1、第四章 桩基础的 设计计算第一节第一节 单排桩基桩内力和位单排桩基桩内力和位移计算移计算 n一、基本概念n（一）土的弹性抗力及其分布规律n桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下要产生位移（包括竖向位移、水平位移和转角）。n桩的竖向位移引起桩侧土的摩阻力和桩底土的抵抗力。n桩身的水平位移及转角使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外力和稳定桩基础作用，土的这种作用力称为土的弹性抗力。n土的弹性抗力大小取决于土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、桩的截面形状、桩距及荷载等因素。n将桩作为弹性地基上的梁，按文克尔假定来解桩在横向荷载作用下桩身内力与位移计算，简称弹性地基
2、梁法。n文克尔假定：梁身任一点的土抗力和该点的位移成正比n假定土的横向土抗力符合文克尔假定，则可表示为：n地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需加的力。其大小与地基土的类别、物理力学性质有关，还随着深度而变化。nC值的不同相应产生几种基桩内力和位移计算的方法。zzxCxn1、“m”法：假定地基系数C随深度成比例增长，即C=mZ，m称为地基比例系数（KN/m4）。n2、“k”法：假定地基系数C随深度呈折线变化。n3、“c值”法：假定地基系数C随深度成抛物线规律增加，即C=c Z0.5。n4、“C”法：假定地基系数C沿深度为均匀分布，不随深度变化预审。（二）单桩、单排桩与多排桩 n
3、单桩、单排桩是指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排）桩的桩基础。n对单桩，上部荷载全部由其承担。n对于单排桩，当N在承台横桥向无偏心时，则可以假定它是平均分布在各桩上的，即n多排桩，指在水平外力作用平面内有一根以上的桩的桩基桩。其计算各桩顶作用力须应用结构力学方法另行计算。（三）桩的计算宽度（三）桩的计算宽度 n为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用，将桩的设计宽度（直径）换算成相当实际工作条件下，矩形截面桩的宽度b1，b1称为桩的计算宽度。表示为：（四）刚性桩与弹性桩（四）刚性桩与弹性桩 n按照桩与土的相对刚度，将桩分为刚
4、性桩和弹性桩。n当桩的入土深度h2.5/时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算其中=称为桩的变形系数。n当桩的入土深度h2.5/时，则桩的相对刚度较大，属刚性桩。51EImb二、二、“m”法弹性单排桩基桩内力和位移计法弹性单排桩基桩内力和位移计算算 n基本假定：认为桩侧土为文克尔离散线性弹簧，不考虑桩土之间的粘着力和摩阻力，桩作为弹性构件考虑，当桩受到水平外力作用后，桩土协调变形，任一深度Z处所产生的桩侧土水平抗力与该点水平位移xz成正比，即zx=Cxz，且地基系数C随深度成正比增长C=mz。四、四、m“法弹性多排桩基桩内力与位移计算法弹性多排桩基桩内力与位移计算第三节第
5、三节 群桩基础的竖向分析群桩基础的竖向分析及其验算及其验算 n一、群桩基础的工作性状及其特点一、群桩基础的工作性状及其特点 n1.柱桩群桩基础 n2.摩擦桩群桩基础 n3 群桩效应 1.1.群桩与群桩效应群桩与群桩效应岩石土压力扩散深度压力扩散深度 6d一 群桩(Pile group)与群桩效应1 预制桩沉桩预制桩沉桩 砂土,非饱和土和一般粘性土,填土有挤密作用,使承载力增加饱和粘土,超静孔压积累,地面上浮,先入桩上浮,土层扰动,使承载力降低2 应力叠加应力叠加 桩底应力增加,使承载力不足;总的沉降增加3 桩之间互相调节桩之间互相调节 个别桩承载力低总体上可互补;个别桩受荷,其他桩帮助传递荷载
6、4 承台可部分承受荷载承台可部分承受荷载应力叠加应力叠加 桩底应力增加桩底应力增加,使承载力不足使承载力不足;总的总的沉降增加沉降增加n二、群桩基础承载力验算二、群桩基础承载力验算n1.桩底持力层承载力验算桩底持力层承载力验算 n群桩基础沉降验算群桩基础沉降验算 第四节第四节 承台计算承台计算 第五节第五节 桩基础的设计桩基础的设计 n一、桩基础类型的选择一、桩基础类型的选择 n（一）承台底面标高的考虑（一）承台底面标高的考虑 n承台底面的标高应根据桩的受力情况，桩的刚度和地形、地质、水流、施工等条件确定。n（二）柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑（二）柱桩桩基和摩擦桩桩基的考虑 n柱桩与摩擦桩的选择
7、主要根据地质和受柱桩与摩擦桩的选择主要根据地质和受力情况确定力情况确定。n（三）单排桩桩基础和多排桩桩基础的考虑（三）单排桩桩基础和多排桩桩基础的考虑 n单排桩桩基与多排桩桩基的确定主要根据受力情况，并与桩长、桩数的确定密切相关。n多排桩稳定性好，抗弯刚度较大，能承受较大的水平荷载，水平位移小，但多排桩的设置将会增大承台的尺寸，增加施工困难，有时还影响航道 n单排桩与此相反，能较好地与柱式墩台结构形式配用，可节省圬工，减小作用在桩基的竖向荷载。n二、桩径、桩长的拟定 n（一）桩径拟定 n（二）桩长拟定 n三、确定基桩的根数及其在平面的布置 n（一）桩的根数估算 n（二）桩的间距确定 n（三）桩的平面布置 n四、桩基础设计方案检验 n（一）单根基桩的检脸n1.单桩轴向承载力检验n(1)按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力。n(2)按桩身材料强度确定和检验单桩承载力。n2.单桩横向承载检验。n3.单桩水平位移检验。n4.弹性桩单桩桩侧土的水平向土抗力强度检验，n（二）群桩基础承载力和沉降检验n（三）承台强度检验n五、桩基础设计计算步骤与程序
