第8章桩基础4课件

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1、 h水平承载机理水平承载机理 桩身对桩周土体产生侧向压应力，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向桩身对桩周土体产生侧向压应力，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向土抗力，桩土共同作用，相互影响。土抗力，桩土共同作用，相互影响。随着横向荷载的加大，桩的水平位移与土的变形增大，会发生土体明随着横向荷载的加大，桩的水平位移与土的变形增大，会发生土体明显开裂、隆起；当桩基水平位移超过容许值时，桩身产生裂缝以至断裂或显开裂、隆起；当桩基水平位移超过容许值时，桩身产生裂缝以至断裂或拔出，桩基失效或破坏。拔出，桩基失效或破坏。影响桩基水平承载影响桩基水平承载力因素：桩身截面刚度、力因素：桩身截面刚度、入土深度、桩侧土质

2、条入土深度、桩侧土质条件、桩顶位移允许值、件、桩顶位移允许值、桩顶嵌固情况等桩顶嵌固情况等。8.5.1 水平荷载下桩的失效与变形水平荷载下桩的失效与变形（a a）刚性桩（短桩）刚性桩（短桩）:（b）半刚性桩（中长桩）：）半刚性桩（中长桩）：（c）柔性桩（长桩）：）柔性桩（长桩）：5.2h0.45.2h0.4h8.5.2 8.5.2 单桩水平静载试验单桩水平静载试验1试验装置试验装置 加载系统和位移观测系统。加载系统和位移观测系统。采用千斤顶同时对两根桩施加对采用千斤顶同时对两根桩施加对顶荷载，千斤顶与试桩接触处宜设置顶荷载，千斤顶与试桩接触处宜设置一球形铰座，以保证作用力能水平通一球形铰座，以

3、保证作用力能水平通过桩身轴线。过桩身轴线。桩的水平位移宜用大量程百分表桩的水平位移宜用大量程百分表量测，若需测定地面以上桩身转角时，量测，若需测定地面以上桩身转角时，在水平力作用线以上在水平力作用线以上500mm左右还应左右还应安装安装12只百分表只百分表。固定百分表的基准桩与试桩净距固定百分表的基准桩与试桩净距不少于一倍试桩直径。不少于一倍试桩直径。2试验方法试验方法 对承受反复作用水平荷载（风力、波浪冲击力、汽车制动力、地震对承受反复作用水平荷载（风力、波浪冲击力、汽车制动力、地震力等）的桩基，宜采用单向多循环加卸载法加荷。力等）的桩基，宜采用单向多循环加卸载法加荷。对受长期水平荷载的桩基

4、（或测量桩身应力及应变的试桩）也可采对受长期水平荷载的桩基（或测量桩身应力及应变的试桩）也可采用慢速维持加载法进行试验。用慢速维持加载法进行试验。荷载分级荷载分级 取预估水平极限承载力的取预估水平极限承载力的1/101/151/101/15作为每级荷载的加荷增量；根作为每级荷载的加荷增量；根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径3001000mm3001000mm的桩，每级荷载的桩，每级荷载增量可取增量可取2.520kN。加载程序与位移观测加载程序与位移观测 每级荷载施加后，恒载每级荷载施加后，恒载4min4min，测读水平位移，然后卸载至零，停，测读水平

5、位移，然后卸载至零，停2min 2min 测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环5 5次次便完便完成一级荷载的试验观测，随后进行下一级的加荷试验与观测。成一级荷载的试验观测，随后进行下一级的加荷试验与观测。中止试验的条件中止试验的条件 当桩身出现折断或水平位移超过当桩身出现折断或水平位移超过3040mm3040mm（软土取（软土取40mm40mm），或桩侧），或桩侧地表出现明显裂缝或隆起时，即可终止试验。地表出现明显裂缝或隆起时，即可终止试验。单向多循环加卸载试验法操作要点单向多循环加卸载试验法操作要点：3.3.试验成果分析试验成果

