桩基工程总复习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桩基工程总复习,1,第1章 绪论,本章主要内容如下：,1、桩基的定义；,2、桩基的作用；,3、桩基的设计思想。,2,1.1 桩基的定义,桩,是深入土层的柱型构件，其作用是将上部结构的荷载通过桩身穿过较弱地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层中，从而减少上部建（构）筑物的沉降，确保建筑物的长久安全。,桩基,通常是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成，承台与承台之间一般用连梁相互连接。若桩身全部埋入土中，承台底面与土体接触，则称为,低承台桩基,，一般的建筑物桩基础都采用低承台桩；当桩身上部露出地面而承台底面位于地面以上，则称为,高承台桩基,，桥梁工程一般为高承台桩。若只用一根桩来承受和传递上部结构荷载，这样的桩基础称为单桩基础；由2根或2根以上基桩来共同承受和传递上部结构荷载，所组成的桩基础为,群桩基础,。,3,1.2 桩的作用,桩的作用主要是传递力，它可以,传递竖向抗压力、竖向抗拔力和水平力,。其目的就是通过桩的作用将上部结构的荷载传递到土层中，从而确保建（构）筑物的长期安全使用。,桩基通过作用于桩端的端承力和桩侧土层向上的摩阻力来支承上部抗压轴向荷载的能力，称之为桩的,竖向抗压承载力,。桩基通过作用于桩侧土层向下的摩阻力来支承上部抗拔轴向荷载的能力，称之为桩的,竖向抗拔承载力,。桩基通过桩侧土层的侧向阻力来支承横向水平荷载，称之为,桩的抗水平力,。,4,第2章桩基勘察,本章主要内容如下：,1、桩基工程勘察的目的；,2、岩土工程勘察的等级划分；,3、勘探点平面和深度的设置原则；,4、岩土工程勘察报告的编写及内容；,5,2.2 桩基勘察目的,桩基勘察在按常规要求弄清场地工程地质和水文地质条件的同时，要着重注意解决以下主要问题：,1.查明场地各层岩土的类型、深度、分布特征和变化规律,2.合理选择桩端持力层并画出持力层等高线变化图,桩端持力层,指地层剖面中能对桩起主要支承作用的土(岩)层。无论何类桩型，都有合理选择桩端持力层的问题，即便是摩擦桩，亦有将桩端选择在桩侧阻力相对较大的地层上的问题。,桩端持力层应根据地质条件，上部结构荷载特点和施工工艺并依据安全性、经济性来综合确定。,6,3.查明水文地质条件，评价地下水对桩基影响以及对混凝土的侵蚀性,4.查明不良地质条件（如滑坡、崩塌、泥石流及液化等）和防治措施,5.正确提供单位面积桩侧阻力和桩端阻力特征值,6.正确估计沉桩可能性,7.提出单桩竖向承载力特征值和桩型选择的建议,7,2.3 岩土工程勘察分级,岩土工程勘察分级,岩土工程勘察等级的划分是根据,工程重要性,、,场地复杂程度,及,地基复杂程度,三个方面确定的，因此首先来看一下这三个方面的等级划分。,8,9,10,2.4 勘探点平面和深度设置原则,11,12,13,第3章 抗压桩受力性状,本章主要内容如下：,1.单桩竖向抗压静荷载试验；,2.桩侧阻力、桩端阻力的影响因素；,3.单桩竖向极限承载力的计算方法；,4.群桩受力机理及群桩效应；群桩极限承载力计算方法；桩基承载力的时间效应（本科）；,5.桩基负摩阻力发生条件及影响因素及桩端后压浆的机理（本科）。,14,3.2 单桩竖向抗压静荷载试验,单桩竖向抗压静载试验,，就是采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向抗压极限承载力。,15,3.2.1 静载试验加载装置,试验加载宜采用油压千斤顶分级加载。当采用两台及两台以上千斤顶加载时应并联同步工作，采用的千斤顶型号、规格应相同，千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。,加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、静压桩架反力装置和锚桩压重联合反力装置四种型式。