第三章桩基础.ppt

1、5单桩承载力的确定单桩承载力的确定 确确定定单桩承承载力力是是分分析析桩基基础承承载力力与与变形形等等问题的的基基础。单桩承承载力力单桩在在荷荷载作作用用下下，地地基基土土和和桩身身的的强强度度和和稳定定性性均均能能得得到到保保证，变形形也也在在允允许范范围以以内内，以以保保证结构物的正常使用所能承受的最大荷构物的正常使用所能承受的最大荷载。轴向承向承载力力 横横轴向承向承载力力 单桩轴向荷向荷载传递机理和特点机理和特点 荷荷载传递过程与土程与土对桩的支承力的支承力 轴向向荷荷载作作用用下下桩身身轴力力、桩身身截截面面位位移移、桩侧摩摩阻阻力力分布特征分布特征：轴力力、截截面面位位移移沿沿深深

2、度度减减小小，摩摩阻阻力力分分布布沿沿深深度度增增大大后后转减小；减小；桩顶竖向位移等于向位移等于桩身身压缩加加桩底地基土的底地基土的压缩；桩底底支支承承力力等等于于桩顶荷荷载减减去去桩侧摩摩阻阻力力，桩承承载力力由由桩侧摩阻力与摩阻力与桩底阻力构成底阻力构成。荷荷载传递特征特征桩侧阻力阻力发挥至极限至极限值是由上而下逐是由上而下逐渐发挥；桩侧阻阻力力极极限限值发挥与与桩底底阻阻力力极极限限值发挥所所对应的的位位移量不同；移量不同；桩底阻力：粘性土底阻力：粘性土桩底直径底直径25%；砂性土；砂性土桩底直径底直径810%桩侧阻力：粘性土阻力：粘性土46mm；砂性土；砂性土610mm侧阻力、底阻力

3、的阻力、底阻力的发挥与与桩型、型、桩长、持力、持力层条件有关条件有关 端承端承桩桩身截面位移小，身截面位移小，侧阻力不易阻力不易发挥，可忽略不，可忽略不计，但，但 较长柱柱桩应考考虑桩侧阻力的作用；阻力的作用；摩擦摩擦桩桩侧阻力先达极限阻力先达极限值，然后底阻力达到极限，然后底阻力达到极限，较长摩擦摩擦 桩或或桩底未达底未达较硬土硬土层，桩底阻力达不到极限底阻力达不到极限值，极限，极限 承承载力由力由桩顶位移控制。位移控制。桩侧摩阻力的影响因素及其分布摩阻力的影响因素及其分布 土土的的性性质侧阻阻力力随随土土的的抗抗剪剪强强度度提提高高而而增增大大，土土的的抗剪抗剪强强度与土性、法向度与土性、

4、法向应力有关；力有关；桩身身刚度度刚度度小小，上上部部变形形大大，侧阻阻力力较大大；刚度度大大，桩身身各各截截面面变形形接接近近，下下部部初初始始法法向向应力力大大，侧阻阻力力较大；大；施施工工方方法法不不同同施施工工方方法法，挤土土效效应不不同同（P.78图3-38）；）；扰动影影响响粘粘性性土土的的灵灵敏敏度度、触触变形形影影响响；砂砂土土密密实度的影响。度的影响。桩底阻力的影响因素及其深度效底阻力的影响因素及其深度效应 土的性土的性质抗剪抗剪强强度、受度、受压刚度大，度大，桩底承底承载力大；力大；持力持力层上覆荷上覆荷载上覆荷上覆荷载大、大、桩底极限承底极限承载力大；力大；地地基基土土的

5、的固固结度度桩底底承承载力力随随地地基基土土的的固固结度度提提高高而增大；而增大；桩径大小径大小类似于基似于基础底面地基承底面地基承载力；力；深深度度效效应桩底底端端进入入持持力力层的的深深度度（临界界深深度度在在砂砂土土、硬硬粘粘土土持持力力层中中，桩底底极极限限阻阻力力随随深深度度线形形增增大大，到到达达临界界深深度度后后保保持持稳定定。临界界深深度度与与持持力力层上上覆覆荷荷载、持力持力层密度有关）。密度有关）。hcpqpl与临界深度与临界深度hcp相关的影响因素：相关的影响因素：随砂的相对密度随砂的相对密度Dr增大而增大增大而增大 随桩径的增大而增大随桩径的增大而增大 随上覆压力的增大

