《樁基礎(chǔ)知識培訓(xùn)》.ppt

樁基礎(chǔ),Pile foundation,本章主要內(nèi)容,概述樁的功能及類型 樁的承載機(jī)理？ 單樁承載力capacity of single pile 群樁承載力capacity of pile group 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),軟 土 層,沉井caisson,深基礎(chǔ),地下連續(xù)墻 diaphragm,第一節(jié) 概 述,一、樁的應(yīng)用 1.歷史 十九世紀(jì)以前，木樁 7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔 十九世紀(jì)開始，材料和動(dòng)力進(jìn)步 鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利，蒸汽動(dòng)力 十九世紀(jì)末，現(xiàn)場鉆孔樁(1897, Raymond),排 樁,帶撐木樁,灞河上建橋始于春秋時(shí)期，秦穆公稱霸西戎，將滋水改為灞水，并于河上建橋，故稱“灞橋”，是我國最古老的石柱墩橋。,1400年前的隋代灞橋遺址,被洪水沖走的隋代灞橋上的橋樁,隋代灞橋橋墩上的龍頭,隋代灞橋石料上刻有“耀州”二字證實(shí)修橋石料來源于西安以北約100公里的古耀州,新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m 將荷載傳遞到下部好土層,承載力高,大直徑鉆孔樁,風(fēng)化砂巖及粉砂巖,部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥巖,新加坡發(fā)展銀行,四墩7.3m,現(xiàn)場灌注 護(hù)坡樁 造價(jià)低,現(xiàn)場灌注 護(hù)坡樁 造價(jià)低,2.特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 將荷載傳遞到下部好土層,承載力高 沉降量小 抗震性能好,穿過液化層 承受抗拔(抗滑樁)及橫向力(如風(fēng)載荷) 與其他深基礎(chǔ)比較,施工造價(jià)低,缺點(diǎn) 施工環(huán)境影響, 預(yù)制樁施工噪音, 鉆孔灌注樁的泥漿 有地下室時(shí),有一定干擾,深基坑中做樁,3. 適用條件,(1)水上建筑物 (2)深持力層,高地下水位 (3)抗震地基 (4)對沉降非常敏感的建筑,如精密儀器 詳見教材117頁,承臺:將幾個(gè)樁結(jié)合起來傳遞荷載 1.低承臺樁基 承臺在地面以下, 承臺本身可承擔(dān)部分荷載 2.高承臺樁基 承臺在地面以上,橋樁,碼頭,棧橋,二、樁基礎(chǔ)的類型（按承臺位置分類）,青島前海棧橋,年登州鎮(zhèn)總兵章高元奉調(diào)率兵移駐青島后，先在青島村（今人民會堂處）修建總兵衙門，然后在前海處搭起一座長米左右、鐵木結(jié)構(gòu)的簡易碼頭，當(dāng)時(shí)只供軍用，故名棧橋。,低承臺樁基,高承臺樁基,三、樁基設(shè)計(jì)原則,1、樁基的極限狀態(tài)： 樁基承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于樁基受荷達(dá)到最大承載能力導(dǎo)致整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形； 樁基正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于樁基變形達(dá)到為保證建筑物正常使用所規(guī)定的限值或樁基達(dá)到耐久性要求的某項(xiàng)限值。,建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）,2、建筑樁基安全等級： 根據(jù)建筑物因樁基損壞所造成的后果嚴(yán)重性將建筑樁基分為三個(gè)安全等級。,3、樁基計(jì)算（驗(yàn)算）內(nèi)容： （1）所有樁基均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 1）樁基的豎向承載力計(jì)算、群樁承載力計(jì)算； 2）樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗(yàn)算； 3）樁基抗震承載力驗(yàn)算； 4）承臺計(jì)算和樁身結(jié)構(gòu)計(jì)算；,（2）以下樁基尚應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算： 1）樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物及樁端持力層為粘性土等的或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基的沉降驗(yàn)算。 2）承受較大水平荷載或?qū)λ阶兾灰髧?yán)格的一級建筑樁基的水平變位驗(yàn)算。 （3）對不允許出現(xiàn)裂縫或限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺應(yīng)進(jìn)行抗裂或裂縫寬度驗(yàn)算。,4、樁基規(guī)范對荷載效應(yīng)的規(guī)定 樁基承載能力極限狀態(tài)：采用作用效應(yīng)的基本組合和地震作用效應(yīng)的組合。,樁基正常使用極限狀態(tài)： 沉降驗(yàn)算：采用荷載的長期效應(yīng)組合（準(zhǔn)永久組合）。 水平變位、抗裂和裂縫寬度：應(yīng)根據(jù)使用要求和裂縫控制等級分別采用作用效應(yīng)的短期效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合）或短期效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合）考慮長期荷載（準(zhǔn)永久組合）的影響。,對于特殊地基土（如：軟土、濕陷性黃土等），遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50007-2002 關(guān)于荷載取值的規(guī)定 （1）按地基承載力確定基礎(chǔ)底面面積或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)取地基承載力特征值或單樁承載力特征值。,（2）計(jì)算地基變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)的下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值為地基變形允許值。 （3）計(jì)算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡時(shí)，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，但其分項(xiàng)系數(shù)均為1.0。,（4）在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、承臺、支擋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)荷載效應(yīng)應(yīng)按承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)均。 驗(yàn)算基礎(chǔ)的裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合。 （5）由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合值可取基本組合值的1.35倍。 （6）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用，但結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0不應(yīng)小于1.0。,樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟,四、,4.2 樁的類型,承載性狀 施工方法 成型方式效應(yīng) 材料 形狀 按尺寸,按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，叫法不同。