1、第七章第七章 桩基础桩基础概述概述1 桩基的作用桩基-桩是深入土层的柱型构件，柱与连接桩顶的承台组成深基础。其作用-将上部结构的荷载，通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 2、特点：（1）承载力高；（2）稳定性好；（3）沉降小；（4）便于机械化施工。桩基础已成为建筑、交通、水利、港口等工程中广为采用的基础形式。概述概述3、应用 桩基础主要通过作用于桩尖土层的阻力和桩周土的摩阻力来支承轴向荷载，也可利用桩侧土的侧向阻力抵抗水平荷载。通常遇以下情况时可选用桩基础：(1)对地基沉降要求严格，不允许有不均匀或过大沉降的建筑物；(2)采用地基加固措施不合适的软弱地基或特殊土地基；概述
2、概述(3)当施工水位或地下水位很高或基础位于水中的建筑物；(4)高耸建筑物等；(5)建筑物受到大面积地面超载的影响，或软土上活荷载比较大的筒仓、油库等；(6)承受大荷载、动荷载、大偏心荷载的建筑物；(7)精密或大型设备的基础，对基础振动有较高要求的建筑；(8)意义重大或需长期保存的建筑物。概述概述a）桩筏基础；b)单桩单柱基础；c)厂房与设备桩基建筑物桩基概述概述第一节第一节 概述概述桥梁桩基港湾和海洋构筑物桩基 影响桩基承载力的因素甚多，主要有以下几方面：(1)桩侧土的性质与土层分布;(2).桩端土层的性质;(3).桩身与桩底的几何特征;(4).成桩效应4 桩基承载力影响因素概述概述 5 桩
3、基设计内容 桩基设计的基本内容包括下列:(1)选择桩的类型和几何尺寸;(2)确定单桩竖向(和水平向)承载力设计值;(3)确定桩的数量、间距和布置方式；(4）验算桩基的承载力和沉降；(5）桩身结构设计；(6）承台设计；(7）绘制桩基施工图概述概述 1、端承型桩（1）端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载由桩端承受，桩侧阻力可忽略不计。（2）摩擦端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧阻力属次要地位。第一节第一节 桩的分类桩的分类一、按承载性状分类2、摩擦型桩 （1）摩擦桩 竖向极限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。（2）端承摩擦桩 桩顶极限荷载由桩侧阻
4、力和桩端阻力共同承担，大部分由桩侧阻力承担。第二节第二节 桩的分类桩的分类一、按承载性状分类 (1)竖向抗压桩，以承受竖向荷载为主的桩；(2)竖向抗拔桩，以承受竖向上拔荷载为主的桩；(3)水平受荷桩，以承受水平荷载为主的桩；(4)复合受荷桩，所受的竖向、水平荷载均较大的桩。第一节第一节 桩的分类桩的分类二、按桩的功能分 (a）受压桩 (b）抗拔桩 (c）横向荷载主动桩 (d横向荷载被动桩 不同功能的桩第一节第一节 桩的分类桩的分类1、混凝土桩（1）预制桩 在工厂或工地预先将桩身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中（2）灌注桩 用机械或人工在现场开孔，就地浇筑混凝土而形成的桩2、钢桩 钢桩
5、主要有钢管桩、H型钢桩和钢板桩3、木桩 第一节第一节 桩的分类桩的分类三、按桩身材料分 按照成桩的方法和工艺，桩基础可分为：(1)打入桩 将预制好的桩体用击打或振动的方法打入地下成桩；（2）灌注桩 先成孔后浇筑混凝土；（3）静压桩 利用机械以强力将预制桩压入到设计位置。第一节第一节 桩的分类桩的分类四、按成桩方法分 接成桩方法划分的桩第一节第一节 桩的分类桩的分类 预制桩 粘性土 触变性 1、挤土桩 沉管灌注桩 无粘性土2、部分挤土桩（小量挤土桩）开口钢管桩 力学指标取原状土的 H型钢桩 开口的预应力钢筋混凝土桩3、非挤土桩 预钻孔的钢筋混凝土桩 钻（挖、冲孔）灌注桩第一节第一节 桩的分类桩的
6、分类五、按桩对桩周土的挤压作用分类 按照桩径大小，桩基础可分为：（1）小桩 (d250mm)；（2）中等直径桩（250mmd800mm）；（3）大直径桩（d800mm）工程中选用何种桩型，受地质条件、场地条件、承载力要求、施工设备、地下水位和经济条件等方面的限制。第一节第一节 桩的分类桩的分类五、按桩径大小分类 一、桩、土体系的荷载传递 桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程就是桩、土体系荷载的传递过程。桩士体系荷载传递分析第二节第二节 单桩竖向承载力单桩竖向承载力 按材料强度计算单桩竖向承载力时，将桩视为一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设计值公式：（1）式中：R R 单桩竖向承载力设计值；混凝轴
7、心受压构件的稳定系数；f fc c 混凝土轴心抗压强度设计值；纵向受力钢筋的抗压强度设计值；A Ac c 桩身横截面面积；纵向受力钢筋的截面面积。第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定()ccysRf Af AyfsA二、按材料强度确定单桩竖向承载力 静载试验是在施工现场进行的，考虑：（1）地基土的支承能力；（2）桩身材料强度对承载力的影响。规范规定，对于一级建筑物必须通过静荷载试验，同一条件下的试桩数不宜少于总桩数的1%，并不少于3根；工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。对于地基条件复杂、桩的施工质量可靠性低等某些情况下的二级建筑桩基，也须通过静荷载试验。第二节第二节 单
