桩基础的基础知识课件

直接试验法直接试验法规范法规范法半经验法半经验法近似理论法近似理论法4.1桩的定义与分类桩的定义与分类4.2桩的设计原则桩的设计原则4.3单桩竖向抗压承载力单桩竖向抗压承载力4.4桩基负摩阻力桩基负摩阻力4.5桩基抗拔承载力桩基抗拔承载力4.7基桩水平承载力基桩水平承载力4.6基桩内部稳定承载力验算基桩内部稳定承载力验算4.8桩基内力和位移计算桩基内力和位移计算4.桩基工程直接试验法4.1桩的定义与分类4.2桩的设计1 桩是深入土层的柱型受桩是深入土层的柱型受力构件，有桩顶、桩身、力构件，有桩顶、桩身、桩端（尖）三部份组成。桩端（尖）三部份组成。桩与连接桩顶的承台组成桩与连接桩顶的承台组成深基础，简称桩基。深基础，简称桩基。其作用是将上部结构的荷载，通过较软弱的土层或水传递到深部其作用是将上部结构的荷载，通过较软弱的土层或水传递到深部较坚硬的、压缩性较小的土层或岩层中。较坚硬的、压缩性较小的土层或岩层中。在一般基础工程中，桩主要承受竖向（轴向垂直）荷载，在桥在一般基础工程中，桩主要承受竖向（轴向垂直）荷载，在桥梁、高耸塔型建筑、支档建筑以及抗地震等工程中，桩还承受来梁、高耸塔型建筑、支档建筑以及抗地震等工程中，桩还承受来自侧向的风力、波浪力、土压力和地震力等水平荷载。桩通过桩自侧向的风力、波浪力、土压力和地震力等水平荷载。桩通过桩周土阻力或桩端土阻力来支承轴向荷载，依靠桩周土层的侧向阻周土阻力或桩端土阻力来支承轴向荷载，依靠桩周土层的侧向阻力抵抗水平荷载。力抵抗水平荷载。桩是深入土层的柱型受力构件，有桩顶、桩身、桩端（尖）2适用条件适用条件 第一、荷载较大地某广部亡层软弱，适宜的地基持力第一、荷载较大地某广部亡层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；不合理时；第二、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算第二、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保正基础安全时；正确，如采用浅基础施工困难或不能保正基础安全时；第三、当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感第三、当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软时，采用桩基础穿过松软(高比缩性高比缩性)土层将荷载传到较土层将荷载传到较坚硬低压缩性坚硬低压缩性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀第四、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减第四、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工小施工困难和避免水下施工第五、地震区，在可液比地基中，采用桩基础可增加结第五、地震区，在可液比地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地层对结构物的危害。实稳定土层，可消除或减轻地层对结构物的危害。适用条件第一、荷载较大地某广部亡层软弱，适宜的地基3以上情况也可以来用其他型大的深基础，以上情况也可以来用其他型大的深基础，但桩基础由于耗用材料少、施工快速简但桩基础由于耗用材料少、施工快速简便，往往是优先考虑的深基础方案。便，往往是优先考虑的深基础方案。