡等不良地质现象存在时，应按照国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002有关条款进行整治。3不宜采用挤土桩；4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。第32页/共80页地震设防区桩基设计原则：1桩进入液化土层以下稳定土层的长度（不包括桩尖部分）应按计算确定；对于碎石土，砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬粘性
20、土尚不应小于0.5m；对其它非岩石类土尚不应小于1.5m。2承台和地下室侧墙周围的回填土应采用具有良好压实性的素填土或灰土、级配砂石分层夯实。3 当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa（或不排水抗剪强度小于15kPa）的软土时，宜将承台外一定范围内的土进行加固。第33页/共80页可能出现负摩阻力的桩基设计原则（宜）：1对于填土建筑场地，宜先填土并保证填土的密实性，待填土地基沉降基本稳定后成桩；2对于地面大面积堆载的建筑物，应采取相应的处理措施，减少堆载引起的地面沉降及对建筑物桩基的影响；3对于中性点以上的桩身表面进行处理，以减少负摩阻力；4对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密
21、土桩等先行处理，消除上部或全部土的自重湿陷；5采用其他有效而合理的措施。第34页/共80页五、桩基计算桩顶作用效应计算对于一般建筑物和受水平力（包括力矩与水平剪力）较小的高大建筑物桩径桩长相同的群桩基础，应按下列公式计算群桩中复合基桩或基桩的桩顶作用效应。1.竖向力轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下第35页/共80页2.水平力 当桩径、桩长不相同时，各复合基桩或基桩的桩顶作用效应应考虑各桩的竖向、水平刚度的差异，按规范附录B计算。对于主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩基，同时满足下列条件时，桩顶作用效应计算可不考虑地震作用：1）按建筑抗震设计规范规定可不进行桩基抗震承载力验算的建筑物；2）不位
22、于坡地、岸边或地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物；3）桩端及桩身周围无液化土层；4）承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土及地基承载力特征值小于100kPa的填土。第36页/共80页 3.基桩共同工作效应的影响属于下列情况之一的桩基，计算各基桩的作用效应和桩身内力时，可考虑承台（包括地下墙体）与基桩共同工作和土的弹性抗力作用（计算方法和公式详见附录B）1）位于8度和8度以上抗震设防区和其他受较大水平力的高大建筑物，当其桩基承台刚度较大或由于上部结构与承台的协同作用能增强承台的刚度时；2）受较大水平力及8度和8度以上地震作用的高承台桩基。第37页/共80页桩基竖向承载力验算1荷载效应标准组合：轴心竖向
23、力作用下偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式Nk轴心竖向作用下桩顶荷载效应标准组合竖向力；Nikmax偏心竖向力作用下第i桩荷载效应标准组合最大竖向力；R基桩或复合基桩竖向承载力特征值。第38页/共80页2地震作用效应组合：轴心竖向力作用下偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式：第39页/共80页单桩竖向承载力特征值的确定式中 Quk单桩竖向极限承载力值（多种确定方法）；K安全系数，取2。Ra 单桩竖向承载力特征值。基桩竖向承载力特征值1对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基，其基桩竖向承载力特征值取单桩竖向承载力特征值：第40页/共80页2对于符合下列条件之一且桩数不少于4根的摩
24、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的建（构）筑物（如剪力墙结构、钢筋混凝土筒仓等）；2）对于差异变形适应性较强的排架结构和柔性构筑物（如钢板罐体）；3）对于按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区。考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下式确定：承台效应系数，可按规范表5.2.4取值；fak基底地基承载力特征值（1/2承台宽度且不超过5m深度范围内的加权平均值）；Ac 计算基桩所对应的承台底净面积。第41页/共80页3当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取=0规范表