6、分析单桩水平静载荷试验成果分析曲线单桩水平静载荷试验成果分析曲线 8.5.3 单桩水平承载力的理论计算单桩水平承载力的理论计算zxzxxk.地基水平抗力系数分布图地基水平抗力系数分布图 1 1土的弹性抗力及其分布形式土的弹性抗力及其分布形式桩的侧向地基反力：桩的侧向地基反力：3/203/5).().(EIbxHmxcrcr地基水平抗力系数的比例常数地基水平抗力系数的比例常数m，可根据单桩水平静载试验结果确定：，可根据单桩水平静载试验结果确定：2321332132212211)()22()2(hhhhhhhmhhhmhmm2单桩的挠曲微分方程单桩的挠曲微分方程0.044xzEImbdzxd或或

7、0.544xzdzxd（8-79）单桩内力与变位曲线单桩内力与变位曲线群桩基础承台侧面地基土水平抗力系数：群桩基础承台侧面地基土水平抗力系数：桩底面地基土竖向抗力系数：桩底面地基土竖向抗力系数：和承台底地基土竖向抗力系数：和承台底地基土竖向抗力系数：桩身轴向压力传布系数等：桩身轴向压力传布系数等：nnmhC hmC00 nbhmC0 N=0.15.0 3.群桩基础群桩基础m 法的有关计算参数法的有关计算参数当确定地震作用下桩基计算参数和图示时，应注意以下问题：当确定地震作用下桩基计算参数和图示时，应注意以下问题：4.桩基桩基 m 法计算公式法计算公式1）单桩基础或与外力（指水平力和弯矩）作用平

8、面相垂直的单排桩基础）单桩基础或与外力（指水平力和弯矩）作用平面相垂直的单排桩基础2）位于（或平行于）外力作用平面的单排（或多排）桩低承台群桩基础）位于（或平行于）外力作用平面的单排（或多排）桩低承台群桩基础3）位于（或平行于）外力作用平面的单排（或多排）桩高承台群桩基础）位于（或平行于）外力作用平面的单排（或多排）桩高承台群桩基础a）单桩或单排桩基础）单桩或单排桩基础 b）多排桩低承台群桩基础）多排桩低承台群桩基础 c）多排桩高承台群桩基础）多排桩高承台群桩基础位移位移 xxzBEIMAEIHx2030转角转角 BEIMAEIHz020弯矩弯矩 MMzBMAHM00剪力剪力 QQzBMAHV

9、00水平抗力水平抗力)(10200ppxzBMAHb单桩或单排桩基础单桩或单排桩基础3桩顶水平位移桩顶水平位移4桩身最大弯矩及其位置桩身最大弯矩及其位置 桩身最大位移通常在桩顶，桩顶水平位移是控制基桩水平承载力的桩身最大位移通常在桩顶，桩顶水平位移是控制基桩水平承载力的主要因素。主要因素。001HMBACQQzz 00maxMCM8.5.4 桩基水平承载力特征值计算规定桩基水平承载力特征值计算规定1.单桩基础单桩基础ntmNgm0tmha1)2225.1(75.0AfNWfR（8-81）x3oaha/75.0vEIxR（8-82）2群桩基础群桩基础 群桩基础（不含水平力垂直与单排桩基纵向轴线和

10、力矩较大的情况）群桩基础（不含水平力垂直与单排桩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桩效应。hahhRR（8-83）（1）考虑地震作用时）考虑地震作用时lrih（8-84）（2）不考虑地震作用时）不考虑地震作用时brihlha21cbRnnP8.6 桩身受压承载力与抗裂计算桩身受压承载力与抗裂计算8.6.1 钢筋混凝土桩的构造要求钢筋混凝土桩的构造要求1.灌注桩灌注桩2.混凝土预制桩混凝土预制桩8.6.2 桩身承载力计算模式桩身承载力计算模式（1）当桩顶以下）当桩顶以下