,4.2.1 樁 的 分 類,一、 按承載性狀分類,Q = Qp+Qs Tip resistance, Skin friction 端承型樁 主要由樁端承受極限荷載,樁不長,樁端土堅(jiān)硬 摩擦型樁 主要由樁側(cè)壁與土的摩擦力承受極限荷載,樁長徑比不很大，樁端土為粘土、粉土、砂土等,端承型樁,摩擦型樁,端承樁,摩擦端承樁,（嵌巖樁）,摩擦樁,端承摩擦樁,端承型樁,摩擦型樁,P,二、按材料： 木樁、混凝土、鋼筋混凝土、鋼管（型鋼）樁、復(fù)合樁 鋼筋混凝土：普通混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土（離心預(yù)制）、高強(qiáng)混凝土,三 、 按形狀,按縱斷面：楔形樁、樹根樁、螺旋樁、多節(jié)（分叉）樁、擴(kuò)底樁、支盤樁、微型樁 按橫斷面：圓形，八邊形，十字樁、X形樁,樁身,四、按尺寸,按斷面(直徑）的大小： 大直徑樁:d800mm; 小直徑樁：d250mm； 中等直徑樁： 2503)；短樁：L15m； 中長樁：15m 80m L/ （：樁的特征長度）,五、 按施工方法,施工方法沉樁方法 1 預(yù)制樁 Prefabricated pile 擠土樁，部分?jǐn)D土樁 2 現(xiàn)場灌注樁 Cast in place 非擠土樁，部分?jǐn)D土樁,1 預(yù)制樁 2 現(xiàn)場灌注樁,氣錘打入 振動(dòng)沉樁 靜壓樁,引孔,部分?jǐn)D土, 大面積地面隆起 不引孔,擠土樁,成孔方法,人工挖孔 螺旋鉆 正反循環(huán)地下水以下泥漿護(hù)壁 沖擊,夯擴(kuò),爆破 沉管灌注,澆注法,省,易 泥皮,虛土,斷樁,水上 水下 其他,離心,預(yù)應(yīng)力, 工廠,現(xiàn)場,振動(dòng)沉樁 預(yù)制樁1013m,Pile Point,離心預(yù)應(yīng)力預(yù)制鋼筋混凝土,人工挖孔樁,廣州市亞洲大酒店人工挖孔樁,螺旋鉆,擴(kuò)底樁,人工挖孔擴(kuò)孔樁 （芝加哥法）,UK英國,1.0-3.0 m,0.6-0.9 m,英國是近代工業(yè)革命的發(fā)源地，正式名稱“聯(lián)合王國”，全稱“大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國（the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland）”,爆破擴(kuò)底樁,擠擴(kuò)樁（支盤樁）,六、按樁的成樁方式效應(yīng) 分類：非擠土樁、部分?jǐn)D土樁、擠土樁 1）擠土樁：實(shí)心預(yù)制樁、下端封閉的管樁、以及沉管灌注樁 成樁效應(yīng)：粘土：打樁抗剪強(qiáng)度降低停一定時(shí)間可恢復(fù)。 無粘土：抗剪強(qiáng)度提高。 2）部分?jǐn)D土樁：H型鋼樁、開口的鋼管樁、開口預(yù)制管樁 成樁效應(yīng)：影響不大。 3）非擠土樁：鉆孔灌注樁、先鉆孔再打入的預(yù)制樁 成樁效應(yīng)：側(cè)阻力有所降低。,4.3 單樁承載力 Bearing capacity of a single pile,4.3.1 單樁軸向荷載的傳遞機(jī)理（單樁的工作性能）,樁頂荷載一般為：軸向力、水平力、彎矩,1. 樁身軸力和截面位移（樁的荷載傳遞）,在外載作用下，土對樁的支承力由樁側(cè)阻力和樁端阻力兩部分組成。,在外力作用下，樁側(cè)摩阻力開始抵抗打樁時(shí)的荷載，樁工作狀態(tài)時(shí)隨著外載的作用，開始摩阻力發(fā)揮作用，只有當(dāng)樁端產(chǎn)生位移，端阻力才逐漸開始作用。,樁、土間力的平衡,設(shè)樁身周長為u，從深度z處取一dz微段，由力的平衡條件有：,設(shè)樁身橫截面面積為Ap，彈性模量為Ep，dz微段 的變形為dz，據(jù)虎克定律有：,代入上式有：,2.影響荷載傳遞的因素,主要影響荷載傳遞的因素：長徑比 l/d,根據(jù)長徑比 l/d 樁的分類：,短樁：l/d10,中長樁：l/d=1040,長樁：l/d=40100,超長樁：l/d100,2.影響荷載傳遞的因素,（1）樁端土與樁周土的剛度比Eb/Es 對于中長樁： Eb/Es增大，樁端分擔(dān)荷載的比例增加。,（2）樁土剛度比Ep/Es 對于中長樁： Ep/Es增大，樁端分擔(dān)荷載的比例增加。 Ep/Es超過1000后，影響不大。當(dāng)Ep/Es10端阻接近零，因此：對于砂樁、碎石樁、灰土樁等，應(yīng)按復(fù)合地基設(shè)計(jì)。,（3）樁端擴(kuò)底直徑與樁身直徑比D/d D/d增大，樁端分擔(dān)荷載的比例增加。,當(dāng)樁長增大(例如ld25)時(shí)，樁端分擔(dān)荷載減少。因樁身壓縮變形大，樁端反力尚未發(fā)揮，樁頂位移已超過實(shí)用所要求的范圍，此時(shí)傳遞到樁端的荷載極為微小。因此，很長的樁實(shí)際上總是摩擦樁，用擴(kuò)大樁端直徑來提高承載力是徒勞的。,(4)長徑比 l/d,3. 樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,由上可見，樁的側(cè)阻隨深度呈線性增大。但砂土中模型樁試驗(yàn)表明， 當(dāng)樁入土深達(dá)某一臨界值(約為510倍樁徑)后側(cè)阻就不再隨深度增加。該現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應(yīng)。維西克(vesie，1967)認(rèn)為：樁周豎向有效應(yīng)力不一定等于覆蓋應(yīng)力，其線性增加到臨界深度(zc)時(shí)達(dá)到某一限值，其原因是土的“拱作用”。 綜上所述，樁側(cè)極限摩阻力與所在的深度、土的類別和性質(zhì)，成樁方法等多種因素有關(guān)。而樁側(cè)阻力u 達(dá)到所需的樁土相對滑移極限值久則基本上只與土的類別有關(guān)根據(jù)試驗(yàn)資料，一般粘性土約為46mm砂土約為610mm。,超靜孔隙水壓力消散,土的觸變性,打入預(yù)制樁： 擠土使qs增加：(1)擠密(2)殘余應(yīng)力 鉆孔預(yù)制樁： 常使qs減少：(1)泥皮(2)應(yīng)力松弛但是也有水泥漿滲入土中使表面粗糙,粘性土的摩阻力有時(shí)效性：,其他施工因素,單樁的破壞形式,屈曲破壞取決于樁身的材料強(qiáng)度 整體剪切破壞-取決于樁端土的支承力 刺入破壞-取決于樁周土強(qiáng)度,屈曲破壞取決于樁身的材料強(qiáng)度,樁的直徑比較小且穿過樁周土的抗剪強(qiáng)度比較低（如淤泥等軟土），樁端進(jìn)入比較堅(jiān)硬的巖石，一般端承樁和嵌巖樁屬于屈曲破,Q-S曲線（荷載-沉降）出現(xiàn)急劇破壞的陡降段，其沉降量很小，有明確的破壞荷載。 樁的承載力取決于樁身材料強(qiáng)度,整體剪切破壞-取決于樁端土的支承力,Q-S曲線有明顯的拐點(diǎn)，有陡降段，有明顯的破壞荷載。 樁的承載力主要取決于樁端土的支承力。 一般樁基屬于本情況。,刺入破壞-取決于樁周土強(qiáng)度,當(dāng)樁周土和樁尖土的抗剪強(qiáng)度比較均勻時(shí)，樁在軸向荷載作用下將出現(xiàn)刺入破壞。樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力來承擔(dān)，樁端阻力極微，樁的沉降量較大。 Q-S曲線為“漸進(jìn)破壞”的緩變型，無明顯拐點(diǎn)。 樁的承載力主要取決于樁周土的抗剪強(qiáng)度,兩類單樁荷載沉降曲線 A陡降型 B緩變型,4.3.2 單樁豎向承載力的確定,取決于兩個(gè)方面：,樁身材料強(qiáng)度,地層支承力,極限承載力：,承載力特征值：,安全系數(shù)K=2,按樁身材料確定,混凝土 R = cfcAp 鋼筋混凝土 R = （cfcAp+fyAg）,鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,單樁豎向承載力特征值確定方法:,靜載荷試驗(yàn),按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定,按經(jīng)驗(yàn)公式確定,1. 靜載荷試驗(yàn),獲得單樁承載力最可靠的方法,錨樁 桁架法,2400噸,樁頂試驗(yàn)中,1、進(jìn)行靜載試驗(yàn)的工程： 靜載荷試驗(yàn)是評價(jià)單樁承載力最為直觀和可靠的方法，其除了考慮到地基土的支承能力外，也計(jì)入了樁身材料強(qiáng)度對于承載力的影響。 對于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級：甲、乙級建筑物必須通過靜載荷試驗(yàn)。 對于地基條件復(fù)雜，樁施工質(zhì)量可靠性低等建筑樁基必須通過載荷試驗(yàn)。,2、試驗(yàn)數(shù)量：在同一條件下的試驗(yàn)數(shù)量，不宜少于總數(shù)的1%，并不少于3根。工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時(shí)不應(yīng)少于2根。 3、預(yù)制樁完成后的間歇時(shí)間： 時(shí)間要求：砂類土間歇時(shí)間不少于10天；粉土和粘性土不少于15天；飽和粘性土不少于25天。 