以上情况也可以来用其他型大的深基础，但桩基础由于耗用材4设置方向设置方向周围介质周围介质结构特性结构特性定定定定义义垂直或微斜垂直或微斜埋置于埋置于土岩土岩中的受力中的受力杆件杆件荷载传递至桩周和桩端深层土岩荷载传递至桩周和桩端深层土岩主要承受垂直荷载主要承受垂直荷载也可以承受水平荷载也可以承受水平荷载作用作用作用作用基本要素基本要素基本要素基本要素设置方向周围介质结构特性定义4.1桩的定义与分类垂直或5桩桩的分的分的分的分类类桩桩基分基分基分基分类类桩和桩基的分类桩和桩基的分类单单桩桩基基础础群群桩桩基基础础承承载载性性状状施施工工方方法法设设置置效效应应使使用用功功能能桩的分类桩基分类桩和桩基的分类单桩基础群桩基础承载性状施工方6单单桩桩基基基基础础群群群群桩桩基基基基础础单根桩形式承受或传单根桩形式承受或传递上部荷载独立基础递上部荷载独立基础2根或以上多根桩群和上根或以上多根桩群和上部承台组合形式承受或传部承台组合形式承受或传递上部荷载的基础递上部荷载的基础群桩基础中一群桩基础中一根桩称为基桩根桩称为基桩桩基础分类单桩基础群桩基础单根桩形式承受或传递上部荷载独立基7承承承承台台台台与与与与地地地地面面面面相相相相对对位位位位置置置置承承承承台台台台类类型型型型高承台桩基高承台桩基低承台桩基低承台桩基桩基础分类承台与地面相对位置高承台桩基低承台桩基8竖竖向向向向抗抗抗抗压压桩桩竖竖向向向向抗抗抗抗拔拔拔拔桩桩水水水水平平平平受受受受荷荷荷荷桩桩复复复复合合合合受受受受荷荷荷荷桩桩基桩分类竖向抗压桩竖向抗拔桩水平受荷桩复合受荷桩9摩擦摩擦摩擦摩擦型型型型桩桩端承端承端承端承型型型型桩桩摩擦桩摩擦桩端承摩擦桩端承摩擦桩端承桩端承桩摩擦端承桩摩擦端承桩基桩分类摩擦型桩端承型桩摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩10预预制制制制桩桩灌注灌注灌注灌注桩桩木木木木桩桩钢钢筋混凝土筋混凝土筋混凝土筋混凝土桩桩钢桩钢桩组组合合合合桩桩基桩分类预制桩灌注桩木桩钢筋混凝土桩基桩分类钢桩组合桩11挤挤土土土土桩桩小小小小桩桩d d 250mm250mm普通普通普通普通桩桩250250 d d 800mm800mm大直径大直径大直径大直径桩桩 d d 800mm800mm 部分部分部分部分挤挤土土土土桩桩非非非非挤挤土土土土桩桩深深深深长桩长桩：桩长桩长 40m40m相相相相对桩长对桩长 3030超常桩：桩长超常桩：桩长超常桩：桩长超常桩：桩长 50m50m相对桩长相对桩长相对桩长相对桩长 4040 基桩分类挤土桩小桩d250mm基桩分类部12施工施工预制桩预制桩施工13桩基础的基础知识课件14灌注桩灌注桩灌注桩15桩基础的基础知识课件16桩基础的基础知识课件17桩基础的基础知识课件18桩基础的基础知识课件19挖孔灌注桩挖孔灌注桩挖孔灌注桩20沉管灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩21桩基础的基础知识课件22水中施工水中施工水中施工23桩基础的基础知识课件24桩基础的基础知识课件25桩基全面质量控制桩基全面质量控制桩的几何受力条件检验桩的几何受力条件检验平面布置、桩身倾斜度、桩顶和桩底标高平面布置、桩身倾斜度、桩顶和桩底标高桩身质量的检验桩身质量的检验桩的尺寸、构造及其完整性进行检测，验证桩的桩的尺寸、构造及其完整性进行检测，验证桩的制作或成桩的质量制作或成桩的质量桩身强度与单桩承载力检验桩身强度与单桩承载力检验桩身材料抗压强度桩身材料抗压强度单桩承载力的检测，在施工过程中，对干打入桩单桩承载力的检测，在施工过程中，对干打入桩惯用最终贯入度和桩底标高进行控制，而钻孔灌惯用最终贯入度和桩底标高进行控制，而钻孔灌注桩还缺少在施工过程中监测承载力的直接手段。注桩还缺少在施工过程中监测承载力的直接手段。成桩可做单桩承载力的检验常采用单桩静载试成桩可做单桩承载力的检验常采用单桩静载试验或高应变动力试验确定单桩承载力验或高应变动力试验确定单桩承载力桩基全面质量控制桩的几何受力条件检验26桩基达到建筑物正桩基达到建筑物正常使用变形限制或耐久常使用变形限制或耐久性能的某项限值。性能的某项限值。桩基极限状态分类桩基极限状态分类承载能力极限状态承载能力极限状态ULTUltimateLimitState）桩基达到最大承载桩基达到最大承载能力，或不适用继续承能力，或不适用继续承载的变形或变位。载的变形或变位。