1、复习题二一、名词解释1、地基：它指的是直接承托建筑物的场地土层。2、埋置深度：所谓基础的埋置深度，对于建筑工程而言，是指基础底面到地面的竖向距离，对于桥梁工程，在无冲刷时为基础底面到河底面的距离，在有冲刷时为基础底面到局部冲刷线的距离。基础底面埋在地下的深度，称为基础的埋置深度。 3、最不利荷载组合：它是指组合起来的荷载应产生相应的最大力学效应。4、基础的刚性角：刚性角是一个与基础材料和地基反力相关的几何物理量，其限制条件： 根据材料受力的特点，不同材料构成的基础，其传递压力的角度也不相同。刚性基础中压力分布的角，称为刚性角。刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础
2、圬工材料的强度限值。满足了这个要求，就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角，即称为刚性角。 5、沉井：所谓沉井基础，就是用一个事先筑好的以后能充当桥梁墩台或者结构物基础的井筒状结构物，一边井内挖土，一边靠它的自重克服井壁摩擦阻力后不断下沉到设计标高，经过混凝土封底并填塞井孔，浇筑沉井顶盖，沉井基础便告完成。6、桩的负摩阻力：就是当桩身穿越软弱土层支承在坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上，这部分作用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。 桩的负摩擦力：桩
3、在荷载作用下相对于桩周土产生向下的位移，土对桩侧表面作用的摩擦力是向上的，可提供一部分桩的承载力。如果在这种情况下，桩周土相对于桩产生向下的位移，这时土对桩侧作用的力是摩擦力，即负摩擦力。7、沉井高度：沉井顶面和底面两个标高之差即为沉井的高度。应根据上部结构型式和跨度大小、水文地质条件、施工方法以及各土层的承载力等，定出墩底标高和沉井基础底面的埋置深度后确定。8、下沉系数：式中：沉井自重，不排水下沉者扣除浮力 土对井壁的总摩擦力。 9、重力式挡土墙：重力式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力作用的一种墙体，所需要的墙身截面较大，一般由砖、石材料砌筑而成。由于重力式挡土墙具有结构简单、施工方便，能够就
4、地取材等优点，在土建工程中被广泛采用。10、预压法：它是指在建（构）筑物建造前，先在拟建场地上一次性施加或者分级施加荷载，使土体中空隙水排出，孔隙体积变小，土体沉降固结，土体的抗剪强度增加，地基承载力和稳定性提高，土体的压缩性减小，经过一段时间后，地基的固结沉降基本完成或者大部分完成，再将预压荷载卸去，这是建造建（构）筑物的一种地基处理方法。二、论述题： 1、试述QS曲线判定极限荷载Qu的方法？答：QS曲线明显转折点法：当曲线存在明显陡降段时，取相应于陡降段起点的荷载值为。陡降段起点是桩的支承作用即将进入破坏状态的标志。为减少作图比例不同可能造成的错觉，对预制桩和一般的灌注桩宜按规定的比例绘制
5、。沉降增量与荷载增量比法：对直径或者桩宽在550以下的预制桩，在某级荷载作用下，其沉降增量分相应荷载增量的比值（）时，取前一级荷载。这种方法是无明显陡降段的曲线判定极限承载力规定一个合适的定量标准。按桩顶总沉降量取值法：当符合终止加载条件的第二点时，在曲线上取桩顶总沉降量的相应荷载为。这一方法是参照国内外经验，规定最大可能采用的极限荷载对应的桩顶总沉降量为40，以作为变形控制的界限。地基规范还规定：对桩基沉降有特殊要求者，应根据具体情况确定。由静载试验得出的各试验桩的极限荷载必须进行统计。设中的最大值和最小值差为极差，的算术平均值为，则当时，对以下两种情况分别确定单桩竖向承载力标准值。（1）一