原因：對于預(yù)制樁，由于打樁時(shí)土中產(chǎn)生的孔隙水壓力有待消散，土體因打樁擾動(dòng)而降低的強(qiáng)度隨時(shí)間逐漸恢復(fù)，為了使試驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)反映樁的承載力。,4、試驗(yàn)： （1）靜載荷試驗(yàn)裝置及方法 裝置：加荷穩(wěn)壓、提供反力、沉降觀測 加荷穩(wěn)壓：由樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯攲俄斒┘訅毫Α?提供反力：千斤頂?shù)姆戳τ慑^樁、壓重平臺的重力或若干根地錨組成。 沉降觀測：安裝在基準(zhǔn)梁上的百分表或電子位移計(jì)用于量測樁頂位移。 試樁與錨樁（或與壓重平臺的支墩、地錨等）之間、試樁與支承基準(zhǔn)梁之間以及錨樁與基準(zhǔn)樁之間，都應(yīng)有一定的間距。見下表。,加載方法： 采用連續(xù)加載法：即慢速維持荷載法，逐級加載，每級荷載為單樁承載力設(shè)計(jì)值的1/51/8，當(dāng)每級荷載下樁頂?shù)某两盗啃∮?.1mm/h，則認(rèn)為已穩(wěn)定，然后加下一級荷載，依次進(jìn)行直到試樁破壞。再分級卸載到零。也可以采用快速維持荷載法，即一般每隔1h加一級荷載。 沉降觀測：第一小時(shí)內(nèi)每隔5、10、15、15、15分鐘讀一次，然后每30分鐘測讀一次，直至穩(wěn)定。,（2）終止加載條件 當(dāng)出現(xiàn)下列情況支一時(shí)即終止加載： 某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的5倍； 某級荷載下，樁頂沉降量大于前一級荷載下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對穩(wěn)定； 已達(dá)到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大質(zhì)量時(shí)。,（3）按試驗(yàn)結(jié)果確定單樁承載力 一般認(rèn)為，當(dāng)樁頂發(fā)生劇烈或不停滯的沉降時(shí)，樁處于破壞狀態(tài)，相應(yīng)的荷載稱為極限荷載。用QU表示。 用Q-S曲線確定單樁承載力： 圖中的曲線所示，對于陡降型Q-S曲線，可取曲線發(fā)生明顯陡間的起始點(diǎn)所對應(yīng)的荷載為QU。 繪圖比例：橫：豎=2：3,根據(jù)沉降量確定Qu 對于緩變型Q-S曲線（圖），一般可取S=4060對應(yīng)的荷載值為Qu。 對于大直徑樁可取S=（0.030.06）d(d為樁端直徑)所對應(yīng)的荷載值(大樁徑取低值,小樁徑去高值)。對于細(xì)長樁（80，可取S=6080對應(yīng)的荷載。,根據(jù)沉降隨時(shí)間的變化特征確定Qu 取S- 曲線（圖）尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu。 也可根據(jù)終止加載條件第二條中的前一級荷載值作為Qu。,單樁豎向承載力特征值確定方法: 按規(guī)定確定Qu，,2. 按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定,公式：,式中：cu樁底以上1d至樁底以下1d范圍內(nèi)土的不排水抗剪強(qiáng)度平均值；對裂隙粘土宜用含裂隙的大試樣測定；對鉆孔樁取三軸不排水抗剪強(qiáng)度的0.75倍； Nc 地基承載力系數(shù)，當(dāng)樁的長徑比 l/d5時(shí)， Nc=9 ； ca 樁土之間的附著力，ca=cu 。 對粘性土 =1或更大，且隨 cu 的增大而迅速降低。對硬粘土中的樁，當(dāng) l/d20時(shí)，取1.25；當(dāng)上部為軟土?xí)r取=0.4 ；其他情況 =0.7 。對打入樁，ca 100KPa；對鉆孔樁的取值不成熟，平均值約為0.45；對擴(kuò)底樁，樁底以上2d范圍內(nèi)的ca不予考慮，即取=0 。,單樁豎向承載力特征值確定方法: 按上式確定Qu，,3. 確定單樁豎向承載力特征值的規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式,地基基礎(chǔ)規(guī)范指出：單樁豎向承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定。單樁豎向承載力特征值取單樁豎向靜載荷試驗(yàn)所得單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2。 （2）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為丙級的建筑物，可采用靜力觸探及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)參數(shù)確定。 （3）初步設(shè)計(jì)時(shí)單樁豎向承載力特征值 可按下式估算： 式中： 樁端阻力、樁側(cè)阻力特征值，由當(dāng)?shù)仂o載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析算得。,當(dāng)樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖石中，可按下式估算單樁豎向承載力特征值： 式中： 樁端巖石承載力特征值，當(dāng)樁端無沉渣時(shí)， 根據(jù)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，或按巖基載荷試驗(yàn)確定。,也可根據(jù)室內(nèi)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式確定：,r折減系數(shù)，根據(jù)巖石的完整程度由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，對于完整巖體可取0.5；對于較完整巖體可取0.20.5,（4）嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應(yīng)在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無巖體臨空面。,補(bǔ)充： 按靜力觸探法確定,公式： 式中： 樁端平面上、下探頭阻力（KPa），取樁端平面以上4d范圍內(nèi)探頭阻力加權(quán)平均值，再與樁端平面以下1d范圍內(nèi)的探頭阻力進(jìn)行平均； 樁端阻力修正系數(shù)，對粘性土、粉土取2/3，飽和砂土取1/2； 第i層土的探頭平均側(cè)阻力（KPa）； 樁的周長； 第i層土樁側(cè)阻力綜合修正系數(shù)，按下式計(jì)算： 粘性土： 砂性土：,補(bǔ)充：樁基規(guī)范推薦經(jīng)驗(yàn)公式法確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值 （1）一般預(yù)制樁及中小直徑灌注樁 對直徑800的預(yù)制樁和灌注樁，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 ： 式中： 單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； 單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa），當(dāng)無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按表8-6取值； 樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa），當(dāng)無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按表8-7取值；,（2）大直徑樁（d800） 公式： 式中： 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按表8-6取值，對于擴(kuò)底樁變截面以下不計(jì)側(cè)阻力； 樁徑為0.8m的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，對于干作業(yè)（清底干凈）可按表8-8取值，對于其他成樁工藝可按表8-7取值； 大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，按表8-9取值。,（3）嵌巖樁 嵌巖單樁的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 是由樁周土總側(cè)阻力 、嵌巖段總側(cè)阻力 和總端阻力 三部分組成。 