11、5d螺旋式箍筋间距螺旋式箍筋间距100mm时时 sypscc9.0AfAfN（2）当桩身配筋不符合上述规定时）当桩身配筋不符合上述规定时psccAfN（8-87a）（8-87b）（3）静载试验对计算值的检验）静载试验对计算值的检验桩受压极限承载力计算值：桩受压极限承载力计算值：35.1/)9.0(2sypsccuAfAfR（8-88）8.6.3 轴心受压桩的桩身压曲计算轴心受压桩的桩身压曲计算8.6.4 偏心受压桩正截面受压承载力偏心受压桩正截面受压承载力8.6.5 打入式钢管桩的桩身局部压曲验算打入式钢管桩的桩身局部压曲验算 8.6.6 其他计算规定其他计算规定1.柱下独立承台、条形承台梁、

12、筏形承台构造尺寸柱下独立承台、条形承台梁、筏形承台构造尺寸 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：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：1）独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于）独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于不应小于150mm。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于应小于75mm，承台的最小厚度不应小于，承台的最小厚

13、度不应小于300mm。2）高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于）高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于400mm。2.柱下独立承台、条形承台梁、筏形承台的配筋规定柱下独立承台、条形承台梁、筏形承台的配筋规定 1）柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于）柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。2）条形承台梁纵向主筋直径不宜小于）条形承台梁纵向主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于箍筋直径不宜小于6mm。3）筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考）筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考虑到整

14、体弯曲的影响，纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于虑到整体弯曲的影响，纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于0.15%；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。上层钢筋应按计算配筋率全部连通。4）柱下独立双桩承台：按深受弯构件的构造配筋。）柱下独立双桩承台：按深受弯构件的构造配筋。8.7 承台设计计算承台设计计算8.7.1 承台的构造承台的构造3.混凝土耐久性要求、抗渗要求、保护层厚度混凝土耐久性要求、抗渗要求、保护层厚度4.桩与承台的连接桩与承台的连接 1）桩嵌入承台内长度：中等直径桩）桩嵌入承台内长度：中等直径桩50mm；大直径桩；大直径桩100mm。2）混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长

15、度不宜小于）混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于35倍纵向主筋直径；对于抗拔桩基不应小于倍纵向主筋直径；对于抗拔桩基不应小于40倍主筋直径。倍主筋直径。3）大直径灌注桩，采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。）大直径灌注桩，采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。5.柱与承台之间的连接柱与承台之间的连接 1）一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向主筋锚入桩身内长度）一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向主筋锚入桩身内长度不应小于不应小于35倍纵向主筋直径。倍纵向主筋直径。2）多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台）多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台35倍纵向主筋直径；当承台倍纵

16、向主筋直径；当承台高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度20倍纵向主筋直径。倍纵向主筋直径。3）当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级，锚固长度应乘以）当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级，锚固长度应乘以1.15系数；对于三级抗震等级，应乘以系数；对于三级抗震等级，应乘以1.05系数。系数。6.承台与承台之间的连接，联系梁设置承台与承台之间的连接，联系梁设置 1）一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置联系梁。当桩与柱）一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置联系梁。当桩与柱的截面直径之比大于的截面直径之比大于2时，可不设联系梁。时，可不设联系梁。2）两桩桩基的

17、承台，应在其短向设置联系梁。）两桩桩基的承台，应在其短向设置联系梁。3）有抗震设防要求柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置联系梁。）有抗震设防要求柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置联系梁。4）联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁宽度不宜小于）联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的，其高度可取承台中心距的1/101/15，且不宜小于，且不宜小于400mm。5）联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小于）联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小于2根直径根直径12mm钢筋；位于同一轴线上的联系梁纵筋应通长配置。钢筋；位于同一轴线上的联系梁纵

