桩基础及深基础课件

Foundation Engineering,桩基础及深基础,天然地基浅基础，造价低，易施工，应优先选用。,但强度、变形、抗液化、抗湿陷等不符合要求时，用桩基、其它深基础或地基处理,桩基础及深基础天然地基浅基础，造价低，易施工，应优先选用。但,桩基础及深基础,1,桩基,概述,2,单桩承载力的确定,3,桩基计算,4,桩基设计步骤,5,其他深基础简介,桩基础及深基础1 桩基概述2 单桩承载力的确定3,8,-1 桩基,概述,一、桩基及其应用,桩基构成,：桩+承台（可为独立、条形、筏、箱）,有高、低两种，前者用于水中,8-1 桩基概述一、桩基及其应用桩基构成：桩+承台（可为,二、桩的分类及常用桩,（一）分类,（弄清其特点，以据具体情况选用）,1、按材料分,：,木、钢、钢筋混凝土,木桩,水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源不足，应少用,钢桩,本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但造价是混凝土的3-4倍，用于海洋平台及陆上重要工程，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩。,钢砼桩,取材方便，价格便宜，耐久性好，可预制、现浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，是主要研究对象。,二、桩的分类及常用桩（一）分类 （弄清其特点，以据具,2、按受力性能分,桩端土差、桩很长、灌注桩清底差,桩端为岩石、大头桩,3、按桩的制作方法分,预制桩,质量易保证、现场整洁、用时间少，但配筋由运输、打桩控制，配筋率较大，长度不可过大，现场接桩、截桩难。,灌注桩,钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，还可扩头，配筋率可以小，但现场脏，质量难保证，例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。,2、按受力性能分桩端土差、桩很长、灌注桩清底差桩端为岩石、大,（二）常用桩,1、预制钢砼桩（,RC,桩）,断面有方、圆两种,方桩边长250-550，长13.5,m;,现场预制桩长0.8%(运、吊控制，打桩还会产生拉应力),截面大则作成管桩,有时加预应力(省钢)。,2、钻（挖）孔灌注桩,超高层多用大直径桩，甚至直径,3m，,承载力可达4000,t，,用一般直径桩可能摆不开。,可扩孔，用扩孔器或爆扩（少用）。,（二）常用桩1、预制钢砼桩（RC桩）断面有方、圆两种,方,3、沉管灌注桩,（挤土）,锤击或振动沉管，下有钢砼头，再灌混凝土，拔管，易发生断桩、缩颈（软土中）。有人建议复打，造价提高。仅浙江多用。,4、钢管桩,有开口、闭口，开口时形成土芯后亦有一定挤土，,d,小则挤土可能性大，是否挤土将影响承载力（规范5-2-10条）,返回,3、沉管灌注桩（挤土）锤击或振动沉管，下有钢砼头，再灌混凝,一、单桩承载力分析,桩、土体系荷载传递机理,Q,逐渐增大，影响深度也逐渐增加，,q,s,较,q,p,先发挥,Q=Q,S,+Q,P,，Q,u,=Q,su,+Q,pu,8,-,2,单桩承载力的确定,一、单桩承载力分析桩、土体系荷载传递机理 Q逐渐增大，影响深,二、桩之负摩擦,1、负摩擦产生的条件,堆载、水位下降、欠固结土固结、土湿陷、冻土融陷,2、负摩擦发生的范围,持力层硬，,s,p,小，则,l,n,大，端承桩,l,n,=,l,对一般情况可查表4-1,l,n,可随时间变化,二、桩之负摩擦1、负摩擦产生的条件堆载、水位下降、欠固结土固,3、负摩擦大小影响因素,桩侧及桩端土性、诱因强弱、土的应力历史、桩型等,4、消除负摩擦的措施,负摩擦会加大沉降，使桩或土破坏。一般涂适当粘度的沥青以减小负摩擦。