6、而减小随上覆压力的增大而减小与稳定端阻与稳定端阻qpl相关的影响因素相关的影响因素 随相对密度随相对密度Dr增大而增大增大而增大 与桩径及上覆压力无关与桩径及上覆压力无关 单桩在在轴向荷向荷载作用下的破坏模式作用下的破坏模式单桩在竖向荷载下是否破坏取决于两种强度：单桩在竖向荷载下是否破坏取决于两种强度：地基土强度地基土强度 桩身材料强度桩身材料强度 桩身屈曲破坏身屈曲破坏桩底端底端进入入坚硬土硬土层或岩基，或岩基，桩身身细长或或桩侧土土为软土，土，类似于似于压杆杆；整体剪切破坏整体剪切破坏桩身身强强度足度足够，桩底端到达底端到达较硬土硬土层，持力持力层上覆上覆压力不足以阻止力不足以阻止桩底地基

7、土底地基土发生整体剪切破坏生整体剪切破坏；刺入破坏刺入破坏桩身身强强度足度足够，桩底端未达底端未达坚硬土硬土层，桩顶发生生较大的大的竖向位移。向位移。单桩轴向向承承载力容力容许值按土的支承力的确定按土的支承力的确定 单桩轴向承向承载力容力容许值确定方法确定方法 静静载荷荷试验方法方法 设计规范范经验公式方法公式方法 静力触探方法静力触探方法 动测试桩方法方法 静力分析方法静力分析方法 静静载荷荷试验法法 适适用用条条件件特特殊殊大大桥，必必要要时在在施施工工前前先先做做试桩并并进行行载荷荷试验。方法准确可靠，但耗。方法准确可靠，但耗时费力。力。试验装置装置锚桩法法锚桩、横梁、千斤、横梁、千斤顶

8、等等组成。成。锚桩数量数量24根，上拔力有一定的根，上拔力有一定的储备；锚桩与与试桩间的的间距距3倍倍试桩桩径；（具体布置要径；（具体布置要 求求见P.90内容）内容）试桩数量数量2根或根或总桩数的数的2%，沉降量，沉降量测点点2个个 加加载方式方式分分级加加载（预计破破坏坏荷荷载1/101/15）、递变加加载（开开始始1/2.51/5，终了了1/101/15）；）；按一定按一定时间间隔隔测读数据；数据；沉降沉降稳定定标准（施加下一准（施加下一级荷荷载的前提）：的前提）：砂性土砂性土30min下沉量下沉量0.1mm；粘性土粘性土60min下沉量下沉量0.1mm。破坏破坏标准：准：桩顶沉降突然增

9、大，沉降突然增大，总沉降量沉降量40mm，本，本级荷荷载沉降量沉降量为前一前一 级荷荷载的的5倍以上；倍以上；本本级荷荷载沉降量沉降量为前一前一级荷荷载的的2倍以上，倍以上，24h未达未达稳定；定；加加载后期，后期，桩顶沉降随荷沉降随荷载近似近似线性比例增性比例增长，且，且总沉降量沉降量 75mm 极限荷极限荷载确定确定 PS曲曲线法法 Slogt法法 桩身破坏身破坏时的荷的荷载 桩的的轴向容向容许承承载力确定：力确定：安全系数安全系数 K=2.0按上述破坏按上述破坏标准确定破坏荷准确定破坏荷载，并将破，并将破坏荷坏荷载前一前一级荷荷载确定确定为极限荷极限荷载 单桩单桩 P-S 曲线曲线 单桩

10、单桩 S-logt 曲线曲线 设计规范范经验公公式式法法（钢筋筋混混凝凝土土桩、预应力力混混凝凝土土桩、混凝土混凝土桩）摩擦摩擦桩基本形式：基本形式：u 沉沉桩承承载力容力容许值：i、r：振：振动沉沉桩影响系数，影响系数，锤击、静、静压沉沉桩均取均取1.0。注注意意：桩身身自自重重与与置置换土土重重的的差差值作作为荷荷载考考虑（当当自自重重计入浮力入浮力时，置，置换土重也土重也计入浮力）。入浮力）。桩身周长桩身周长P.92表表3-3增加粉土沉增加粉土沉桩桩侧土摩阻力土摩阻力标准准值 qik（新新规范范）粉土粉土稍密稍密2035中密中密3565密实密实6580P.93表表3-4增加粉土沉增加粉土

11、沉桩桩端土承端土承载力力标准准值 qrk（新新规范范）桩尖进入持力层的相对深度桩尖进入持力层的相对深度1hc/d4hc/d 1hc/d4粉土粉土中密中密170020002300密实密实250030003500钢管管桩：考：考虑桩底底闭塞及塞及挤土效土效应特点。特点。s、p：侧阻阻挤土土效效应系系数数、底底端端闭塞塞效效应系系数数，闭口口桩s=p=1，开口，开口桩按按p.94方法方法计算。算。Ap：桩底投影面底投影面积 v 钻（挖）孔（挖）孔桩：注注意意：桩身身自自重重与与置置换土土重重的的差差值作作为荷荷载考考虑（当当自自重重计入浮力入浮力时，置，置换土重也土重也计入浮力）。入浮力）。u桩的周