25、5.2.4第42页/共80页 4 复合疏桩基础基桩承载力特征值对于软土地区8层及8层以下多层建筑减沉摩擦型复合疏桩基础，其复合基桩承载力特征值可按下式确定。式中 单桩竖向承载力特征值调整系数，取1.11.2；疏桩承台效应系数，按规范表5.2.4取值。第43页/共80页单桩竖向极限承载力1单桩竖向极限承载力的确定的规定：1）一般情况下，单桩竖向极限承载力应通过单桩静载试验确定；试验按建筑基桩检测技术规范执行；2）对于大直径端承型桩，也可通过深层平板（直径0.8m）载荷试验确定极限端阻力；3）对于嵌岩桩，也可通过岩基平板（直径0.3m）载荷试验确定极限端阻力，通过嵌岩短墩（直径0.3m）确定极限侧
26、阻力和极限端阻力；4）桩侧极限侧阻力和极限端阻力宜通过埋设桩身轴力测试元件静载试验确定；可通过测试结果建立极限侧阻力和极限端阻力与土层物理指标，以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系。第44页/共80页2设计采用的单桩竖向极限承载力应符合下列规定：1）设计等级为甲级的建筑物桩基，应通过静载试验确定；2）设计等级为乙级的建筑物桩基，应参照地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应通过单桩静载试验确定；3）设计等级为丙级的建筑物桩基，可根据原位测试和经验参数确定。第45页/共80页3原位测试方法1）当根据单桥探头静力触探资料确
27、定混凝土预制桩和预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验，可按公式计算2）当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于粘性土、粉土和砂土，如无当地经验时可按公式计算4经验参数方法1）当根据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时，宜按下列公式估算：第46页/共80页 2）根据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（）单桩极限承载力标准值时，可按规范5.3.6式计算：3）当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定钢管桩单桩竖向极限承载力标准值时，可按规范5.3.7式计算：4）嵌岩桩单桩竖向极限承载力，由
28、桩周土总侧阻力、嵌岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成。当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时，按规范5.3.8式计算 第47页/共80页 5）后注浆灌注桩的单桩极限承载力 后注浆灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载试验确定。对于符合规范化后注浆技术要求的条件下，其后注浆单桩极限承载力可按下式估算：式中 侧阻力增强系数，可按规范表5.3.9取值，当在饱和土层中注浆时，对于桩底注浆和桩侧注浆断面以上810m范围的桩侧阻力进行增强修正；当在未饱和土层中注浆时，仅对桩底以上45m和桩侧注浆断面上下各5m的桩侧阻力进行增强修正；对于非增强影响范围；端阻力增强系数，可按规范表5.3.9取值。对于注浆
29、量和注浆压力未达到设计要求时，应取较低值。第48页/共80页6）对于桩身周围有液化土层的低承台桩基，当承台底面上下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土或非软弱土层时，土层液化对单桩极限承载力的影响可将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数计算单桩极限承载力标准值。土层液化折减系数按规范表5.3.10确定。特殊条件下桩基竖向承载力验算当桩端平面以下受力层范围内存在低于持力层承载力1/3的软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力。第49页/共80页桩侧负摩阻力1.考虑桩侧负摩阻力的条件符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应考虑桩侧负摩阻力。1）桩穿
30、越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层时；2）桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时；3）由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。第50页/共80页2.考虑桩侧负摩阻力的验算 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算：1）对于摩擦型基桩取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算基桩承载力：2）对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载鳄，按下式验算基桩承载力：3）当土层不均匀或建筑物对不均