公式： 式中： 覆蓋層第層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，當(dāng)樁的長徑比不大（ 30），樁端置于新鮮或微風(fēng)化硬質(zhì)巖中且樁底無沉渣時(shí)，對于粘性土、粉土，取 ，對于砂類土及碎石類土，取 ，其他情況，取 ； 樁周第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)成樁工藝按表8-6取值；,巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對于粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； 樁身嵌巖（中等風(fēng)化、微風(fēng)化、新鮮基巖）深度，超過5d時(shí)，取 ；當(dāng)巖層表面傾斜時(shí)，以坡下方的嵌巖深度為準(zhǔn)； 嵌巖段側(cè)阻力和端阻力修正系數(shù)，與嵌巖深徑比 有關(guān)，按表8-10采用。,（4）樁基規(guī)范規(guī)定，確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值尚需滿足以下規(guī)定： 一級建筑樁基應(yīng)采用現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測試方法綜合確定； 二級建筑樁基應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料綜合確定。無可參照的試樁資料或地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)由現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定； 三級建筑樁基，如無原位測試資料，可利用承載力經(jīng)驗(yàn)公式。,補(bǔ)充： 按動(dòng)力試樁法確定,高應(yīng)變（大應(yīng)變）：測定樁的極限承載力。 低應(yīng)變（小應(yīng)變）：測定樁的質(zhì)量和完整率。 此方法現(xiàn)階段只起檢測和檢驗(yàn)作用，確定樁的承載力是一個(gè)發(fā)展方向。,補(bǔ)充： 樁的抗拔承載力,對于二、三級建筑物，單樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tk：,當(dāng)群樁基礎(chǔ)呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Tgk可按群樁外圍周長范圍的抗拔承載力再除以樁數(shù)。,式中:i -抗拔系數(shù)，按表8-11取值,地基基礎(chǔ)規(guī)范和樁基規(guī)范關(guān)于單樁承載力的規(guī)定是不同的。注意二者的區(qū)別。,隨著建筑物越來越高大，所遇到的地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，特別是考慮樁間土承擔(dān)一部分荷載后，沉降已成為一個(gè)控制條件，使得樁基沉降計(jì)算成為樁基設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。,4.4 樁基礎(chǔ)沉降的計(jì)算,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級建筑物的樁基。 體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計(jì)等級為乙級建筑物樁基。 對沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基。 摩擦型樁基。,樁基礎(chǔ)沉降的計(jì)算范圍,需要進(jìn)行沉降計(jì)算 ：,嵌巖樁、設(shè)計(jì)等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求的條形基礎(chǔ)下不超過兩排樁的樁基。吊車工作制級別A5級A5以下的單層工業(yè)廠房樁基（樁端下為密實(shí)土層）。,不需要沉降計(jì)算的情況：,變形特征值 樁基變形可用下列指標(biāo)表示：沉降量、沉降差、傾斜。 計(jì)算樁基礎(chǔ)變形時(shí)，變形指標(biāo)可按下述規(guī)定選用： 對于砌體承重結(jié)構(gòu)應(yīng)由局部傾斜控制；對于框架結(jié)構(gòu)應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)由傾斜值控制。 樁基變形容許值同淺基礎(chǔ)規(guī)定。,樁基變形容許值,4.4.1 單樁沉降的計(jì)算,在豎向荷載作用下單樁沉降由三部分組成： （1）樁身彈性壓縮引起的樁頂沉降； （2）樁側(cè)阻力引起的樁周土中的附加應(yīng)力以壓力擴(kuò)散角，致使樁端下土體壓縮而產(chǎn)生的樁端沉降； （3）樁端荷載引起樁端下土體壓縮所產(chǎn)生的樁端沉降。,目前單樁沉降計(jì)算方法主要有下述幾種： （1）荷載傳遞分析法； （2）彈性理論法 （3）剪切變形傳遞法： （4）有限單元分析法 （5）其他簡化方法。 這些計(jì)算方法的詳盡介紹參見有關(guān)書籍。,4.4.2 群樁沉降的計(jì)算,群樁沉降組成：,樁間土的壓縮變形（包括樁身壓縮、樁端貫入變形）；,樁端平面以下壓縮變形。,不計(jì)樁身壓縮量及樁與土間的相對位移，以假想基礎(chǔ)為剛性整體，驗(yàn)算樁端以下土沉降。,地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007推薦的群樁沉降的計(jì)算,計(jì)算方法：單向壓縮分層總和法：,式中 s樁基最終計(jì)算沉降量（mm）； m樁端平面以下壓縮層范圍內(nèi)土層總數(shù)； Esj,i 樁端平面以下第j層土第i個(gè)分層在自重應(yīng)力至自重應(yīng)力加附加應(yīng)力作用段的壓縮模量（MPa）； nj樁端平面下第j層土的計(jì)算分層數(shù)；,hj,i 樁端平面下第j層土第i個(gè)分層厚度（m）； j,i樁端平面下第j層土第i個(gè)分層的豎向附加應(yīng)力(kPa)； p樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，各地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ虒?shí)測資料統(tǒng)計(jì)對比確定；,地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論按實(shí)體深基礎(chǔ)（s6d）或其他方法(包括明德林應(yīng)力公式方法)計(jì)算：,（1）實(shí)體深基礎(chǔ)（s6d）,沉降計(jì)算方法同前基礎(chǔ),實(shí)體深基礎(chǔ)樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)應(yīng)根據(jù)地區(qū)樁基礎(chǔ)沉降觀測資料及經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定。不具備條件時(shí)， p按下表選用：,實(shí)體深基礎(chǔ)樁底平面處的基底附加壓力p0k按下列方法考慮: 1）考慮擴(kuò)散作用時(shí)：,地下水位以下扣除浮力。,2）不考慮擴(kuò)散作用時(shí)：,G樁基承臺及承臺上土自重；,Gfk實(shí)體深基礎(chǔ)的樁基樁間土自重；,m實(shí)體深基礎(chǔ)底面以上各層土的 加權(quán)平均重度。,明德林應(yīng)力（Mindlin）公式,單樁荷載分擔(dān),地基應(yīng)力：,第k根樁的端阻力在深度z處產(chǎn)生的應(yīng)力:,第k根樁的側(cè)摩阻力在深度z處產(chǎn)生的應(yīng)力:,對于一般摩擦型樁，可假定樁側(cè)摩阻力全部是沿樁身線形增長的（=0），則：,采用上式計(jì)算時(shí)，樁端阻力比。和樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)p應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰膶?shí)測資料統(tǒng)計(jì)確定。,4.5樁的負(fù)摩問題,(1)樁周附近地面大面積堆載 (2)大面積降低地下水位 (3)欠固結(jié)土,新填土 (4)濕陷性黃土遇水濕陷 (5)砂土液化、凍土融解,4.5.1 負(fù)摩擦的產(chǎn)生條件,引起樁側(cè)負(fù)摩阻力的條件是，樁側(cè)土體下沉必須大于樁的下沉。