,16,3.3 桩土体系的荷载传递,3.3.1 荷载传递机理,在静载试验时，我们可以看到：,1.桩侧摩阻力是自上而下逐渐发挥的，而且不同深度土层的桩侧摩阻力是异步发挥的。,2.当桩土相对位移大于各种土性的极限位移后，桩土之间要产生滑移，滑移后其抗剪强度将由峰值强度跌落为残余强度，亦即滑移部分的桩侧土产生软化。,3.桩端阻力和桩侧阻力是异步发挥的。只有当桩身轴力传递到桩端并对桩端土产生压缩时才会产生桩端阻力，而且一般情况下（当桩端土较坚硬时），桩端阻力随着桩端位移的增大而增大。,4.单桩竖向极限承载力是指静载试验时单桩桩顶所能稳定承受的最大试验荷载。,17,3.4 桩侧阻力,3.4.1 桩侧极限摩阻力的定义及确定方法,1.桩侧极限摩阻力的定义,桩基在竖向荷载作用下，桩身混凝土产生压缩，桩侧土抵抗向下位移而在桩土界面产生向上的摩擦阻力称为桩侧摩阻力，我们定义为正摩阻力。,桩侧极限摩阻力是指桩土界面全部桩侧土体发挥到极限所对应的摩阻力。由于桩侧土摩阻力是自上而下逐渐发挥的，因此桩侧极限摩阻力很大程度上取决于中下部土层的摩阻力发挥。上述定义也意味着桩侧极限摩阻力实质上是全部桩侧土所能稳定承受的最大摩阻力（峰值阻力）。,18,19,3.5 桩端阻力,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,3.8 群桩受力性状及群桩效应,37,38,39,40,3.9 群桩的极限承载力计算,如前所述，端承型群桩的承台、桩、土相互作用小到可忽略不计，因而其极限承载力可取各单桩极限承载力之和。,摩擦型群桩极限承载力的计算需考虑承台、桩、土相互作用特点，根据群桩的破坏模式建立起相应的计算模式，这样才能使计算结果符合实际。群桩极限承载力的计算按其计算模式和计算用参数大体分为以下几种方法：,1）以单桩极限承载力为参数的承台效应系数法（建筑桩基技术规范规定的方法）；,2）以土强度为参数的极限平衡理论计算法；,3）以桩侧阻力、端阻力为参数的经验计算法。,41,群桩的破坏模式,群桩的极限承载力是根据群桩破坏模式来确定其计算模式的。破坏模式的判定失当，往往引起计算结果出入很大。分析群桩的破坏模式应涉及到两个方面，即群桩侧阻的破坏和端阻的破坏。,1.群桩侧阻的破坏,传统的破坏模式划分方法是将群桩的破坏划分为：桩土整体破坏和非整体破坏。,整体破坏是指桩、土形成整体，如同实体基础那样承载和变形，桩侧阻力的破坏面发生于桩群外围(如图3-102a)。,非整体破坏是指各桩的桩、土间产生相对位移，各桩的侧阻力剪切破坏发生于各桩桩周土体中或桩土界面(硬土)如图3-102b。这种破坏模式的分析实际上仅是桩侧阻力破坏模式的划分。,42,43,44,45,46,3.9.3 以土强度为参数的极限平衡理论法,前面提及群桩侧阻力的破坏分为桩、土整体破坏和非整体破坏(各桩单桩破坏)；群桩端阻力的破坏，可能呈整体剪切、局部剪切、刺入剪切(冲剪)三种破坏模式。下面根据侧阻、端阻的破坏模式分述群桩极限承载力的极限平衡理论计算法。,47,48,49,3.11 桩基负摩阻力,3.11.1 负摩阻力定义,在正常情况下，桩顶施加向下的力使桩身产生向下的压缩位移，桩侧表面的土体则对桩身表面产生与桩身位移方向相反即向上的摩阻力，我们称之为正摩阻力。但由于桩周土欠固结等原因导致桩侧土体自己下沉且土体沉降量大于桩的沉降时，桩侧土体将对桩产生与桩位移方向一致即向下的摩阻力称为负摩阻力(negative side resistance)。,负摩阻力将对桩产生一个下曳荷载，相当于在桩顶荷载之外，又附加一个分布于桩侧表面的荷载。负摩阻力作用的结果是使桩身轴力不在桩顶最大，而是在中性点处最大，如图3-112。,50,51,3.11.2 负摩阻力发生条件,负摩擦力产生的原因很多，主要有下列几种情况：,1.位于桩周的欠固结软黏土或新近填土在其自重作用下产生新的固结；,2.桩侧为自重湿陷性黄土、冻土层或砂土，冻土融化后或砂土液化后发生下沉时也会对桩产生负摩擦力；,3.由于抽取地下水或深基坑开挖降水等原因引起地下水位全面降低，致使土的有效应力增加，产生大面积的地面沉降；,4.