基础工程-桩基础设计(1).ppt

1、桩基础（1）Pile Foundation(1)地基上部结构物桩桩基础的适用性优点：承载力高、稳定性好、沉降量小、适应性强、便于机械施工等n上层土质差，下层好；地基或荷载不均。n地基软弱（难以加固）；特殊土（可液化土、湿陷性黄土、膨胀土）。n存在较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载。n变形敏感建筑物；地面超载。n地下水位高，其他基础型式施工困难。n历史遗迹桩基设计内容1.地质勘察，掌握地质资料2.选择桩的类型和几何尺寸3.确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值4.确定桩的数量、间距和布桩方式5.验算桩基的承载力和沉降6.桩身结构设计7.承台设计8.绘制桩基施工图（一）（二）（三）（四）（五）

2、（六）桩基设计原则极限状态设计法桩基的极限状态：建筑桩基技术规范n承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形。n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。建筑桩基设计等级划分(JGJ94-2008)桩基设计内容1.地质勘察，掌握地质资料2.选择桩的类型和几何尺寸3.确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值4.确定桩的数量、间距和布桩方式5.验算桩基的承载力和沉降6.桩身结构设计7.承台设计8.绘制桩基施工图（一）（二）（三）（四）（五）（六）桩基础的分类n单桩基础与群桩基础n低承台桩基与高承台桩基地基桩桩的分类(1)n按荷

3、载性质：n竖直桩n水平桩n按承载性状：n摩擦型桩-摩擦桩、端承摩擦桩n端承型桩-端承桩、摩擦端承桩桩的长径比较大桩的长径比较小HeadSideToe桩头桩头桩侧桩侧桩端桩端桩的分类(2)n按施工方法分类：预制桩和灌注桩n预制桩：木桩、钢桩、钢筋混凝土桩混凝土预制桩(concrete)钢桩(steel)木桩(wood)截面形状方、圆管、H型圆截面尺寸边长：300500mm直径：2501200mm直径：160260mm桩长2530m；分节12m60m46m优点承载力高、耐久性好、质量容易保证穿透能力强、自重轻、承载力高、施工方便制作运输方便、打桩简单缺点自重大、打桩设备复杂、桩长不一、施工工艺复杂

4、成本高、易锈蚀遇水性能受影响桩的分类(3)沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩单打法（复打、反插法）锤击或振动灌注桩：成孔-放钢筋笼-浇灌混凝土，截面圆形钻孔灌注桩l逐段开挖并支护l达深度扩孔l安装钢筋笼l浇灌混凝土挖孔桩桩的分类(4)n按桩的设置效应（桩周土所受的排挤作用）：n非挤土桩：钻孔灌注桩n部分挤土桩：预钻孔打入式预制桩n挤土桩：实心预制桩、沉管灌注桩n按桩的直径：n小直径桩(d=250 mm)n普通桩(250 mmd=800 mm)桩基设计内容1.地质勘察，掌握地质资料2.选择桩的类型和几何尺寸3.确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值4.确定桩的数量、间距和布桩方式5.验算桩基的承载力和

5、沉降6.桩身结构设计7.承台设计8.绘制桩基施工图（一）（二）（三）（四）（五）（六）竖向荷载下单桩的工作性能桩的桩的荷载传递荷载传递n微元的平衡条件：桩侧单位面积上的荷载传递量；桩的周长。式中n边界条件：n桩顶轴力桩顶竖向荷载（N0Q）n桩端轴力总桩端阻力 （Nl=Qp）所以：桩侧总阻力：Qs=Q-Qp压缩变形n桩身截面z处的位移：式中桩身横截面面积和弹性模量。桩侧摩阻力n桩侧摩阻力是桩土相对位移的函数du 粘性土：46mm；砂土：610mm n桩侧摩阻力极限值：土的“拱作用”侧阻随深度增加到临界深度（510桩径）桩端阻力n桩端阻力的发挥滞后于桩侧阻力。n桩端阻力充分发挥的桩底位移比桩侧阻力

6、达到极限所需的桩身位移值大得多。n砂类土：0.080.1d；n一般粘性土：0.25d；n硬粘土：0.1d。n长桩总是摩擦桩单桩的破坏模式n影响因素：n桩周土的抗剪强度n桩端支承情况n桩的尺寸n桩的类型n破坏模式：n屈曲破坏n整体剪切破坏n刺入破坏单桩的破坏模式n屈曲破坏：桩周土极为软弱长压杆挠曲破坏荷载沉降曲线陡降型有明显的破坏荷载承载力取决于桩身材料小直径端承桩、细长木桩n整体剪切破坏：桩的长度不大桩底土体滑动荷载沉降曲线陡降型有明显的破坏荷载承载力桩端土支承力打入式短桩、钻扩短桩n刺入破坏：土层抗剪强度较均匀时桩的沉降较大荷载沉降曲线 土体强度 较低缓变型极限沉降 较高陡降型破坏荷载承载力桩周土强度钻孔灌注桩桩侧负摩擦力(Negative friction)负摩擦力：当桩周土相对于桩侧向下位移时，桩侧摩擦力方向向下。n软土地区，地下水位下降，桩周土有效应力增加。n桩侧地面承受大面积荷载。n桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层。n冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的沉陷。中性点1-土体位移2-桩体截面位移