正常使用极限状态正常使用极限状态SLSServiceabilityLimitState4.2桩的设计原则桩基达到建筑物正常使用变形27建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-94）根据根据桩基损坏时造成建筑物的破坏后果（危及桩基损坏时造成建筑物的破坏后果（危及人的生命，造成经济损失、产生社会影响）人的生命，造成经济损失、产生社会影响）的严重性，将建筑桩基安全等级分为三类的严重性，将建筑桩基安全等级分为三类安全等级安全等级破坏后破坏后果果建建筑筑物物类类型型一级一级很严重很严重重重要要的的工工业业与与民民用用建建筑筑物物，对对地地基基变变形形有有特特殊殊要要求求的的工工业建筑物业建筑物二级二级严重严重一般的工业与民用建筑物一般的工业与民用建筑物三级三级不严重不严重次要的建筑物次要的建筑物建筑桩基技术规范（JGJ94-94）根据桩基损坏时造成建28根据建筑结构设计统一标准的规定，根据建筑结构设计统一标准的规定，一一级级建建筑筑物物是是指指：（1）十十四四层层以以上上体体型型复复杂杂的的建建筑筑及及二二十十层层以以上上的的高高层层建建筑筑；（2）对对地地基基变变形形有有特特殊殊要要求求的的重重要要工工业建筑物；（业建筑物；（3）单桩荷载在）单桩荷载在4000kN以上的建筑物。以上的建筑物。所谓体型复杂的建筑物是指平面上有所谓体型复杂的建筑物是指平面上有L形、形、Y形、形、T形、弧形、弧形以及不同线条或形状组合而成的平面。形以及不同线条或形状组合而成的平面。所谓地基变形有特殊要求的重要工业建筑，主要指那些有所谓地基变形有特殊要求的重要工业建筑，主要指那些有高压管道或易燃气体、液体管道设施的化工、炼油厂中的高压管道或易燃气体、液体管道设施的化工、炼油厂中的高压、易爆、易燃管道相联的装置，其基础的绝对沉降和高压、易爆、易燃管道相联的装置，其基础的绝对沉降和差异沉降限制都很严格，否则会导致接头受损，引起泄气、差异沉降限制都很严格，否则会导致接头受损，引起泄气、漏气后的燃烧、爆炸。漏气后的燃烧、爆炸。大直径单桩荷载在大直径单桩荷载在4000kN以上的建筑系指一柱一桩、一柱以上的建筑系指一柱一桩、一柱二桩或三桩结构体系。这种建筑上部结构多属大跨度框架二桩或三桩结构体系。这种建筑上部结构多属大跨度框架结构，对沉降敏感性极高，桩间差异沉降不应超过结构，对沉降敏感性极高，桩间差异沉降不应超过20/00。根据建筑结构设计统一标准的规定，29承承承承载载力力力力极限状极限状极限状极限状态计态计算算算算变变形形形形验验算算算算抗裂或抗裂或抗裂或抗裂或裂裂裂裂缝宽缝宽度度度度验验算算算算桩基承载力桩基承载力软弱下卧层软弱下卧层整体稳定性整体稳定性抗震抗震桩基础结构承载力桩基础结构承载力沉降沉降水平位移水平位移桩身桩身承台承台承载力极限状态计算桩基变形验算抗裂或裂缝宽度验算桩基承载力30单桩竖向抗压承载力单桩竖向抗压承载力单桩竖向抗拉承载力单桩竖向抗拉承载力单桩水平向承载能力单桩水平向承载能力桩的承载性能桩的承载性能种种类单桩竖向抗压承载力单桩竖向抗拉承载力单桩水平向承载能力31所谓所谓单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力是指单桩在竖向荷载作用下，是指单桩在竖向荷载作用下，到达桩基破坏状态前或出现不适应于继续承载的变形时到达桩基破坏状态前或出现不适应于继续承载的变形时所对应的最大荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身所对应的最大荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身结构强度，在多数情况下由土对桩的支承阻力起控制作结构强度，在多数情况下由土对桩的支承阻力起控制作用。用。所谓所谓单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值是指正常使用极限状态计算是指正常使用极限状态计算时采用的单桩承载力值，其函义即在发挥正常使用功能时采用的单桩承载力值，其函义即在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。