31、匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。本条中基桩的竖向承载力特征值R只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。第51页/共80页抗拔承载力 验算要求 承受拔力的桩基，应按下列公式同时验算群桩基础及其基桩的抗拔承载力，并按现行混凝土结构设计规范(GB50010-2002)验算桩身的受拉承载力。验算桩身受拉承载力时，桩顶荷载应取基本组合设计值。第52页/共80页第53页/共80页桩基沉降计算桩基变形指标：1）沉降量；2）沉降差；3）倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；4）局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比值。基本规定
32、桩基变形指标应遵守以下规定选用：由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制，当其结构为框架、框剪、框筒结构时，尚应控制柱（墙）之间的差异沉降。容许值 建筑物的桩基变形容许值如无当地经验时可按规范表5.5.4规定采用，对于表中未包括的建筑物桩基容许变形值，可根据上部结构对桩基变形的适应能力和使用上的要求确定。第54页/共80页 桩基最终沉降量计算对于桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作
33、用附加应力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。计算模式如图5.5.5(同原规范)所示，桩基内任意点的最终沉降量可用角点法按下式计算：第55页/共80页第56页/共80页图5.5.5 桩基沉降计算示意图第57页/共80页 计算矩形桩基变形时，桩基沉降计算式可简化成下式：第58页/共80页 1 桩基规范法实际上是实体基础法，它不考虑桩基侧面应力扩散作用，将承台视作直接作用在桩端平面，即实体基础的长、宽视作等同于承台底长、宽，且作用在实体基础底面上的附加应力也取为承台底的附加应力。然后按矩形浅基础的沉降计算方法计算实体基础沉降。2 对于群桩基础下的地基土
34、应力，按半无限体地表荷载作用的布西奈斯克解，将给出偏大的结果，因此规范将均质土中明特林解群桩沉降与等效作用面上布西奈斯克解之比值e作为等代实体基础基底附加应力的折减系数。3当无当地经验时，桩基沉降计算经验系数可按规范表取用。几个问题：4 计算桩基沉降时，应考虑相邻基础的影响，采用叠加原理计算；桩基等效沉降系数可按独立基础计算。5 当桩基形状不规则时，可采用等代矩形面积计算桩基等效沉降系数，等效矩形的长宽比可根据承台实际尺寸形状确定。第59页/共80页 桩基沉降计算桩基沉降计算盖德斯(Geddes）方法 1.群桩在地基土中竖向附加应力分布的近似计算群桩在地基土中竖向附加应力分布的近似计算盖德斯(
35、Geddes，1966)根据半无限弹性体内作用一集中力的明德林(Mindlin，1936)课题，将作用于桩端土上的压应力简化为一集中荷载；将通过桩侧摩阻力作用于桩周土的剪应力简化为沿桩轴线的线性荷载，并假定桩侧摩阻力为沿深度呈矩形分布或正三角形分布(图4-18)，分别给出了各自的土中竖向应力表达式。第60页/共80页MindlinMindlin解解第61页/共80页桩端集中力 桩侧阻力呈矩形分布第62页/共80页桩侧阻力呈正三角形分布计算沿桩轴线计算沿桩轴线(n0)的竖向应力时，取的竖向应力时，取n0.002近似代替。近似代替。第63页/共80页对于桩侧阻力为其它图式的分布，可采用矩形、正三角
36、形分布竖向应力迭加求得。将作用于单桩桩顶的荷载Q分解为桩端荷载QpQ(为桩端荷载分担比)，桩侧荷载Qs，而Qs又可根据其分布图式分解为矩形分布荷载QrQ(为矩形分布侧阻分担荷载之比)、随深度线性增长的三角形分布荷载Qt(1)Q。QQpQsQpQrQt侧阻呈随深度线性增长的梯形分布时，土中竖向应力表达式：若已知荷载分配的参数、，则可利用上式，采用有限压缩层地基模式按单向压缩计算单桩的桩端沉降。第64页/共80页软土地区减沉复合疏桩基础的沉降计算 第65页/共80页第66页/共80页桩基水平承载力与位移计算1.水平承载力验算一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物单桩基础和群桩中基桩应满足：式中H1相
37、应于荷载效应标准组合时，作用于基桩桩顶处的水平力；Rh单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值。第67页/共80页2.单桩的水平承载力特征值的确定1）对于受水平荷载较大的地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基，单桩的水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定，试验方法及承载力取值按建筑基桩检测规范执行。2）对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载为单桩水平承载力特征值。3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值。4）当缺