,3、负摩擦大小影响因素桩侧及桩端土性、诱因强弱、土的应力历,三、单桩承载力的确定,决定于桩和土，一般由土控制，端承、超长桩等除外。,1,、经验公式法,q,sik,查表，和土性及成桩方法有关，沉管灌注桩小，因质量难保证；对预制桩有深度修正系数（灌注桩不修正）,q,pk,查表，和土性及入土深度有关,一般预制桩、灌注桩,三、单桩承载力的确定决定于桩和土，一般由土控制，端承、超长桩,2、,静载试验,一级和部分二级建筑必须做，试桩数1%且不少于3根。,装置、方法：,锚桩横梁装置（图），压重平台反力装置等,试桩、锚桩、基准桩间距4,d，,且2,m,分级加载，稳定后读数，详见规范。,极限荷载,：1）第二转折点 或 2）沉降达40-60,mm,2、静载试验一级和部分二级建筑必须做，试桩数1%且不少于3,变异系数,d,0.15,时,l=1；,d,0.15,时,l1，,查表求,l,对群桩再考虑群桩效应（见后）,极限承载力标准值：,设计值：,分项系数,g,sp,=1.6,变异系数d0.15时l=1；d0.15时l6,d：,相互影响不大,桩距,6,d：,沉降加大,:,桩间土及桩端土附加应力重叠，使附加应力及影响深度均加大，从而使沉降加大；桩间土应力重叠，使变形加大，使,q,s,减小，更多荷载由桩端土承受，亦加大沉降，下层土压缩比例上升。,摩擦型桩：桩距6d：相互影响不大桩距6d：沉降加大:,定义：,可能大于1，也可能小于1。打入式群桩挤土在砂土中可使,q,s,增大。,承载力,：,如要群桩沉降=单桩沉降，则承载力降低，但这样要求不必要。,定义：可能大于1，也可能小于1。打入式群桩挤土在砂土中可使q,二、承台下土对荷载的分担,（低承台）,荷载分配过程,：承台浇筑后，其自重主要由土承担，其后荷载由桩承受，桩下沉，使土分担上升，桩土承台共同作用。,群桩效应系数,：,影响,h,的,因素,：,桩距,h,；,S,4d,h,才可观,；,L,h,；,桩间土,E,s,h,；,桩端土,E,s,h,；,Q,h,二、承台下土对荷载的分担 （低承台）荷载分配过程：承台,三、桩基竖向承载力验算,1、桩基规范方法,（1）求群桩中单桩平均承载力,用群桩分项效应系数法,分项系数,g,s,、g,p,查,表,对端承桩，或桩距大于6,d，,或桩数小于3时，不考虑群桩效应。,三、桩基竖向承载力验算1、桩基规范方法（1）求群桩中单桩平均,（2）各单桩验算,荷载分给桩，因承台下土的分担已含于,R,中心荷载：,偏心荷载：,（2）各单桩验算荷载分给桩，因承台下土的分担已含于R中心荷载,2、地基基础规范方法,仅考虑深度修正！,方法,：,埋深,d,+l,，,扩散角,a,=,f,av,/4,2、地基基础规范方法仅考虑深度修正！方法：埋深d+l，扩,3、软下卧层验算,S,a,6d,的群桩,G,承台及承台上土重设计值；,s,z,附加压力（欠准确）,q,扩散角，查表,q,w,uk,深度修正后的极限承载力标准值,除以分项系数后为设计值,3、软下卧层验算Sa6d的群桩G承台及承台上土重设计值；,五、桩基沉降计算,一般不用验算，但土软，荷载重时应验算。,五、桩基沉降计算一般不用验算，但土软，荷载重时应验算。,8,-,4,桩基设计步骤,一、收集资料,二、定持力层、桩型、尺寸，初定承台标高,三、确定单桩承载力设计值,R,在桩长变化不大的情况下尽量将桩端放在好土层,利用概述一节的知识,注意临界深度、厚度,四、桩数,n,及布置,（偏心荷载时增大10-20%）,8-4 桩基设计步骤一、收集资料二、定持力层、桩型、尺寸，,布桩原则：,偏心小,布在外围,桩距一般3-4,d，,但有时取大一些，增加土的分担。平面布置有方格形、梅花型,尽可能布在墙下、柱下,五、桩基验算,六、承台计算,七、绘施工图,布桩原则：偏心小 布在外围桩距一般3-4d，但有时取大一,以下仅介绍,承台计算,：,承台的刚度、强度要保证，其设计很重要,（一）埋深,/,外形尺寸,/,构造要求,埋深,：同浅基础（低承台）；,外形,：同一般浅基础,构造要求,：厚度,300，,B,500，砼强度等级,C15，,桩嵌入承台长度50-100，外挑尺寸等均有规定,以下仅介绍承台计算：承台的刚度、强度要保证，其设计很重要（一,（二）厚度计算,主要由,冲切,控制，同时验算,剪切,，因破坏面、荷载不同（均相同时，对,C20,以上砼，冲切控制。