其值相当于单桩竖向极限时所允许采用的抗力设计值。其值相当于单桩竖向极限承载力值的一半。群桩中作用于单桩桩顶的竖向荷载采承载力值的一半。群桩中作用于单桩桩顶的竖向荷载采用正常使用极限状态标准组合下的竖向力，承台与承台用正常使用极限状态标准组合下的竖向力，承台与承台上土自重采用标准值。其意义在于以荷载标准组合值确上土自重采用标准值。其意义在于以荷载标准组合值确定桩数，与天然地基确定基础尺寸的原则相一致。定桩数，与天然地基确定基础尺寸的原则相一致。所谓所谓单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值指建筑场地检测桩单桩指建筑场地检测桩单桩竖向极限承载力的统计值，取其值的一半即为单桩竖向竖向极限承载力的统计值，取其值的一半即为单桩竖向承载力特征值。承载力特征值。所谓单桩竖向极限承载力是指单桩在竖向荷载作用下，到达桩基破坏32桩的内部强度稳定准则桩的内部强度稳定准则桩的外部强度稳定准则桩的外部强度稳定准则桩的功能性稳定准则桩的功能性稳定准则单桩竖向抗向抗压承承载力力分析确定分析确定分析确定分析确定基本原基本原基本原基本原则则确定方法确定方法确定方法确定方法直接试验确定直接试验确定打桩公式打桩公式静力计算公式静力计算公式桩的内部强度稳定准则桩的外部强度稳定准则桩的功能性稳定准33桩的荷载传递34桩侧桩侧摩阻力摩阻力摩阻力摩阻力桩桩端承端承端承端承载载力力力力粘性土：粘性土：Ssu=4 6mm砂性土：砂性土：Ssu=6 10mm砂性土：砂性土：Sbu=d/12 d/10mm粘性土：粘性土：Sbu=d/10 d/4mm桩侧摩阻力桩端承载力粘性土：Ssu=46mm砂性土：Ss35相对桩长相对桩长L/D愈大，桩端阻力和桩侧下端摩阻力愈大，桩端阻力和桩侧下端摩阻力发挥愈低。发挥愈低。相对桩长相对桩长L/D愈小，桩土相对刚度愈小，桩土相对刚度Rps=Ep/Es愈高，愈高，桩端阻力发挥愈高；桩端阻力发挥愈高；相对桩长相对桩长L/D愈小，端侧土相对刚度愈小，端侧土相对刚度Rbs=Eb/Es愈愈高，桩端阻力发挥愈高；高，桩端阻力发挥愈高；荷荷荷荷载载传传递递机机机机理理理理相对桩长L/D愈大，桩端阻力和桩侧下端摩阻力发挥愈低。相对桩36一、一、一、一、直接直接直接直接试验试验法法法法四、四、四、四、近似理近似理近似理近似理论论法法法法三、三、三、三、半半半半经验经验法法法法二、二、二、二、规规范法范法范法范法五、群桩分析五、群桩分析五、群桩分析五、群桩分析4.3单桩竖向抗压承载力一、直接试验法四、近似理论法三、半经37静载荷试验静载荷试验(StaticLoadingTest)高应变试验（高应变试验（G.G.Gobleet.al.,1975）自平衡法（自平衡法（OsterbergCell，Osterberg,1989）动静试桩法（动静试桩法（StatnamicLoadingDevice）直接直接直接直接试验试验法种法种法种法种类类一、一、直接直接试验法法静载荷试验(StaticLoadingTest)高应38单桩极限承载力的静载荷试验占主导地位，单桩极限承载力的静载荷试验占主导地位，直接应用于工程设计。同时，得到单桩沉降与直接应用于工程设计。同时，得到单桩沉降与荷载关系曲线。荷载关系曲线。其它直接试验方法，各有特点，可作为静其它直接试验方法，各有特点，可作为静载荷试验的补偿，特定条件下有重要意义。载荷试验的补偿，特定条件下有重要意义。意意意意义义静载荷试验单桩极限承载力的静载荷试验占主导地39高应变，以一维杆件中应力波传递原理为基础，高应变，以一维杆件中应力波传递原理为基础，方法简单，价格低廉，宜于高比例检测，结果代表方法简单，价格低廉，宜于高比例检测，结果代表性良好，但精度相对较低。性良好，但精度相对较低。自平衡，预先埋置自平衡，预先埋置Osterberg荷载箱，以桩身荷载箱，以桩身摩阻力为反力，可避免反力平衡装置，特定场合，摩阻力为反力，可避免反力平衡装置，特定场合，是一相对可靠的单桩承载力直接试验方法。是一相对可靠的单桩承载力直接试验方法。