桩侧表面土层因大面积地面堆载引起沉降带来的负摩阻力；,5.周边打桩后挤土作用或灵敏度较高的饱水黏性土，受打桩等施工扰动(振动、挤压、推移)影响使原来房屋桩侧土结构被破坏，随后这部分桩间土的固结引起土相对于桩体的下沉；,6.一些地区的吹填土，在打桩后出现固结现象，带来的负摩阻力；,7.长期交通荷载引起的沉降。,桩基负摩阻力影响的主要后果是增加桩内轴向荷载，从而使桩轴向压缩量增加，并且在摩擦桩情况下也可能引起桩的沉降有较大的增加。群桩承台情况下，填土沉降可使承台底部和土之间形成脱空的间隙，这样就把承台的全部重量及其上荷载转移到桩身上，并可改变承台内的弯矩和其他应力状况。,52,53,3.11.9 消减桩负摩阻力的措施,根据对桩负摩阻力的分析结果，可以采取有针对性的措施来减小负摩阻力的不利作用：,1.承台底的欠固结土层处理,(disposal of underconsolidate soil layer under cap),对于欠固结土层厚度不大可以考虑人工挖除并替换好土以减少土体本身的沉降。,对于欠固结土层厚度较大时或无法挖除时，可以对欠固结土层（如新填土地基）采用强夯挤淤、土层注浆等措施，使承台底土在打桩前或打桩后快速固结，以消除负摩阻力。,2.在桩基设计时，考虑桩负摩阻力后，单桩竖向承载力设计值要折减降低，并注意单桩轴力的最大点不再在桩顶，而是在中性点位置。所以，桩身混凝土强度和配筋要增大，并验算中性点位置强度。,3.考虑负摩阻力后，承台底部地基的承载力不能考虑，而且贴地的低承台由于地基土的本身沉降有可能转变成高承台。,4.套管保护桩法,(method of pile protection with sleeve),即在中性点以上桩段的外面罩上一段尺寸较桩身大的套管，使这段桩身不致受到土的负摩阻力作用。该法能显著降低下拉荷载，但会增加施工工作量。,54,5.桩身表面涂层法,(method of coat on the surface of pile shaft),即在中性点以上的桩侧表面涂上涂料，一般用特种的沥青。当土与桩发生相对位移出现负摩阻力时，涂层便会产生剪应变而降低作用于桩表面的负摩阻力，这是目前被认为降低负摩阻力最有效的方法。,6.预钻孔法,(pre-drill method),此法既适用于打入桩又适用于钻孔灌注桩。对于不适于采用涂层法的地质条件，可先在桩位处钻进成孔，再插入预制桩，在计算中性点以下的桩段宜用桩锤打入以确保桩的承载力，中性点以上的钻孔孔腔与插入的预制桩之间灌入膨润土泥浆，用以减少桩负摩阻力。,7.考虑负摩阻力后，要在设计时考虑增强桩基础的整体刚度，以避免不均匀沉降。,因为由于欠固结填土、堆载等引起的桩负摩阻力不但增加了下拉荷载，而且可能使房屋基础梁与地基土脱开，从而引起过大沉降或不均匀沉降，所以设计时应事先考虑。,55,第5章 抗拔桩受力性状,本章主要内容如下：,单桩竖向抗拔静荷载试验的内容；,抗拔桩的受力机理；,抗拔桩与抗压桩的异同分析。,56,5.2 单桩竖向抗拔静荷载试验,单桩竖向抗拔静载试验，就是采用接近于竖向抗拔桩实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向抗拔极限承载力。因为大型地下工程抗浮作用的荷载是随着地下水位慢慢升高而逐渐增大的，所以抗拔静载试验也采用分级加载。试验时抗拔荷载逐级作用于桩顶，桩顶上拔量慢慢增大，最终可得到单根试桩荷载上拔量曲线（U曲线）。,57,5.3 抗拔桩的受力机理,抗拔桩的受力机理,1.桩侧摩阻力是自上而下逐渐发挥的，而且不同深度土层的桩侧摩阻力是异步发挥的。,2.当桩土相对位移大于土体的极限位移后，桩土之间要产生滑移，滑移后其抗剪强度将由峰值强度跌落为残余强度，亦即滑移部分的桩侧土抗拔摩阻力产生软化。,3.抗拔桩是纯摩擦桩，即只考虑摩阻力作用。但桩自重对抗拔力有影响。,4.单桩抗拔破坏有两种方式，一种是整根桩桩土界面滑移破坏而被拔出，另一种是桩身混凝土（特别是上部混凝土）由于拉应力过大被拉断破坏。,5.单桩竖向抗拔极限承载力是指抗拔静载试验时单桩桩顶所能稳定承受的最大抗