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1、基础工程第4章 桩基础第5节 桩基础设计桩基的设计应符合的要求：安全、经济、合理和可行n桩和承台n地基应按桩基变形控制设计有足够的强度、刚度和耐久性有足够的承载力、不产生过量的变形基本设计资料选择桩的持力层、桩的类型和几何尺寸，初拟承台底面标高确定单桩或基桩承载力设计值确定桩的数量及其平面布置验算桩基承载力和沉降量必要时，验算桩基水平承载力和变形桩身结构设计承台设计与计算绘制桩基施工图一、基本设计资料p设计桩基之前必须具备各种资料：n建筑物类型及其规模n岩土工程勘察报告n施工机具n技术条件n环境条件n当地桩基工程经验p勘察报告应符合勘察规范的一般规定和桩基工程的专门勘察要求。桩端进入坚实土层的
2、深度：n粘性土、粉土：不宜小于2倍桩径n砂类土不宜小于1.5倍桩径n对碎石类土不宜小于1倍桩径n当硬持力层较厚且施工条件许可时，桩端进入持力层的深度应尽可能达到桩端阻力的临界深度，以提高桩端阻力。桩端以下坚实土层的厚度：n一般不宜小于4倍桩径n穿越软弱土层而支撑在倾斜岩层面上的桩，当风化层厚度小于2倍桩径时，桩端应进入新鲜或微风化基岩。n端承桩嵌入微风化或中等风化岩体的深度不宜小于0.5mn嵌岩桩或端承桩桩底下3倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂带、洞穴、和空隙的分布。施工时桩的设置深度必须满足设计要求n 如果土层比较均匀，坚实土层层面比较平坦，则桩的实际长度常与设计桩长比较接近n 当场地土层复杂
3、，或者桩端持力层层面起伏不平时，桩的实际长度常与设计桩长不一致。n 为保证施工长度满足设计桩长，打入桩的入土深度应按所设计的桩端标高和最后贯入度两方面控制。p摩擦型桩沉桩深度宜按桩端设计标高控制，以最后贯入度作参考p端承型桩宜按最后贯入度控制，以桩端设计标高作参考主要从结构要求和方便施工的角度来选择承台深度。n 季节性冻土上的承台埋深，应根据地基土的冻胀性考虑，并应考虑是否需要采取相应的防冻害措施。n 膨胀土的承台，其埋深选择与此类似。初步确定承台底面标高 三、桩的数量和平面布置1.桩的根数 初步估计桩数时，先不考虑群桩效应，在确定了单桩承载力特征值Ra后，可对桩数进行估算。当桩基为轴心受压时
4、，桩数n应满足下式要求：承台及其上方填土自重标准值相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力偏心受压时，桩的根数应按上式确定的增加10%20%。p 应当指出，在层厚较大的高灵敏度流塑粘性土（如我国东南沿海的淤泥、淤泥质土）中，不宜采用间距小而桩数多的打入式桩基，否则，对这类土的结构破坏严重，致使土体强度明显降低。如果加上相邻各桩的相互影响，这类桩基的沉降和不均匀沉降都将显著增加。这时宜采用承载力高而桩数较少的桩基。3.桩在平面上的布置p 桩在平面内可以布置成对称式、梅花式、行列式和环状排列，也可采用不等距排列。p 为了使桩基中各桩受力比较均匀，群桩横截面的重心应与荷载合力的作用点重合
5、或接近。四、验算桩基承载力和沉降量1、群桩中单桩承载力验算p承受轴心竖向力作用的桩基，应满足p承受偏心竖向力作用的桩基，除上式外，还应满足p承受水平力作用的桩基，应满足抗震设防区的桩基，单桩的竖向受震承载力均应提高25p 偏心竖向力作用下p 水平力作用下相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖问力标准值相应于荷载效应标准组合时，作用于任一单桩的水平力标准值2、桩基沉降验算p 需进行沉降验算的建筑物桩基：n地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基n体型复杂、荷载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n摩擦型桩基p 桩基础的沉降不得超过建筑物的允许沉降值n采用单向压缩分层总和
6、法计算桩基础的最终沉降量 3.桩基软弱下卧层承载力验算 当桩基的持力层下存在软弱下卧层，尤其是当桩基的平面尺寸较大、桩基持力层的厚度相对较薄时，应考虑桩端平面下受力层范围内的软弱下卧层发生强度破坏的可能性。实体深基础4.桩基负摩阻力验算验算中，只计中性点以下部分的侧阻力和端阻力作用。n 摩擦型桩基 取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算单桩承载力：当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，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。n 端承型桩基除应满足上式外，尚应考虑负摩阻力引起的下拉荷载Qgn第5节 桩的负摩擦问题五、桩身结构设计p 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。
7、p 桩轴心受压时工作条件系数：预制桩取0.75；灌注桩取0.6-0.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值p构造要求p 承台设计包括选择n 承台的材料及其强度等级n 几何形状及其尺寸n 进行承台结构承载力计算n 构造满足一定的要求p 承台设计需进行n 受弯计算n 受冲切计算n 受剪切计算n 局部承压承载力计算1 构造要求p 承台的最小宽度不应小于500mmp 承台的最小厚度为300mm，其最小埋深为500mmp 承台混凝土强度等级不应低于C20p 纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm，当有混凝土垫层时，不应小于40mm。p 承台的配筋p 桩顶嵌入承台的
8、长度p 承台之间的连接柱下桩基独立承台1受弯计算(1)柱下多桩矩形承台p 最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。p 计算截面应取在柱边和承台高度变化处M梁式破坏扣除承台和其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时的第i桩竖向力设计值配筋(2)柱下三桩三角形承台其受弯破坏模式有所不同等边等腰等 边s梁式破坏等 腰腰底边 短向桩距与长向桩距之比柱对承台的冲切承载力冲切破坏锥体柱根部轴力设计值冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和受冲切承载力截面高度影响系数冲切系数冲跨比角桩对承台的冲切p 多桩矩形承台受角桩冲切的承载力：扣除承台和其上填土自重后角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值角桩
9、冲切系数三桩三角形承台受角桩冲切的承载力p 底部角桩p顶部角桩3.受剪切计算p 计算截面：柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面p 斜截面受剪承载力计算：扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值剪切系数计算截面的剪跨比：0.33剪跨计算宽度p 计算截面：n 柱边n 桩边n 变截面n 桩边联线形成的斜截面4局部受压计算p 当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。第4章 重点内容1.桩的分类（按设置效应分类、按承载性能分类、按桩径分类）2.单桩竖向承载力的确定方法几个基本概念p 桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组
10、成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。p 单桩基础采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。p 群桩基础由2根以上基桩组成的桩基础。p 基桩群桩基础中的单桩。p 复合桩基由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。p 复合基桩包含承台底土阻力的基桩。p 单桩竖向极限承载力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。n 它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度；n 一般由土对桩的支承阻力控制n 端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制p 群桩效应群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。p 负摩阻力桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。第4章 作业p179：4-2，4-3