,負(fù)摩擦力的確定：負(fù)摩阻力成為荷載的一部分 對于下部為巖石的端承樁,可能全樁為負(fù)阻力, 對于一般樁,因?yàn)闃锻炼加凶冃?視二者的相對位移量和方向,4.5.2 負(fù)摩擦力的計(jì)算,O1中性點(diǎn) Qn下拉荷載,單樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力時(shí)的荷載傳遞,（1）中性點(diǎn)的位置,影響因素：與樁周土的性質(zhì)和外界條件(堆載、降水、浸水等）變化有關(guān)。,（2）負(fù)摩阻力強(qiáng)度,（3）下拉荷載計(jì)算,2. 群樁負(fù)摩阻力計(jì)算,群樁中任一基樁的下拉荷載,4.5.3 解決方法： 1）通過計(jì)算預(yù)估下沉的沉降量。 2）在預(yù)制樁表面涂一層薄層瀝青 3）灌注樁在樁土之間加一層土漿，減少摩擦力。,4.6 樁的水平承載力,樁基受水平荷載：風(fēng)荷載地震作用、機(jī)械制動(dòng)力、土壓力、水壓力、波浪、撞擊等。 樁型：斜樁、豎直樁。 當(dāng)水平荷載與豎向荷載的合力與豎直線的夾角不超過5度時(shí)，豎直樁的水平承載力可以滿足要求。,4.6.1 水平荷載下樁的工作性狀 樁在水平荷載下承載能力極限狀態(tài)： （1）樁身在水平荷載下破壞。 （2）樁頂水平位移超過建筑物允許變形值。,影響樁基水平承載力因素： 樁的斷面尺寸、剛度、材料強(qiáng)度、入土深度、間距、樁頂嵌固程度、土質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)水平位移允許值。,剛性樁：樁的水平承載力主要由樁的水平位移和傾斜控制。（圖（a） 水平變形系數(shù)，其單位是1/m。,樁的剛度與換算深度的影響,稱為剛性樁。,柔性樁：樁身在某處產(chǎn)生較大彎矩，可能出現(xiàn)屈服。樁的水平承載力主要由樁的水平位移和樁的材料強(qiáng)度控制。,半剛性樁、柔性樁統(tǒng)稱為柔性樁（圖（b）,稱為半剛性樁。,稱為柔性樁。,單樁的水平承載力的確定方法有： 理論分析、靜載試驗(yàn)。,4.6.2 水平受荷彈性樁的計(jì)算 1.基本假定 線彈性地基反力分析法：x=Kxx Kx地基水平抗力系數(shù)， 根據(jù)Kx 的假定不同，可分為以下四種方法:,圖4-23 地基水平抗力系數(shù)的分布圖式,常數(shù)法：常數(shù)法假定地基系數(shù)Kx沿深度為均勻分布，不隨深度而變化，即 KxKh，(kNm3)為常數(shù)。,“K”法：假定在樁身撓曲曲線第一撓曲零點(diǎn)所示深度處以上地基系數(shù)Kh隨深度增加呈凹形拋物線變化；該點(diǎn)以下，地基系數(shù)Kh不再隨深度變化而為常數(shù)KhK 。, “m”法：假定地基系數(shù)Kx隨深度成正比例地增長目前我國應(yīng)用較多， Kx =mz。, “c值”法：假定地基系數(shù)Kh隨著深度成拋物線規(guī)律增加，即Kh =cz1/2 ，c為常數(shù)，隨土類不同而異。在我國多用于公路交通部門。,2.計(jì)算參數(shù) （1）樁的截面計(jì)算寬度b0為：,Kf樁的形狀系數(shù)，圓形樁Kf=0.9，方形樁Kf=1.0； d樁的直徑，方形截面時(shí)為樁的邊長。,水平荷載下樁內(nèi)力及位移理論分析m法,（2）鋼筋混凝土樁的抗彎剛度EI=0.85EcI0 （3）抗力系數(shù)Kh =mz中的m值，宜采用試驗(yàn)值，無試驗(yàn)資料時(shí)，參考表4-6。樁側(cè)為多層土?xí)r，按hm=2(d+1)范圍內(nèi)m值得加權(quán)平均值。例如：兩層土?xí)r：,地基土水平抗力系數(shù)的比例常數(shù)m 表4-6,3. 單樁計(jì)算,（1） 確定樁頂荷載：,N0影響很小可忽略不計(jì)， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式變?yōu)椋?（2） 樁的撓曲微分方程,采用冪級數(shù)對上式進(jìn)行求解，得出樁身z處的內(nèi)力與位移：,樁頂水平位移 樁的無量綱深度不同，樁端約束條件不同，其水平荷載下樁的工作性狀也不同。下表給出了相應(yīng)的位移系數(shù)Ax、Bx值，利用基本表達(dá)式即可求出樁頂位移，或樁頂允許的水平荷載。,各類樁的樁頂水平位移系數(shù),（3）樁身最大彎矩及位置 根據(jù)最大彎矩截面剪力為零的條件得到。計(jì)算步驟如下： 1、計(jì)算C=M/H0，查表4-7確定有關(guān)參數(shù)：,表4-7時(shí)按l4.0/編制，當(dāng)l4.0/時(shí)，可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。,確定樁身最大彎矩截面系數(shù)C及最大彎矩系數(shù)C 表4-7,一般當(dāng)樁的入土深度達(dá)到4.0/時(shí)，樁身的內(nèi)力及位移幾乎為零，在此深度以下，樁身只需按構(gòu)造配筋或不配筋。,4.6.3 單樁水平靜載試驗(yàn),1 試驗(yàn)裝置,圖8.16單樁水平靜載試驗(yàn)裝置,慢速連續(xù)加載法 模擬橋臺、擋墻等長期靜止水平荷載的連續(xù)荷載試驗(yàn)，類似于垂直靜載試驗(yàn)慢速法。 單向單循環(huán)恒速水平加載法,2 試驗(yàn)加載方法 單向多循環(huán)加載法 模擬風(fēng)浪、地震力、制動(dòng)力、波浪沖擊力及機(jī)器擾力等循環(huán)性動(dòng)力水平荷載。,3. 終止加載條件 （1）樁身折斷。 （2）樁頂水平位移超過30-40mm（軟土取40mm）。 （3）樁側(cè)地面出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。 （4）所加水平荷載已超過按下述方法確定的極限荷載。,4. 試驗(yàn)資料整理 根據(jù)試驗(yàn)可繪制出如下四種曲線,圖4-26 水平靜載試驗(yàn)H0-t-x0曲線,5. 確定水平臨界荷載Hcr和極限荷載Hu,水平靜載試驗(yàn)H0-x0曲線,水平靜載試驗(yàn)H0-x0/H0曲線,水平靜載試驗(yàn)H0-g曲線,4.4.6 單樁水平承載力特征值 （1）應(yīng)通過荷載試驗(yàn)確定，必要時(shí)采用帶承臺樁的荷載試驗(yàn)。宜采用慢速維持荷載法。 （2）混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁，可取x0=10mm(對于水平變位敏感的建筑物取x0=6mm）所對應(yīng)的荷載作為單樁水平承載力特征值。 （3）對于樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，可取臨界荷載Hcr。,（4）當(dāng)缺少試驗(yàn)資料，可估算樁身配筋率小于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值。,（4）當(dāng)缺少試驗(yàn)資料，可估算預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率大于0.65%的灌注樁等的單樁水平承載力特征值。,式中：EI樁身抗彎剛度，對于混凝土樁，EI=0.85EcI0。,樁頂允許水平位移。,樁頂水平位移系數(shù)，按表4-8取值。,4.7 樁的平面布置原則,樁的平面布置實(shí)例,樁的平面布置實(shí)例,4.7 樁的平面布置原則,4.7.1 一般原則,2.樁基中各樁受力應(yīng)比較均勻，布樁時(shí)應(yīng)盡可能使上部荷載的中心與群樁的橫截面形心重合或接近；,1.當(dāng)承臺承受偏心作用時(shí)，應(yīng)增加樁基橫截面的慣性矩，對群樁基礎(chǔ)，宜采用外密內(nèi)疏的布置方式；,3. 樁的中心距 樁的間距過大，承臺體積增加，造價(jià)增加，有時(shí)基礎(chǔ)間的空間不允許； 樁的間距過小，樁的承載能力不能充分發(fā)揮，且給施工帶來較大困難。 一般情況下： 具體見表4-9、4-10規(guī)定 大面積樁群，樁的最小中心距還應(yīng)適當(dāng)加大。,樁的最小中心距 表4-9,注：D-擴(kuò)大端設(shè)計(jì)直徑。,灌注樁擴(kuò)底端最小中心距 表4-10,樁在平面上可布置為：方形（或矩形）、三角形、多邊形、梅花形；條形基礎(chǔ)下的樁，可采用單排或雙排，也可采用不等距。,柱下樁基 墻下樁基,圓（環(huán)）形樁基,4.7.2 布樁方法舉例,對橫墻下樁基，可在外縱墻之外設(shè)一至二根“探頭”樁。 在有門洞口的墻下布樁應(yīng)將樁設(shè)置在門洞的兩側(cè)。,4.8 樁基承臺設(shè)計(jì),類型：柱下獨(dú)立承臺、柱下或墻下條形承臺梁、筏板承臺和箱形承臺。 作用：是將樁聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度。