18、筋应通长配置。7.承台及地下室外墙与基坑侧壁间隙的回填处理承台及地下室外墙与基坑侧壁间隙的回填处理 承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应采用灰土、级配砂石、压实性较好承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层回填夯实，轻型击实压实系数不宜小于的素土分层回填夯实，轻型击实压实系数不宜小于0.94；也可采用素混凝；也可采用素混凝土回填。土回填。8.7.2 承台受弯计算承台受弯计算1柱下独立承台柱下独立承台矩形承台矩形承台 1）两桩条形承台和多桩矩形承台弯两桩条形承台和多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处：矩计算截面取在柱边和承台变阶处：iixyNMiiyxNMXX

19、YYxiyixy2）三桩承台）三桩承台a）等边三桩）等边三桩 b）等腰三桩）等腰三桩 三桩三角形承台三桩三角形承台等边三桩承台等边三桩承台)43(3amaxcsNM等腰三桩承台等腰三桩承台)475.0(312amax1csNM)475.0(322amax2csNM2.箱形、筏形承台箱形、筏形承台 1）箱形承台和筏形承台的弯矩宜考虑地基土层性质、基桩分布、承）箱形承台和筏形承台的弯矩宜考虑地基土层性质、基桩分布、承台和上部结构形式和刚度，按地基桩承台上部结构共同作用原理分台和上部结构形式和刚度，按地基桩承台上部结构共同作用原理分析计算。析计算。2）箱形承台，当桩端持力层为基岩、密实的碎石类土、砂

20、土且深厚）箱形承台，当桩端持力层为基岩、密实的碎石类土、砂土且深厚均匀时；或当上部结构为剪力墙；或当上部结构为框架核心筒结构且按均匀时；或当上部结构为剪力墙；或当上部结构为框架核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时，箱形承台底板可仅考虑局部弯矩作用进行计算；变刚度调平原则布桩时，箱形承台底板可仅考虑局部弯矩作用进行计算；3）对于筏形承台，当桩端持力层深厚坚硬、上部结构刚度较好，且）对于筏形承台，当桩端持力层深厚坚硬、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过柱荷载及柱间距的变化不超过20%时；或当上部结构为框架核心筒结构时；或当上部结构为框架核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时，可仅考虑局部弯矩

21、作用进行计算。且按变刚度调平原则布桩时，可仅考虑局部弯矩作用进行计算。3柱下条形承台梁柱下条形承台梁 对于柱下条形承台梁，一般按弹性地基梁（地基计算模型应根据地基土层对于柱下条形承台梁，一般按弹性地基梁（地基计算模型应根据地基土层特性选取）进行分析计算；若桩端持力层较硬时，且桩柱轴线不重合时，特性选取）进行分析计算；若桩端持力层较硬时，且桩柱轴线不重合时，可视为不动支座，按连续梁计算。可视为不动支座，按连续梁计算。4墙下条形承台梁墙下条形承台梁（按倒置的弹性地基梁计算弯矩和剪力）按倒置的弹性地基梁计算弯矩和剪力）图图8-25 墙下条形桩基连续承台梁计算简图墙下条形桩基连续承台梁计算简图线荷载的

22、最大值：线荷载的最大值：板式承台的厚度主要由冲切计算决定。两种破坏形式板式承台的厚度主要由冲切计算决定。两种破坏形式 柱对承台的冲切，由柱边沿或者变阶处形成一个柱对承台的冲切，由柱边沿或者变阶处形成一个 4545o o的冲的冲切锥体切锥体 角桩处形成一个倒冲切锥体角桩处形成一个倒冲切锥体QQFQFQQQ8.7.3 承台受冲切计算承台受冲切计算8.7.3 受冲切计算受冲切计算1.柱对承台的冲切计算柱对承台的冲切计算0thpoxcy00y0 x)()(2hfahabFcl2箱形、筏形承台受内部基桩冲切计算箱形、筏形承台受内部基桩冲切计算bxaoxaoxSobohobyaoyaoy4545abcd单