6、般情况下，取。（2）对柱下桩台，当桩数为3根或者3根以下时，取最小值的，即。如极差即超过平均值的时，则应查明原因，必要时宜增加试桩数。（书上172页）2、试论述桩基础的设计步骤？答：一、选择桩的类型（1） 确定桩的承载性状：应根据建筑桩基的等级、规模、荷载大小、结合工程地质剖面图、各土层的性质与层厚，确定桩的受力工作类型。（2）选择桩的材料与施工方法：应根据当地材料供应、施工机具与技术水平、造价、工期以及场地环境等具体情况，选择桩的材料与施工方法。（3）确定桩长：桩长指的是自承台底至桩端的长度尺寸。一般应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于（为桩径）
7、，砂土不宜小于，碎石类土不宜小于。对抗震设防区，持力层应理解为液化层以下的稳定土层。对嵌岩灌注桩，桩底周边嵌入微风化或者中等风化岩体的最小深度，不宜小于0.5m。如各种条件许可，桩端进入持力层深度宜达到桩端阻力的临界深度，以使端阻力充分发挥。这一深度，目前认为，砂土、碎石土为，对粉土、粘性土为。当持力层下面存在软弱下卧层时，持力层厚度不宜小于。端承桩要求桩底下范围内应无软弱夹层、断裂带、洞穴和空隙分布。二、估算桩数与桩的平面布置（1） 桩的根数：桩基中所需桩的根数可按承台荷载和单桩承载力确定。当轴心受压时，桩数应满足要求：式中： 桩的根数 F上部结构传至的荷载， G承台与承台上方填土重量， R
8、单桩承载力设计值，。（2）桩的间距与平面布置表31 桩的最小中心矩土类和成桩工艺正常情况桩数排数摩阻支承为主桩基非挤土和部分挤土灌注桩挤土灌注桩穿越非饱和土穿越饱和土挤土预制桩打入试管口管桩和H形钢桩表32 灌注桩扩大端最小中心矩成桩方法最小中心矩钻、挖孔灌注桩或（当时）沉管扩底灌注桩布桩时应注意以下几点：既要布局紧凑，使得承台面积尽可能减小，又要充分发挥各桩的作用，要做到这一点，除了取合适的桩距外，还要使长期荷载的合力作用点与桩群截面的形心尽可能接近。尽量对结构受力有利，尽量避免采用板下步桩，一般不在无墙的门洞部位布桩。尽量使桩基在承受水平力和力矩较大的方向有较大的断面抵抗矩，如承台起与力矩
9、较大的平面取向一致，以及在横墙外延线上布置探头桩等。三、桩基受力计算（1）桩基中的各桩荷载验算地基规范规定当轴心受压时：当偏心受压时：桩基规范规定当轴心受压时：当偏心受压时：式中： 与，与分别为地基规范和桩基规范和桩基规范中的单桩荷载效应的平均值和最大值。为建筑桩基重要性系数，对一、二、三级分别为1.1、1.0、0.9。，作用于承台底面通过桩群形心的、轴弯矩设计值，m计算中取绝对值。，桩至、轴线的距离，m。，受力最大的桩至、轴线的距离，m，计算中取绝对值。桩基中的桩数考虑到桩数和平面布桩等因素后的单桩竖向承载力设计值，。作用于桩基承台顶面的竖向力的设计值，。桩基承台和承台上方自重设计值，（自重
10、荷载分项系数当其效应对结构不利时，取1.2，有利时取1.0），对地下水位以下部分应扣除水的浮力。（2） 群桩的地基验算简介 有两根及两根以上的基桩组成的桩基础均可称为群桩。地基规范规定地基规范规定对群桩地基需作验算时，可将其视为一假象的实体深基础，按类似浅基础设计的有关规定进行验算。其内容包括持力层、软弱下卧层的承载力验算和沉降验算。桩基规范的规定桩基规范不要求进行群桩地基的持力层承载力验算，只在必要时进行沉降验算。验算的模式分两种：a.对于桩矩的群桩基础，按照假想实体基础验算软弱下卧层顶面承载力。b.对于桩矩，且持力层厚度的群桩基础和单桩基础，按照冲切破坏模式验算软弱下卧层顶面的承载力。四、