38、少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值。第68页/共80页对于混凝土护壁的挖孔桩，计算单桩水平承载力时，其设计桩径取护壁内直径。5当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值。式中桩的水平变形系数；EI桩身抗弯刚度；x0a桩顶容许水平位移；vx桩顶水平位移系数，按规范表5.6.2取值。验算地震作用桩基的水平承载力时，应将上述方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。第69页/共80页水平承载群桩效应群桩基础（不含水平力垂直于单排桩
39、基纵向轴线和力矩较大的情况）的复合基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下式确定：承受水平荷载较大的带地下室的高大建筑物桩基，可考虑地下室侧墙、承台、排桩群、土共同作用，按规范附录B方法计算基桩内力和变位，与水平外力作用平面相垂直的单桩基础按规范附录B中附表B-3计算。第70页/共80页桩身承载力与抗裂计算1 1 桩身承载力与抗裂计算，除按本节有关规定执行外，尚应遵照国家标准混凝土结构设计规范GB50010、钢结构设计规范和建筑抗震设计规范GB50011有关规定执行。计算其桩身承载力时，可考虑钢筋的承载作用。第71页/共80页2 2 计算混凝土桩在轴心受压荷载和
40、偏心受压荷载下的桩身承载力时，应将混凝土的轴心抗压强度设计值和弯曲抗压强度设计值分别乘以下列基桩施工工艺系数c：混凝土预制桩、预应力混凝土管桩，根据桩的接头数取值，3个接头数以上取低值；干作业非挤土灌注桩；泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩，软土地区挤土灌注桩 。第72页/共80页3 3 计算桩身轴心受压承载力时，一般取稳定系数=1.0。对于桩的自由长度较大的高桩承台、桩周为可液化土或为地基承载力特征值小于25kPa的地基土（或不排水抗剪强度小于10kPa）时，应考虑压曲的影响。其稳定系数可根据桩身计算长度和桩的设计直径d确定。桩身计算长度根据桩顶的约束情况、桩身露出地
41、面的自由长度、桩的入土长度、桩侧和桩底的土质条件按表5.7.3-1确定。桩的稳定系数可按表5.7.3-2确定。4 4 计算桩身偏心受压承载力时，一般不考虑偏心距的增大影响，但对于高承台基桩、桩身穿越液化土、土的不排水抗剪强度小于10kPa的特别软弱土层时，应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，即应将轴向力对截面重心的初始偏心矩乘以偏心矩增大系数，偏心距增大系数，具体计算方法参照混凝土结构设计规范GB50010执行。5 5 对于打入式钢管桩，应按验算桩身局部压曲：第73页/共80页6 6 对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基，应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0
42、.2mm。7 7 预制桩桩身配筋可按计算确定。吊运时单吊点和双吊点的设置，应按吊点（或支点）跨间正弯矩与吊点处的负弯矩相等的原则进行布置。考虑预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响，计算吊运弯矩和吊运拉力时，宜将桩身重力乘以1.5的动力系数。8 8 当进行桩身截面的抗震验算时，应根据建筑抗震设计规范GB50011考虑桩身承载力的抗震调整。第74页/共80页桩基构造桩基一般构造1 1 灌注桩应按下列规定配筋2 2 桩身混凝土及混凝土保护层厚度应符合下列要求3 3扩底灌注桩扩底端尺寸宜按下列规定确定4 4 混凝土预制桩的截面边长5 5 预制桩的混凝土强度等级不宜低于C306 6预制桩的桩身配筋应按吊
43、运、打桩及桩在建筑物中受力等条件计算确定7 7预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定8 8 预制桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上第75页/共80页 预应力混凝土管桩 1 1 离心成型的先张法预应力混凝土管桩按混凝土强度等级分为2预应力混凝土管桩桩尖型式宜根据地层性质选择闭口型或敞口型3本规范未作规定的预应力混凝土管桩质量要求4预应力混凝土管桩的连接可采用端板焊接连接和机械啮合连接，每根桩的接头数量不宜超过4个5桩端嵌入非饱和状态的强风化岩的预应力混凝土管桩，应采取有效的预防渗水软化桩端持力层措施第76页/共80页 钢 桩1 1 钢桩可采用管型或H型，其材质应符合国家有关规范规定。2
44、 2 钢桩的分段长度不宜超过1215m。3 3 钢桩焊接接头应采用等强度连接，使用的焊条、焊丝和焊剂应符合现行有关规范规定。4 4钢桩的端部形式，应根据桩所穿越的土层、桩端持力层性质、桩的尺寸、挤土效应等因素综合考虑确定。第77页/共80页承台构造1桩基承台的构造，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构需要外，尚应符合下列要求：2承台混凝土强度等级应满足结构混凝土耐久性的要求3 承台的钢筋配置除满足计算要求外，尚应符合下列规定4桩与承台的连接应符合下列要求：5混凝土柱与承台的连接应符合下列要求6 承台与承台之间的连接宜符合下列要求第78页/共80页谢 谢欢迎提出宝贵意见！第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页