动静试桩，理论基础是牛顿运动定律，兼有静动静试桩，理论基础是牛顿运动定律，兼有静载荷试验和高应变测试两方面特点，可显著降低反载荷试验和高应变测试两方面特点，可显著降低反力配重，简单快捷；精度良好。力配重，简单快捷；精度良好。特点特点特点特点高应变，以一维杆件中应力波传递原理为基础，方40OsterbergCellOsterbergCellOsterbergCell41二、二、建筑建筑桩基基规范范规范法范法嵌岩嵌岩嵌岩嵌岩桩桩LDBPsLDBPs一般一般一般一般桩桩二、建筑桩基规范规范法嵌岩桩LDBPs一般桩42三、三、半半经验法法直接物理模拟的方法直接物理模拟的方法直接数学回归或经验公式的方法直接数学回归或经验公式的方法间接数学回归的方法间接数学回归的方法基本基本基本基本原理原理原理原理基本基本基本基本指指指指标标室内试验指标室内试验指标原位测试指标原位测试指标基本基本基本基本依据依据依据依据土的分类土的分类基桩类型基桩类型施工工艺施工工艺三、半经验法直接物理模拟的方法直接数学回归或经验公式的方法43桩基工程中，原位测试技术确定桩基设计参数桩基工程中，原位测试技术确定桩基设计参数方法大多属于半经验法的范畴。方法大多属于半经验法的范畴。反映土原位结构特征有独到之处反映土原位结构特征有独到之处CPT应用排土桩物理模拟排土桩力学特征应用排土桩物理模拟排土桩力学特征以直接数学回归方法最普遍以直接数学回归方法最普遍静力触探试验（静力触探试验（CPT）标准贯入试验（标准贯入试验（SPT）旁压仪试验（旁压仪试验（PMT）主主主主要要要要方方方方法法法法特特特特点点点点桩基工程中，原位测试技术确定桩基设计参数方法44一般表达式一般表达式一般表达式45CPT确定确定单桩极限承极限承载力力Vesic(1967)根据根据双桥的静力触探结果，双桥的静力触探结果，基于直接物理模拟法，基于直接物理模拟法，提出了提出了Meyerhof基于直基于直接数学回归方法，采接数学回归方法，采用锥尖阻力用锥尖阻力qc确定桩确定桩侧摩阻力侧摩阻力fsLehane（2000）CPT-qc考虑粘土考虑粘土灵敏度灵敏度、相对长度相对长度。CPT确定单桩极限承载力Vesic(196746CPT在比利时、荷兰、法国、意大利和波兰等国在比利时、荷兰、法国、意大利和波兰等国家广泛采用。我国针对预制桩，提出类似方法。其中，家广泛采用。我国针对预制桩，提出类似方法。其中，比利时的比利时的NAD、法国的法国的Fascicule62-V和我国的建筑桩和我国的建筑桩规（规（JGJ94-94）中，中，b和和 s的取值参见表。的取值参见表。Theempiricalcoefficientsof b、s CPT在比利时、荷兰、法国、意大利和波兰等国47意大利人意大利人Viggiani(1993)对对SPT-N应用于非粘性土中排土应用于非粘性土中排土桩进行研究桩进行研究;Wright&Reese(1979)和和Reese&ONeill(1988)针对非粘针对非粘性土中性土中LDBPs，提出提出SPT-N确定其单桩极限承载力的方法。确定其单桩极限承载力的方法。SPT确定确定单桩极限承极限承载力力Meyerhof(1956)针对饱和砂土中排土桩，提出针对饱和砂土中排土桩，提出砂砂砂砂土土土土意大利人Viggiani(1993)对SPT48 Bromham(1971)采用采用SPT-N应用于硬粘土中桩侧应用于硬粘土中桩侧极限摩阻力，极限摩阻力，Kuwabara,1998；Balakrishnan，1999也得到类似成果，一般采用表达式也得到类似成果，一般采用表达式Theempiricalcoefficientsof