12、的周长；fa0：桩端端处土土的的承承载力力容容许值（kPa），按按浅浅基基础查表表确确定；定；k2：容容许承承载力力随随深深度度的的修修正正系系数数，根根据据桩端端持持力力层土土类按按浅基浅基础中的中的规定定选用；用；li承承台台底底面面或或局局部部冲冲刷刷线以以下下各各土土层的的厚厚度度，扩孔孔部部分分不不计；Ap桩底底截截面面面面积，用用设计直直径径（钻头直直径径）计算算，但但采采用用换浆法法施施工工时，按按成成孔孔直直径径计算算，对于于扩底底桩，取取扩底截面面底截面面积；qik与与li对应的的各各土土层与与桩侧的的摩摩阻阻力力标准准值，无无试验资料料时可按可按P.94表表3-7采用（采用

13、（新新规范范表格形式有表格形式有变化化）；）；qr桩端端处土土的的承承载力力容容许值，当当持持力力层为砂砂土土、碎碎石石土土时，如如计算算值超超过下下列列数数值，宜宜按按下下列列值采采用用：粉粉砂砂1000kPa；细砂砂1150kPa；中中砂砂、粗粗砂砂、砾砂砂1450kPa；碎碎石土石土2750kPa；h桩底的埋置深度；底的埋置深度；有冲刷的基有冲刷的基础，由一般冲刷，由一般冲刷线起算；起算；无冲刷的基无冲刷的基础，由天然地面或，由天然地面或实际开挖的地面开挖的地面线起算；起算；h40m，按，按40m考考虑，或按，或按试验确定承确定承载力。力。考考虑桩入土入土长度影响的修正系数，按表度影响的

14、修正系数，按表3-8取取值；m0清底系数，按下表采用。清底系数，按下表采用。t：桩端沉渣厚度；端沉渣厚度；d：桩径径 d 1.5m，t300mm；d 1.5m，t500mm，且且满足足0.1t/d12030软塑软塑0.75 IL13050可塑、硬塑可塑、硬塑0 IL0.755080坚硬坚硬IL 080120粉土粉土中密中密3055密实密实5580粉砂、细砂粉砂、细砂中密中密3555密实密实5570中砂中砂中密中密4560密实密实6080钻孔孔桩桩侧土的摩阻力土的摩阻力标准准值 qik（续前表）前表）粗砂、砾砂粗砂、砾砂中密中密6090密实密实90140圆砾、角砾圆砾、角砾中密中密120150密

15、实密实150180碎石、卵石碎石、卵石中密中密160220密实密实220400漂石、块石漂石、块石400600w 桩端后端后压浆灌注灌注桩：无无试验资料料时，可按下式，可按下式计算：算：注注意意：桩身身自自重重与与置置换土土重重的的差差值作作为荷荷载考考虑（当当自自重重计入浮力入浮力时，置，置换土重也土重也计入浮力）。入浮力）。si：i 层土的土的侧阻力增阻力增强强系数；系数；p：端阻力增：端阻力增强强系数。系数。土层名称土层名称粘性土、粉土粘性土、粉土粉砂粉砂细砂细砂中砂中砂粗砂粗砂砾砂砾砂碎石土碎石土s1.31.41.51.61.51.71.61.81.51.81.62.01.51.6p1

16、.51.81.82.01.82.12.02.32.22.42.22.42.22.5在饱和土层中压浆在饱和土层中压浆仅对桩端以上仅对桩端以上812m范围的侧阻力进范围的侧阻力进行增强修正行增强修正在非饱和土层中压浆在非饱和土层中压浆仅对桩端以上仅对桩端以上45m范围的侧阻力进行范围的侧阻力进行增强修正增强修正对于非增于非增强强影响范影响范围取取si=1.0桩端后端后压浆灌注灌注桩桩侧阻力增阻力增强强范范围：支承在基岩上或嵌入基岩内的支承在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔（挖）孔桩、沉、沉桩：注注意意：桩身身自自重重与与置置换土土重重的的差差值作作为荷荷载考考虑（当当自自重重计入浮力入浮力时，置，置换土重也土重也计入浮力）。入浮力）。c1：端阻力：端阻力发挥系数；系数；c2i：i 层侧阻力阻力发挥系数；系数；岩石层情况岩石层情况c1c2完整、较完整完整、较完整0.60.05较破碎较破碎0.50.04破碎、极破碎破碎、极破碎0.40.03frk：桩端岩石端岩石饱和和单轴抗抗压强强度度标准准值；hi：桩嵌入各岩嵌入各岩层部分的厚度，不包括部分的厚度，不包括强强风化化层和全和全风化化层；m：岩：岩