8、桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定三、按静荷载试验确定单桩轴向承载力 测出n根试桩极限承载力 后，可通过统计的方法，确定单桩竖向极限承载力 的标准值：uiQukQ第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定11nuiuiQQn三、按静荷载试验确定单桩轴向承载力静力触探法在确定混凝土预制桩的竖向承载力时被广泛应用。根据探头的不同分为单桥探头法和双桥探头法。第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定四、静力触探法确定单桩轴向承载力（1 1）根据单桥静力触探确定）根据单桥静力触探确定ukskpksik iskpsikiskpQQQuq lp AuqilipA桩身周长；用静力
9、触探贯入阻力值估算的桩周第 层土的极限侧阻力标准值桩穿越第 层土的厚度，桩端阻力修正系数桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值，桩端面积第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定（3 3）根据双桥静力触探确定）根据双桥静力触探确定ukiisicpciipQulfq AuqliA桩身周长；桩端平面上、下探头阻力。桩穿越第 层土的厚度，桩端阻力修正系数第i层土桩侧阻力综合修正系数，桩端面积第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定（4 4）根据经验参数确定）根据经验参数确定ukskpksik ipkpsikipkpQQQuq lp AuqiliqA桩身周长桩侧第 层土极限侧阻力
10、标准值桩穿越第 层土的厚度极限端阻力标准值桩端面积第二节第二节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定第三节第三节 桩基设计桩基设计 进行桩基设计前应进行调查研究：(1)建筑物上部结构的类型、构造以及上部结构的荷载；(2)符合国家现行规范规定的工程地质勘探报告和现场勘察资料；(3)当地建筑材料的供应及施工条件；(4)施工场地及周围环境。一、设计资料的收集第三节第三节 桩基设计桩基设计 我国使用的桩主要是钢筋混凝土桩。钢筋级别按混凝土强度等级相应选级、级或级。桩型的选择应根据上部结构荷载的大小及性质、工程地质条件、施工条件等进行综合考虑一、选择桩的类型、桩材第三节第三节 桩基设计桩基设计（一）
11、基桩根数的确定 初拟桩数时，大多不考虑群桩效应及承台底面处地基土的承载力，当桩基为轴心受压时，基桩数 n 可按下式估算：F 作用在承台顶面的竖向力设计值；G 桩基承台及承台上填土自重的设计值；R 单桩竖向承载力设计值。FGnR三、基桩根数及平面布置 （二）桩间距的确定 桩间距一般取为45倍桩径，不可太大（桩间距太大会增加承台的体积和用料），也不可太小（桩间距太小会造成施工困难，桩的承载力得不到发挥）。桩的最小中心距应符合建筑桩基技术规范规定。对于大面积桩群，尤其是挤密桩，桩的最小中心距应适量加大。第三节第三节 桩基设计桩基设计三、基桩根数及平面布置第三节第三节 桩基设计桩基设计（三）桩的平面布
12、置 根据桩基的受力情况，桩可采用多种形式的平面布置。布置时应尽量使上部荷载的中心与桩群的中心重合或接近，以使桩基中各桩受力比较均匀。当作用在承台底面的弯矩较大时，应设法增大桩基横截面的惯性矩。三、基桩根数及平面布置 高层建筑和高耸结构物承受风荷载或地震荷载时，传给基础很大的水平力和力矩，依靠桩基的水平承载力来平衡。桩在水平力和力矩作用下，桩为受弯构件，桩身产生水平变位和弯曲应力。第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力以承受水平荷载为主的桩基，可采用斜桩。一般当水平荷载与竖直荷载的合力与垂线的夹角不超过50时，采用竖直桩能满足要求。确定桩水平承载力的具体方法大致分为两类：(1)直接试验法；(
13、2)理论分析计算法。第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力二、水平承载力计算方法（一）、直接试验法（1）由单桩水平静载荷试验确定循环荷载试验方法：模拟风浪、地震、机器扰力等动力水平荷载。连续加载试验方法：模拟桥台、挡墙等长期静止水平荷载。第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力（二）按弹性地基理论计算 基本假设440d yEIbpdz以弹性地基上梁挠曲微分方程为依据来求解水平承载的弹性长桩的地基反力系数法所用的地基反力系数同桩位移的乘积来确定。在此类方法中常限定桩位移值并假定地基反力系数不随位移而变化，按地基反力系数沿深度的分布图式不同从而形成不
14、同的计算方法地基反力系数沿深度的分布图式第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力第六节第六节 桩基水平承载力桩基水平承载力 地基反力系数的四种分布图式，可用下面的通式表达：CZ=KZn式中：Z为深度，K为比例系数，n为指数，反映地基反力系数随深度而变化的情况。（三）按临界荷载估算确定第四节第四节 桩基水平承载力桩基水平承载力0(1.2522)12.01.750.51.0mtNhgmmtnhmtmNnf WNRf ARfA 1g号 由 固 结 桩 顶 竖 向 力 性 质 确 定，压 力 取 ，拉 力 取 。单 桩 水 平 承 载 力 设 计 值；桩 的 水 平 变 形 系 数（m）桩 截 面 模 量 塑 性 系 数，圆 形 截 面 取，矩 形 截 面 取；桩 身 混 凝 土 抗 拉 强 度 设 计 值（kN）。桩 身 最 大 弯 矩 系 数，按 表 取 值。桩 身 配 筋 率；桩 顶 竖 向 力 影 响 系 数，竖 向 压 力 取，拉 力 取。20220001(1)42(1),32nEgEEgdAdWdWddd3桩 身 换 算 截 面 积，圆 形 截 面 为：其 中为 桩 径，为 钢 筋 弹 性 模 量 与 混 凝 土 弹 性 模 量 之 比。桩 身 换 算 截 面 受 拉 边 缘 的 截 面 模 量（m）,圆 形 截 面 为为 扣 除 保 护 层 的 桩 径。