,樁基承臺設(shè)計(jì)內(nèi)容：,構(gòu)造； 計(jì)算：受彎、受沖切、受剪、局壓承載力，,4.8.1 樁基承臺構(gòu)造要求,1. 承臺的平面尺寸和厚度： 厚度300，寬度500。 平面尺寸：承臺邊緣至邊樁中心距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長，且邊緣挑出部分應(yīng)150，對于條形承臺梁應(yīng)75。,筏形、箱形承臺： 承臺板厚度：宜250，且板厚與計(jì)算取段最小跨度之比不宜小于1/20。,2. 混凝土：C20。 3. 鋼筋保護(hù)層厚度：臺底鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度宜70。當(dāng)有混凝土墊層時(shí)不應(yīng)小于40，,4. 鋼筋配置： 承臺的配筋按計(jì)算確定，對于矩形承臺板，宜雙向均勻配置，鋼筋直徑宜10，間距應(yīng)滿足100200；對于三樁承臺，應(yīng)按三向板帶均勻配置，最里面3根鋼筋相交圍成的三角形，應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)見圖。 承臺梁的縱向主筋應(yīng)12，架立筋10，箍筋直徑6。 筏形、箱形承臺配筋與筏基、箱基相同。,5.樁頂與承臺的連接構(gòu)造 樁頂嵌入長度：為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應(yīng)嵌入承臺一定長度，對大直徑樁宜100；對中等直徑樁宜50。 樁頂主筋錨固長度：混凝土樁的樁頂主筋應(yīng)伸入承臺內(nèi)，其錨固長度宜30倍鋼筋直徑（級）, 35倍（、級）對于抗拔樁基應(yīng)40倍。,6. 承臺之間的連接構(gòu)造 單樁樁基承臺宜在雙向設(shè)置聯(lián)系梁。 兩樁樁基承臺：宜在其短向設(shè)置聯(lián)系梁。 有抗震要求的柱下獨(dú)立承臺：宜在雙向設(shè)置聯(lián)系梁。 聯(lián)系梁頂面宜與承臺頂位于同一標(biāo)高，梁寬應(yīng)250，梁高可取承臺中心距的1/101/15。 配筋：計(jì)算、構(gòu)造。,7. 承臺埋深： 應(yīng)600； 在季節(jié)性凍土等地區(qū)1000。 保證承臺周圍填土質(zhì)量、密實(shí)性。,4.8.2 柱下樁基獨(dú)立承臺,1. 受彎計(jì)算,（1）柱下多樁矩形承臺,其破壞特征呈梁式破壞： 撓曲裂縫在平行于柱邊兩個(gè)方向交替出現(xiàn)，承臺在兩個(gè)方向交替呈梁式承擔(dān)荷載。最大彎矩產(chǎn)生在平行于柱邊兩個(gè)方向的屈服線處。,多樁矩形承臺計(jì)算截面取在柱邊和承臺高度變化處。,垂直于x、y軸方向計(jì)算截面彎矩設(shè)計(jì)值； 垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；,扣除承臺和承臺上土重設(shè)計(jì)值后 i 樁豎向凈反力設(shè)計(jì)值；當(dāng)不考慮承臺效應(yīng)時(shí)，則為第 根樁的豎向總反力設(shè)計(jì)值。,（2）柱下三樁三角形承臺,等邊三角形承臺破壞形式：,等腰三角形承臺破壞形式：,柱下三樁三角形承臺受彎計(jì)算,1)等邊三樁承臺：,式中：M由承臺形心至承臺邊緣距離范圍內(nèi)板帶的彎距設(shè)計(jì)值； Nmax扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本 組合時(shí)的最大單樁豎向力設(shè)計(jì)值; s樁距; c方柱邊長，圓柱時(shí)c=0.866d(d為圓柱直徑)。,2)等腰三樁承臺：,式中：M1、M2分別由承臺形心至承臺兩腰和底邊距離范圍內(nèi)板帶的彎距設(shè)計(jì)值； Nmax扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本 組合時(shí)的最大單樁豎向力設(shè)計(jì)值; s長向樁距; 短向樁距與長向樁距之比，當(dāng)小于0.5時(shí)，應(yīng)按變截面兩樁設(shè)計(jì)； c1、c2分別垂直于、平行于承臺底邊的柱截面邊長。,柱下三樁三角形承臺也可按下式計(jì)算 計(jì)算截面應(yīng)在柱邊按下式計(jì)算：,當(dāng)計(jì)算彎矩截面不與主筋方向正交時(shí)，須對主筋方向角進(jìn)行換算。,補(bǔ)充：柱下或墻下條形承臺梁 柱下條形承臺的正截面彎矩設(shè)計(jì)值一般可按彈性地基梁進(jìn)行分析，地基的計(jì)算模型應(yīng)根據(jù)地基土層的特性選取。當(dāng)樁端持力層較硬且樁軸線不重合時(shí)，可視樁為不動(dòng)支座，按連續(xù)梁計(jì)算。 墻下條形承臺梁可按倒置的彈性地基梁計(jì)算彎矩和剪力。,受彎承載力計(jì)算 根據(jù)承臺內(nèi)力M，按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)。,近似計(jì)算：,2. 受沖切計(jì)算,破壞特征： 若承臺高度不足，或承臺變階處的高度不足，將會產(chǎn)生沖切破壞。 其破壞方式分為沿柱邊的沖切和角樁對承臺的沖切（為柱沖切破壞錐體以外角樁對承臺沖切作用）。,（1）柱對承臺沖切的承載力,柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺底面的夾角大于或等于450，該斜面的上周邊位于柱與承臺交接處或變階處，下周位于相應(yīng)的樁頂內(nèi)邊緣處。,F,F,（1）柱對承臺沖切的承載力,F,FL扣除承臺及其上填土自重，作用于沖切破壞錐體上相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的沖切力設(shè)計(jì)值，沖切破壞錐體應(yīng)采用自柱邊或承臺變階處直相應(yīng)樁頂邊緣連線構(gòu)成的錐體，錐體與承臺底面的夾角不小于450；,Ni沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力（不計(jì)承臺和承臺上土的自重）設(shè)計(jì)值之和。,F柱根部軸力設(shè)計(jì)值；,hp-受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h800 時(shí)，hp取1.0；當(dāng)h2000時(shí)，hp取0.9；其間按線性內(nèi)插法取用。,ft-承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；,h0-承臺沖切破壞錐體的有效高度； 0 x、0y- 沖切系數(shù)；,沖跨比，=a0/h0 （a0為沖跨,即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離；當(dāng) a00.2h0時(shí),取a0 =0.2h0；當(dāng)a0 h0時(shí)，取 a0 =h0。滿足0.21.0。,F,（2）角樁對承臺的沖切,1）多樁矩形承臺角樁的沖切承載力,1x 、1y為角樁沖跨比取值范圍0.2-1.0；,a1x、a1y角樁內(nèi)邊緣引450線與沖切頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的距離；當(dāng)柱底面或變階出邊線位于該450線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊或變階處邊與樁內(nèi)邊緣的水平距離 c1、c2角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣水平距離。,h0-承臺外邊緣的有效高度；,2）三樁三角形承臺角樁的沖切承載力,底部角樁：,頂部角樁：,11 、11為角樁沖跨比：,a11、a12角樁內(nèi)邊緣引450線與沖切頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱底面處邊線位于該450線以內(nèi)時(shí)，則取柱邊與樁內(nèi)邊緣的水平距離。 c1、c2角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣水平距離。,以上計(jì)算中：對于圓柱及圓樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方柱或方樁，取換算柱或樁截面邊寬 ：,3.受剪切計(jì)算 破壞特征：柱與樁邊連線所形成的斜截面（圖）。當(dāng)柱（變階處）外有多排樁形成多個(gè)剪切斜截面時(shí)，對每一個(gè)斜截面都要進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。