b、s砂砂砂砂土土土土Bromh49桩桩外部外部外部外部强强强强度度度度稳稳定准定准定准定准则则近似理论方法近似理论方法（semi-theoreticalmethods）半经验方法半经验方法（semi-empiricalmethods）四、四、近似理近似理论法法桩外部强度稳定准则近似理论方法四、近似理论法静力计算法概念50桩侧桩侧极限摩阻力极限摩阻力计算类似于计算类似于直剪试验中土的库仑准则直剪试验中土的库仑准则桩端桩端极限端载力极限端载力的计算则类的计算则类似于地基承载力极限平衡理论似于地基承载力极限平衡理论近似理近似理近似理近似理论论基本原理基本原理基本原理基本原理近似理近似理近似理近似理论论基本方法基本方法基本方法基本方法不排水不排水近似理论法，适用近似理论法，适用饱和粘性土饱和粘性土，基于短期（基于短期（short-term）条件，采用不排条件，采用不排水强度指标和总应力法；水强度指标和总应力法；排水排水近似理论法，适用近似理论法，适用砂性土砂性土，基于，基于长期（长期（long-term）条件，采用有效强度条件，采用有效强度指标和有效应力法。指标和有效应力法。桩侧极限摩阻力计算类似于直剪试验中土的库仑准51简单，但精度和理论合理性存在质简单，但精度和理论合理性存在质疑。有学者提出了相悖观点：疑。有学者提出了相悖观点：Burland（1973）针对较硬的水针对较硬的水下粘性土，提出了粘性土中桩土接下粘性土，提出了粘性土中桩土接触面排水条件占优，触面排水条件占优，Findlayelat,1997，英国等国家，在桩基规范中，英国等国家，在桩基规范中推荐排水近似理论法。推荐排水近似理论法。特特特特点点点点不排水近不排水近似理论法似理论法排水的近排水的近似理论法似理论法概念清楚，理论相对合理。但是，有概念清楚，理论相对合理。但是，有效强度指标获得困难。同时，桩周介效强度指标获得困难。同时，桩周介质为砂性土时，由于弓架作用，一定质为砂性土时，由于弓架作用，一定深度后，桩侧法向应力与深度无关。深度后，桩侧法向应力与深度无关。简单，但精度和理论合理性存在质疑。有学者提出了相悖观点：52核核核核心心心心单桩竖向抗压承载力核心53静力计算方法54静力计算方法55静力静力计算方法算方法桩侧极限摩阻力极限摩阻力fs“法法”不排水不排水“法法”排水排水“法法”界于之间界于之间计计算方法算方法算方法算方法分别适用于分别适用于粘性土粘性土砂性土砂性土不同桩型不同桩型静力计算方法“法”不排水计算方法分别适用于56 为附着因素（为附着因素（AdhesoinFactor），一般，一般=0.35 0.8，且，且粘性土粘性土fs 80kPa。Tomlinson根据桩周土的不排水强度，根据桩周土的不排水强度，提出一计算提出一计算 经验公式经验公式粘性土中桩侧极限摩阻力为附着因素（AdhesoinFac57式中式中为桩周粘性土层历史上最小固结应力，为桩周粘性土层历史上最小固结应力，且忽略现在粘土层上任何材料的重量；且忽略现在粘土层上任何材料的重量；为桩周粘性土的有效残余强度，且一般为桩周粘性土的有效残余强度，且一般可取可取=0.8，且，且0.7。英国人英国人BurlandandTwine（1988）针对伦针对伦敦的粘性土，即提基于经验的有效应力法敦的粘性土，即提基于经验的有效应力法式中为桩周粘性土层历史上最小固结应力，且忽略58Vijaywergiya针对粘性土中开口钢管桩，桩端承载力可针对粘性土中开口钢管桩，桩端承载力可忽略，提出一种单桩极限承载力由桩身与桩周介质边界上忽略，提出一种单桩极限承载力由桩身与桩周介质边界上极限摩阻力确定的方法极限摩阻力确定的方法式中式中桩长深度范围内，平均有效垂直应力，桩长深度范围内，平均有效垂直应力，kPa；桩长深度范围内，平均不排水强度，桩长深度范围内，平均不排水强度，kPa；Vijaywergiya针对粘性土中开口钢管桩，59侧压力系数侧压力系数k取值，存在较大差异，例如意大利国家取值，存在较大差异，例如意大利国家规范规范(AlessandroMandolini,1997)中，中，k=0.4 0.5；英国；英国国家规范国家规范(Findlay,etal.,1997)中，则中，则k=0.8 0.1。复合参数复合参数，有效垂直应力，有效垂直应力计算研究更加普遍。计算研究更加普遍。非粘性土中桩侧极限摩阻力侧压力系数k取值，60ONeill,1998;Cock,1998;Findlay,1997;Alessandro,1997认为，计算桩端极限端承力认为，计算桩端极限端承力qb时，有：时，有：静力静力计算方法算方法桩端极限端承力端极限端承力qb粘性土桩端持力层，承载力计算采用粘性土桩端持力层，承载力计算采用不排水法不排水法。