23、一基桩冲切承载力：单一基桩冲切承载力：0t00)(8.2hfhbNl群桩冲切承载力：群桩冲切承载力：0tx0 xy0y0yx0i)()(2hfababNl3.角桩对承台冲切计算角桩对承台冲切计算1）多桩（四桩以上）矩形承台）多桩（四桩以上）矩形承台：0thpx11y1y121x)2()2(hfacacNl矩形承台角桩冲切计算矩形承台角桩冲切计算 2）三桩三角形承台）三桩三角形承台:底部角桩：底部角桩：顶部角桩：顶部角桩：三角形承台角桩冲切计算三角形承台角桩冲切计算 0thp1111112tan)2(hfacNl0thp2122122tan)2(hfacNl8.7.4 受剪切计算受剪切计算 柱下

24、独立承台柱下独立承台，对柱边和桩边、变阶处和桩边联线形成的斜截面进行计算。，对柱边和桩边、变阶处和桩边联线形成的斜截面进行计算。00thshbfV 承台斜截面受剪切计算简图承台斜截面受剪切计算简图 对于阶梯形承台抗剪计算：对于阶梯形承台抗剪计算：A2-A2断面：断面：02010220110hhhbhbbyyyB2-B2断面：断面：02010220110hhhbhbbxxx 阶梯形承台斜截面受剪计算阶梯形承台斜截面受剪计算 对于锥形承台抗剪计算：对于锥形承台抗剪计算：YYA1A1A2A2B1B1B2B2XXbx2bx1ax2ax1by2by1ay1ay2h02h01BBAAbx2bx1by1by

25、2ay2ax2h0h1A-A断面：断面：112010).1(5.01 yyyybbbhhbB-B断面：断面：112010).1(5.01 xxxxbbbhhb锥形承台斜截面受剪计算锥形承台斜截面受剪计算 当承台配有箍筋和弯起钢筋时，斜截面的受剪承载力确定（当承台配有箍筋和弯起钢筋时，斜截面的受剪承载力确定（若无弯起钢若无弯起钢筋时，式中的第三项由弯起钢承担的剪力为零）筋时，式中的第三项由弯起钢承担的剪力为零）：ssbybsvyvthsAfshAfbhfVsin8.0/0.1008.7.5 承台局部受压和抗震验算承台局部受压和抗震验算本次课小结：本次课小结：8.5 桩基水平承载力桩基水平承载力8

26、.5.1水平荷载下桩的失效与变形水平荷载下桩的失效与变形8.5.2单桩水平静载试验单桩水平静载试验8.5.3桩基水平承载力的理论计算桩基水平承载力的理论计算 1土的弹性抗力及其分布形式；土的弹性抗力及其分布形式；2单桩的挠曲微分方程单桩的挠曲微分方程 3.群桩基础群桩基础m法的有关计算参数；法的有关计算参数；4.桩基桩基 法计算公式法计算公式8.5.4桩基水平承载力特征值计算规定桩基水平承载力特征值计算规定8.6 桩身受压承载力与抗裂计算桩身受压承载力与抗裂计算8.6.1 钢筋混凝土桩的构造要求钢筋混凝土桩的构造要求8.6.2桩身承载力计算模式桩身承载力计算模式8.6.3 轴心受压桩的桩身压曲计算轴心受压桩的桩身压曲计算8.6.4 偏心受压桩正截面受压承载力偏心受压桩正截面受压承载力8.6.5 打入式钢管桩的桩身局部压曲验算打入式钢管桩的桩身局部压曲验算8.7 承台设计计算承台设计计算1、承台的构造；承台的构造；2、承台受弯计算、承台受弯计算3、受冲切计算；受冲切计算；4、受剪切计算、受剪切计算5、承台局部受压和抗震验算、承台局部受压和抗震验算