因冲切是斜截面破坏中的斜拉破坏。）,而弯曲计算则给出配筋。,（二）厚度计算主要由冲切控制，同时验算剪切，因破坏面、荷载不,柱冲切：,冲切面,过柱边和桩边，角度,45（变阶处也应验算）,冲切力,：,F,柱荷载设计值；,Q,i,冲切锥底范围内桩净反力,且要求取值在0.2,1.0,a,0 x,a,0y,时，分别用,a,x,、,a,y,柱冲切：冲切面过柱边和桩边，角度45（变阶处也应验算）冲,角桩冲切,（,向上）,因在角部，不封闭,，,a,减小，,l,仍在0.2,1.0,抗剪计算,:破坏面不再为环形,l,在0.,3,3.0,角桩冲切 （向上）因在角部，不封闭，a减小，l仍在0.,(,三）抗弯计算,同样用净反力。,其他验算,：对预制桩应进行吊装验算、锤击验算等,返回,(,单向弯曲,),(三）抗弯计算同样用净反力。其他验算：对预制桩应进行吊装验算,8-5,其他深基础简介,墩基,：大直径短桩，主要端承,沉井,：逐渐沉下，再封底。多用于桥墩基础,，,例南京长江大桥1号墩基25,x20m，,深55,m,8-5 其他深基础简介墩基：大直径短桩，主要端承沉井：逐渐,沉箱：,似沉井，但有压力箱止水，对施工人员的健康有害。,地下连续墙：,分段施工，多用于基坑支护，亦可用于地下室外墙、桥墩基础。摩擦为主。,钱塘江大桥（1937年建成，又炸毁），死4人；美国,Eeds,桥死12人。我国自1950年代修武汉长江大桥时创管柱基础后，不再用。国外仍用。,返回,沉箱：似沉井，但有压力箱止水，对施工人员的健康有害。地下连续,例题,8.1,已知永久荷载设计值,F=7840kN,Mx=180kN.m,My=680kN.m,拟用钢筋混凝土预制方桩，,b=400mm,l,=25.3m,，安全等级二级，混凝土采用,C30,，钢筋,II,级,解：,1.,桩类型尺寸已定,2.,确定单桩承载力设计值,R,粘土,25,淤泥,6,粉粘,25,淤泥质,8,卵石,4500/60,1.0m,10.4m,3.5m,9.3m,0.5m,0.05m,0.5m,例题8.1 已知永久荷载设计值F=7840kN,Mx=180,3.,初选根数,4.,初选承台,5.,单桩验算,500,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,3.初选根数4.初选承台5.单桩验算500400400110,6.,承台设计,500,5,1,2,3,4,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,1,）桩顶净反力计算,6.承台设计500512344004001100110060,500,5,1,2,3,4,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,2,）柱冲切验算,965,500512344004001100110060060040,500,5,1,2,3,4,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,3,）角桩冲切验算（,1,号桩）,965,500512344004001100110060060040,500,5,1,2,3,4,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,965,4,）抗剪切验算,（,1+4,号桩）,500512344004001100110060060040,500,5,1,2,3,4,400,400,1100,1100,600,600,400,400,500,965,5,）抗弯计算,500512344004001100110060060040,