ONeill,1998;Cock,1998;Fin61早期有一些学者对早期有一些学者对Nc的取值进行过系统研究，具的取值进行过系统研究，具有代表性的有有代表性的有Skempton（1951），Nc=6.14 9.0；Sowers（1961），Nc=5.0 8.0；Mohan（1961），Nc=5.7 8.2Ladanyi，Nc=7.4 9.3。Nc的值域相对比较稳定，且随桩的入土深度增长而趋的值域相对比较稳定，且随桩的入土深度增长而趋于上限值（于上限值（z 4d）。）。目前，大多数桩基应用中实际桩目前，大多数桩基应用中实际桩长来看，采用长来看，采用Nc=9.0是合理的。是合理的。粘性土持力粘性土持力粘性土持力粘性土持力层层N Nc c早期有一些学者对Nc的取值进行过系统研究，具有62在我国（在我国（JTJ024-85），），大直径钻孔灌注桩大直径钻孔灌注桩LDBPs的单桩桩端土的极限端承力计算的单桩桩端土的极限端承力计算其中，其中，一项是深度修正，且规定：一项是深度修正，且规定：当桩长当桩长L 40m时，桩端土层深度时，桩端土层深度L超载修正；超载修正；当桩长当桩长L 40m时，按深度时，按深度L=40m超载修正。超载修正。公路公路公路公路桥桥涵地基与基涵地基与基涵地基与基涵地基与基础设计规础设计规范范范范在我国（JTJ024-85），大直径钻孔灌注63五、五、建筑建筑桩基基规范范群桩分析群桩分析五、建筑桩基规范群桩分析64端承型端承型端承型端承型桩桩摩擦型摩擦型摩擦型摩擦型桩桩群桩作用抗压承载力与抗力端承型桩摩擦型桩65表表表表达达达达式式式式表达式群桩作用抗压承载力R66计计算算算算说说明明明明R是考虑群桩效应后的基桩竖向承载力设计值，桩是考虑群桩效应后的基桩竖向承载力设计值，桩基承载力等于基承载力等于nR；端承桩、端承桩、n 3的摩擦桩基，不考虑群桩效应和带的摩擦桩基，不考虑群桩效应和带桩作用。桩作用。承台底面与土脱开时，不考虑承台效应，承台底面与土脱开时，不考虑承台效应，c=0；且且 s、p和和 sp按按bc/l=0.2查表确定。查表确定。嵌岩桩不考虑群桩、嵌岩桩不考虑群桩、带桩效应带桩效应计算说明R是考虑群桩效应后的基桩竖向承载力设67中中中中心心心心荷荷荷荷载载偏偏偏偏心心心心荷荷荷荷载载桩顶荷载作用效应中心荷载偏心荷载68中中中中心心心心荷荷荷荷载载偏偏偏偏心心心心荷荷荷荷载载一般一般地震地震地震地震一般一般桩基作用效应与竖向承载力验算中心荷载偏心荷载一般地震地震一般69整体整体整体整体局部局部局部局部桩基软弱下卧层承载力验算整体局部70下卧下卧下卧下卧层层承承承承载载力力力力验验算算算算整整整整体体体体局局局局部部部部验算方法下卧层承载力验算整体局部71桩周土体沉降超过桩身沉降时，土对桩产生向桩周土体沉降超过桩身沉降时，土对桩产生向下作用摩阻力，为负摩阻力。负摩阻力大小决下作用摩阻力，为负摩阻力。负摩阻力大小决定于桩周土体抗剪强度，且具有时效性。定于桩周土体抗剪强度，且具有时效性。定定定定义义地面大面积堆载地面大面积堆载地下水位下降地下水位下降欠固结土自重固结沉降欠固结土自重固结沉降排挤桩群超静孔隙水压力引起地基再固结排挤桩群超静孔隙水压力引起地基再固结黄土、冻土、盐渍土环境改变引起附加沉降黄土、冻土、盐渍土环境改变引起附加沉降原原原原因因因因4.4桩基负摩阻力验算桩基负摩阻力验算桩周土体沉降超过桩身沉降时，土对桩产生向下作用摩阻力，为负摩72负摩阻力分布特征73端承桩端承桩ln/l0=0.85 0.95基岩上的桩基岩上的桩ln/l0=1.0端端端端承承承承型型型型桩桩摩摩摩摩擦擦擦擦型型型型桩桩端承力端承力 5%，ln/l0=0.7端载力端载力=5%50%，ln/l0=0.8负摩阻力中性点端承桩ln/l0=0.850.95基岩上的74粘性土粘性土粘性土粘性土砂性土砂性土砂性土砂性土排水法排水法排水法排水法负负摩摩摩摩阻力阻力阻力阻力经经验验法法法法半理半理半理半理论论法法法法负摩阻力计算粘性土砂性土排水法负摩阻力经验法半理论法75端承端承端承端承型型型型桩桩摩擦摩擦摩擦摩擦型型型型桩桩摩擦型桩计算竖向承载力设计值时，中性点摩擦型桩计算竖向承载力设计值时，中性点以上的侧摩阻力按零计算。