,斜截面受剪承載力計(jì)算公式：,hs受剪切承載力截面高度影響系數(shù), hs=（800/h0）1/4，當(dāng)h0小于800mm時(shí)， h0取800mm， 當(dāng)h0大于2000mm時(shí)，h0取2000mm,V扣除承臺及其上填土自重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)斜截面的最大剪力設(shè)計(jì)值；,b0承臺計(jì)算截面處的計(jì)算寬度。,剪切系數(shù)；,計(jì)算截面的剪跨比， x=ax/h0， y=ay/h0。此處ax、ay為柱邊或承臺變階處至x、y方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離，當(dāng)0.3時(shí)，取=0.3；當(dāng)3時(shí)取=3。,h0計(jì)算寬度處的承臺有效高度,階梯形承臺變階處、錐形承臺的計(jì)算寬度b0、有效高度h0的確定：,1）對于階梯形承臺應(yīng)分別在變階處（A1-A1，B1-B1）及柱邊處（A2-A2，B2-B2）進(jìn)行斜截面受剪計(jì)算（圖）。,A1-A1截面：,B1-B1截面：,變階處（A1-A1，B1-B1）斜截面受剪計(jì)算:,計(jì)算柱邊截面（A2-A2，B2-B2）進(jìn)行斜截面受剪計(jì)算。此時(shí)：,A2-A2截面：,B2-B2截面：,2）對于錐形承臺應(yīng)對A-A及B-B兩個(gè)截面進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。此時(shí),截面有效高度均為：h0,A-A截面：,B-B截面：,4. 局部受壓計(jì)算 當(dāng)承臺的混凝土強(qiáng)度等級低于柱或樁的混凝土強(qiáng)度等級時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算柱下或樁上承臺的局部受壓承載力。,4.9 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般步驟,進(jìn)行調(diào)查研究，場地勘察，收集資料； 綜合勘察報(bào)告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件等確定樁基持力層； 選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造； 確定單樁承載力； 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量和平面布置； 根據(jù)樁的平面布置，初步擬定承臺的輪廓尺寸及承臺底標(biāo)高；,驗(yàn)算作用與單樁上的豎向和橫向荷載； 驗(yàn)算承臺尺寸和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度； 必要時(shí)驗(yàn)算樁基的整體承載力和沉降量，當(dāng)樁端下有軟弱下臥層時(shí)，驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力； 單樁設(shè)計(jì)、繪制樁和承臺的結(jié)構(gòu)及施工詳圖。,4.9.1 必要的資料準(zhǔn)備,建筑物類型及規(guī)模;,巖土工程勘查報(bào)告;,施工機(jī)具和技術(shù)條件;,環(huán)境條件;,檢測條件;,及當(dāng)?shù)貥痘こ探?jīng)驗(yàn)等。,樁基的詳細(xì)勘察除滿足現(xiàn)行勘察規(guī)范要求外，還應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)： （1）勘探間距： 一般為1224m，若相鄰兩勘探點(diǎn)揭露出的層面坡度大于10%，應(yīng)適當(dāng)加密勘探點(diǎn)；摩擦型樁，點(diǎn)距一般為2030m。,（2）勘探深度： 控制性孔數(shù)量：一般布置1/31/2的勘探孔作為控制性孔，且一級建筑樁基場地至少有3個(gè)，二級建筑樁基場地應(yīng)不少于2個(gè)。 深度：控制孔應(yīng)穿透樁端平面以下壓縮層厚度，一般勘探孔應(yīng)深入樁端平面以下35m；嵌巖樁鉆孔應(yīng)深入持力巖層不小于35倍樁徑；當(dāng)持力巖層較薄時(shí)，部分鉆孔應(yīng)鉆透持力巖層。 在勘察深度地區(qū)范圍內(nèi)的每一地層，應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)或原位測試。,4.9.2 選定樁型，確定單樁豎向及水平承載力,1、樁型、截面和樁長的選擇。 樁型：上部結(jié)構(gòu)的型式、荷載、地質(zhì)條件、環(huán)境條件及當(dāng)?shù)氐氖┕l件和經(jīng)驗(yàn)。,從樓層數(shù)和荷載大小來看（如為工業(yè)廠房可將荷載折算為相應(yīng)的樓層數(shù)）： 10層以下的，可考慮采用直徑500左右的灌注樁和邊長為400的預(yù)制樁；1020層的可采用直徑8001000的灌注樁和邊長為450500的預(yù)制樁；2030層的可用直徑10001200的鉆（沖、挖）孔灌注樁和邊長大于等于500的預(yù)制樁；3040層的可用直徑大于1200的鉆（沖、挖）孔灌注樁和邊長為500550的預(yù)應(yīng)力管樁和大直徑鋼管樁；樓層更多的高層建筑所采用的挖孔灌注樁直徑可達(dá)5m。,截面尺寸：實(shí)心方樁邊長為300500 L=2530m（現(xiàn)場預(yù)制）L12m（工廠預(yù)制）,地質(zhì)條件: 一般當(dāng)土中存在大孤石、廢金屬以及花崗巖殘積層中未風(fēng)化的石英脈時(shí)，預(yù)制樁難以穿透；當(dāng)土層分布很不均勻時(shí)，混凝土預(yù)制樁的預(yù)制長度難以控制；在場地土層比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁比較合理。,經(jīng)濟(jì)角度： 沉管灌注樁最為經(jīng)濟(jì)，后為鉆孔灌注撞、沖孔灌注樁、人工挖孔樁、混凝土預(yù)制方樁、普通預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁、鋼管樁 周邊環(huán)境: 城市環(huán)境：不允許打樁時(shí)，選用振動(dòng)比較小的樁，如：鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沖孔灌注樁、靜力壓樁等。 建筑物的重要程度。,樁長： 1）樁的長度主要取決于樁端持力層的選擇。樁端最好選擇在進(jìn)入堅(jiān)硬土層或巖層，采用嵌巖樁或端承樁；當(dāng)堅(jiān)硬土層埋藏很深時(shí)，宜采用摩擦樁基，樁端應(yīng)盡量達(dá)到低壓縮性、中等強(qiáng)度的土層上。 2）樁端進(jìn)入持力層的深度（13d）：粘性土、粉土2d，砂類土1.5d,碎石類土1d,當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí),樁端以下硬持力層厚度4d,嵌巖樁進(jìn)入微風(fēng)化或中等風(fēng)化的巖體的最小深度0.5m.,3)當(dāng)硬持力層較厚且施工條件允許時(shí)，樁端進(jìn)入持力層的深度盡可能達(dá)到樁端阻力的臨界深度,以提高樁端阻力. 臨界深度: 砂、碎石類土臨界深度=（310）d （d為樁徑） 粘性土、粉土臨界深度=（26）d,嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應(yīng)在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無巖體臨空面。,4）同一建筑物避免同時(shí)采用不同類型的樁（如用摩擦樁和端承樁，但用沉降縫分開除外）。 5）同一基礎(chǔ)相鄰樁的標(biāo)高差，對于非嵌巖端承樁不宜超過相鄰樁的中心距，對于摩擦型樁，在相同土層中不宜超過樁長的1/10。 6）樁長、樁型初步確定后，即可定出樁的截面面積，并初步確定承臺的底面標(biāo)高。 7）一般建筑物層數(shù)多、荷載大，宜采用大直徑的樁。尤其是大直徑的人工挖孔樁。目前國內(nèi)最大人工挖孔樁的直徑為5m。,確定樁型、樁長后，可初步確定樁的截面尺寸。承臺埋深：滿足結(jié)構(gòu)和施工要求。 確定單樁豎向及水平承載力。,2. 確定單樁豎向及水平承載力,4.9.3 樁的平面布置及承載力驗(yàn)算,1. 樁的根數(shù)和布置,（1） 樁的根數(shù),中心荷載作用（軸心受壓）：,式中：Fk-相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用在樁基承臺頂面的豎向力； Gk-樁基承臺及其上填土的自重標(biāo)準(zhǔn)值。