以上的侧摩阻力按零计算。端承桩上应考虑负摩阻力引起的下拉荷载端承桩上应考虑负摩阻力引起的下拉荷载结构对不均匀变形敏感时，应计算负摩阻力结构对不均匀变形敏感时，应计算负摩阻力引起的下拉荷载，进行桩基沉降验算引起的下拉荷载，进行桩基沉降验算负摩阻力承载力验算端承型桩摩擦型桩摩擦型桩计76群群群群桩桩整整整整体体体体验验算算算算群群群群桩桩基基基基桩验桩验算算算算群桩整体验算群桩基桩验算4.5桩的抗拔承载力验算77轴轴向向向向受受受受压压桩作作为一根全部或部分埋入土中一根全部或部分埋入土中的的轴向受向受压杆件杆件压压屈屈屈屈作用作用作用作用细长轴向受向受压杆件或偏心受杆件或偏心受压杆杆件，宜件，宜发生生轴向向挠曲而曲而压屈失屈失4.6基桩内部稳定承载力验算轴向受压桩作为一78 b桩的工作条件系数，桩的工作条件系数，0.95 c砼的安全系数，砼的安全系数，1.25 s钢筋安全系数，钢筋安全系数，1.25轴轴向受向受向受向受压压临临界荷界荷界荷界荷载载N Ni i分分分分项项修修修修正系数正系数正系数正系数当当 3%b桩的工作条件系数，0.95c砼的安全系数，179砼桩纵砼桩纵向弯向弯向弯向弯曲系数曲系数曲系数曲系数 1.0系数系数 与参数与参数lp/b(or lp/dorlp/r）负相关负相关砼桩纵向弯曲系数1.0系数与参数lp/b(orlp80桩桩受弯受弯受弯受弯时时的的的的计计算算算算长长度度度度l lp p桩受弯时的计算长度lp81偏偏偏偏心心心心受受受受压压钢筋半径筋半径相相对系数系数偏心增偏心增大系数大系数当当 3%，Ih=1.2Ih偏心受压钢筋半径相对系数偏心增大系数当3%，Ih=1.82其中，其中，C1、C2和和C3分分别为钢筋表面形状系数、荷筋表面形状系数、荷载作用系数和构件形式系数。容作用系数和构件形式系数。容许裂裂缝宽度，一般分布度，一般分布2.5或支承或支承桩 h3.5边界条件确定x0和0悬浮桩摩擦桩h2.5110悬悬浮浮浮浮桩桩桩桩端端端端弯弯弯弯矩矩矩矩悬浮桩桩端弯矩111嵌嵌嵌嵌岩岩岩岩桩桩大量大量计算表明，算表明，h4.0，桩身地面身地面处转角与角与桩底底边界无关，上述界无关，上述计算公式可以通用。算公式可以通用。嵌岩桩大量计算表明，h4.0，桩身地面112悬悬浮浮浮浮桩桩嵌岩嵌岩嵌岩嵌岩桩桩摩擦摩擦桩 h2.5或支承或支承桩 h3.5桩身内力及位移无量纲法悬浮桩嵌岩桩摩擦桩h2.5113桩身各截面弯矩主要是身各截面弯矩主要是检验桩的截面的截面强强度和配筋度和配筋计算，弯矩最大截面位置算，弯矩最大截面位置ZMmax和最大弯矩和最大弯矩Mmax确定确定可以采用：可以采用：1.计算算绘制制Mz z图，图解求得。解求得。2.数数值解法，即求解剪力解法，即求解剪力Q=0处的截面位置和弯矩的截面位置和弯矩应应用用用用11最大弯矩位置和最大弯矩最大弯矩位置和最大弯矩最大弯矩位置和最大弯矩最大弯矩位置和最大弯矩桩身各截面弯矩主要是检验桩的截面强度和配筋计114桩桩身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置桩身最大弯矩及其位置115桩桩身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置身最大弯矩及其位置桩身最大弯矩及其位置116应应用用用用22桩顶桩顶位移位移位移位移计计算算算算应用2桩顶位移计算117下端固定，下端固定，长度度为l0的的悬臂梁的解答臂梁的解答摩擦摩擦桩 h2.5，或支承，或支承桩 h3.5，z=0的解答的解答下端固定，长度为l0的悬臂梁的解答摩擦桩h2.5，或支承118桩顶桩顶位移位移位移位移计计算公式算公式算公式算公式桩顶位移计算公式119下端固定，下端固定，长度度为l0的的变截面截面悬臂臂梁的解答。梁的解答。下端固定，长度为l0的变截面悬臂梁的解答。120桩顶桩顶位移位移位移位移计计算公式算公式算公式算公式桩顶位移计算公式121