,偏心荷載作用（偏心受壓），如果群樁重心與荷載合力點(diǎn)重合，樁數(shù)按上式計(jì)算，否則，按上式計(jì)算適當(dāng)增加（10%20%）。,（） 樁在平面上的布置：遵循.7的原則，若布樁不合理宜重新選擇樁型及幾何尺寸。,柱下樁基 墻下樁基,2. 樁基承載力驗(yàn)算*,（1） 樁頂作用效應(yīng)計(jì)算,中心荷載作用（軸心受壓）：,式中：Fk-相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用在樁基承臺頂面的豎向力； Gk-樁基承臺及其上填土的自重標(biāo)準(zhǔn)值。,偏心豎向力作用下：,水平力作用下：,* 樁頂作用效應(yīng)均按荷載作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算。,當(dāng)基樁承受較大水平力，或?yàn)楦叱信_樁基時(shí)，樁頂作用效應(yīng)的計(jì)算應(yīng)考慮承臺與基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力。對煙囪、水塔、電視塔等高聳結(jié)構(gòu)物樁基則常采用圓形或環(huán)形剛性承臺，當(dāng)基樁宜布置在直徑不等的同心圓圓周上，且同一圓周上的樁距相等時(shí)，仍可按上式計(jì)算。,（2） 單樁承載力驗(yàn)算*,中心荷載作用（軸心受壓）樁基：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,水平力作用下：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,此樁受壓力最大,考慮地震作用效應(yīng)的樁基單樁承載力驗(yàn)算,中心荷載作用（軸心受壓）樁基：,偏心荷載作用（偏心受壓）樁基：,地震震害調(diào)查表明，不論樁周土類別如何，基樁豎向承載力均可提高25%。,對于主要承受豎向荷載的抗震設(shè)防區(qū)低承臺樁基，當(dāng)同時(shí)滿足下列條件時(shí)，計(jì)算樁頂作用效應(yīng)時(shí)可不考慮地震作用： （1）按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)抗震承載力計(jì)算的建筑物； （2）不位于斜坡地帶和地震可能導(dǎo)致滑移、地裂地段的建筑物； （3）樁端及樁身周圍無可液化土層； （4）承臺周圍無可液化土、淤泥、淤泥質(zhì)土。 對位于8度和8度以上抗震設(shè)防區(qū)的高大建筑物低承臺樁基，在計(jì)算各基樁的作用效應(yīng)和樁身內(nèi)力時(shí)，可考慮承臺（包括地下墻體）與基樁的共同工作和土的彈性抗力作用。,（3） 樁基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算,當(dāng)樁端平面以下受力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行下臥層的承載力驗(yàn)算。根據(jù)該下臥層發(fā)生強(qiáng)度破壞的可能性，分為整體沖剪破壞和基樁沖剪破壞。,樁基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算 （a）整體沖剪破壞； （b）基樁沖剪破壞,Gfk,式中：z-相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值（KPa） cz -軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力值（KPa） faz -軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（KPa）,的計(jì)算：,對樁距Sa6d及樁距Sa6d、且硬持力層厚度t1/2（sa-d）cot的群樁基礎(chǔ)一般可作整體沖剪破壞考慮，計(jì)算公式：,對樁距Sa6d、且硬持力層厚度 的群樁基礎(chǔ)，以及單樁基礎(chǔ)，應(yīng)作基樁沖剪破壞考慮，有下列公式：,式中：de 樁端等代直徑，圓形樁de=d；方形樁為: de=1.13b（b為樁的邊長）；按表2-7確定地基壓力擴(kuò)散角時(shí)，取b=de。,qsia,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級建筑物的樁基。 體型復(fù)雜或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計(jì)等級為乙級建筑物樁基。 對沉降有嚴(yán)格要求的建筑物樁基。 摩擦型樁基。,（4）樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算,需要進(jìn)行沉降計(jì)算 ：,樁基礎(chǔ)沉降的計(jì)算范圍,嵌巖樁、設(shè)計(jì)等級丙級建筑物樁基，對沉降無特殊要求的條形基礎(chǔ)下不超過兩排樁的樁基。吊車工作制級別A5級A5以下的單層工業(yè)廠房樁基（樁端下為密實(shí)土層）。,不需要沉降計(jì)算的情況：,計(jì)算方法：單向壓縮分層總和法：,地基內(nèi)的應(yīng)力分布宜采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論按實(shí)體深基礎(chǔ)（s6d）或其他方法(包括明德林應(yīng)力公式方法)計(jì)算：,（5）樁基負(fù)摩阻力驗(yàn)算,群樁中任一基樁的下拉荷載：,樁基負(fù)摩阻力驗(yàn)算：,對于摩擦型基樁：,中性點(diǎn)以上側(cè)阻為零，按下式驗(yàn)算：,當(dāng)土層不均勻或建筑物對不均勻沉降較敏感時(shí)，尚應(yīng)將負(fù)摩阻力引起的下拉荷載 計(jì)人附加荷載驗(yàn)算樁基沉降。,對于端承型基樁：,計(jì)算Ra時(shí)，中性點(diǎn)以上側(cè)阻為零。,（6）樁基豎向抗拔承載力驗(yàn)算（樁基規(guī)）,還應(yīng)驗(yàn)算樁身抗拉承載力、裂縫寬度或抗裂度。,T-基樁上拔力設(shè)計(jì)值； Ggp、G-樁土自重、樁自重；,4.9.4 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1. 樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足樁的承載力要求：,fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;,Q相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值;,Ap樁身的橫截面面積;,c樁工作條件系數(shù)，預(yù)制樁取0.75,灌注樁取0.60.7(水下灌注樁或長樁時(shí)用低值)。,2.樁混凝土等級、配筋要求,（1）樁混凝土等級,預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30； 灌注樁不應(yīng)低于C20； 預(yù)應(yīng)力混凝土樁不應(yīng)低于C40。,（2）樁配筋要求樁的主筋應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。,預(yù)制樁鋼筋：主筋（縱向）應(yīng)按計(jì)算確定并根據(jù)斷面的大小及形狀選用48根直徑為1425的鋼筋。最小配筋率 ： 打入式預(yù)制樁：min0.8%，一般可為1%左右。 靜壓法沉樁的預(yù)制樁： min0.6% ；,主筋混凝土保護(hù)層應(yīng)30。,箍筋直徑：68，間距200，在樁尖和樁頂處應(yīng)適當(dāng)加密（如圖所示）；用打入法沉樁時(shí)，樁頂23d范圍箍筋應(yīng)加密。直接受到錘擊的樁頂應(yīng)設(shè)置三層 64070的鋼筋網(wǎng)，間距50。樁尖所有主筋應(yīng)焊接在一根圓鋼上，或在樁尖處用鋼板加強(qiáng)。,預(yù)制樁施工階段驗(yàn)算： 預(yù)制樁的彎矩一般與樁的起吊、運(yùn)輸、錘擊過程中的各種強(qiáng)度驗(yàn)算有關(guān)。 樁長在20m以下者，起吊時(shí)采用雙點(diǎn)起吊；在打樁架龍門吊立時(shí)，采用單點(diǎn)吊。,預(yù)制樁施工階段驗(yàn)算： 吊點(diǎn)位置應(yīng)按吊點(diǎn)間的正彎矩和吊點(diǎn)處的負(fù)彎矩相等的條件確定。如圖所示，式中的q為樁單位長度的重力。K=1.3。,捶擊振動(dòng)驗(yàn)算：詳見樁基規(guī)范。,混凝土預(yù)制樁,主筋為610根 1214，,灌注樁鋼筋：,min 0.2%0.65