11、桩身结构设计 桩身结构设计包括桩身构造要求、配筋计算等。（1） 钢筋混凝土预制桩 钢筋混凝土预制桩常见的是预制方桩和管桩。预制桩的混凝土等级不宜低于C30，采用静压法沉桩时，可适当降低，但也不宜低于C20。预应力混凝土桩的混凝土等级不宜低于C40。纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm，预应力混凝土桩的截面边长不宜小于350mm。（2） 混凝土灌注桩 一般规定桩身混凝土强度等级不得低于C15，水下灌注混凝土时其强度等级不得低于C20，混凝土预制桩尖其强度等级不得低于C30。桩身配筋时，对于受横荷载的桩，主筋不宜小于，对于抗压桩和抗拔桩，主筋不应小于
12、，纵向钢筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm，尽量减少钢筋接头，箍筋采用其间距为200300mm，宜采用螺旋式箍筋。受横向荷载较大的桩基和抗震桩基，柱顶范围内的箍筋应适当加密。当钢筋笼长度超过4m时，应于每2m左右设一道的焊接加劲箍筋，以加强钢筋笼的刚度和整体性。桩身按构造配筋的规定按构造配筋应满足的条件如下：第一个条件，柱顶轴向力符合下式：式中 N柱顶轴向压力设计值， A柱身截面积， 混凝土轴心抗压强度设计值，乘以施工工艺系数。表33 基桩施工工艺系数桩型混凝土预制桩1.0干作业非挤土灌注桩0.9泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩，挤土灌注桩、部分挤土灌注桩0.8第二个条件，柱顶横向力
13、符合下列公式：式中 桩顶横向力标准值， 综合系数，。详情见下表。 桩身设计直径，m。 按基本组合计算的桩顶永久荷载效应轴向力设计值，。 混凝土轴心抗拉强度设计值，。 桩身截面抵抗矩的塑性系数，圆截面，矩形截面。序号上部图层类别（承台下深度范围内）桩身混凝土强度等级C15C20C251淤泥、淤泥质土、饱和湿陷性黄土32-3739-4446-522流塑、软塑状一般粘性土、高压缩性粉土、松散粉细沙、松散填土37-4444-5252-623可塑状一般粘性土、低压缩性粉土、稍密、中密填土44-5352-6462-764硬塑、坚硬状一般粘性土、低压缩性粉土、中密土、粗纱、密实老填土53-6564-7976
14、-945中密、密实砾砂、碎石类土65-8179-9894-96表34 综合系数注意：当桩基长期或者经常出现的横向荷载时，按表中土层分类顺序降低一类取值。同时，满足上述两个条件的，意味着桩身混凝土具有足够的承受竖向和横向荷载的能力，所以，只在桩顶与承台之间配置连接钢筋或者不配筋，即按构造配筋。按构造配筋的具体规定如下。一级建筑物主筋为610根的钢筋，配筋率不小于0.2%，锚入承台的长度为30倍主筋的直径，伸入桩身长度不小于10倍桩身的直径，且不宜小于承台下软弱土层层底的深度。二级建筑物应根据桩径大小配置48根的钢筋，锚入承台的长度至少为30倍主筋的直径且深入桩身长度不小于 。三级建筑物不配构造钢
15、筋。（3） 桩身按计算配筋 配筋率：当桩身直径为3002000mm时，截面配筋率可取0.65%0.20%，小桩径取高值，大桩径取低值。配筋长度：端承桩宜通长配筋。受水平荷载的摩擦型桩，配筋长度宜采用。是桩的水平变形系数（1/m）。五、乘台设计承台设计包括进行局部受压、抗冲切、抗剪切以及抗弯计算，并应符合构造要求。（1）构造要求：柱下独立桩基承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且挑出部分不应小于150mm。承台厚度不应小于300mm。承台混凝土的强度等级不宜低于C15，采用二级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20。承台底面的混凝土保护层厚度不宜小于70m
16、m。当设素混凝土垫层时，保护层厚度适当减小，垫层厚度为100mm，强度等级是C7.5。承台的受力钢筋应通长配置。矩形承台板宜双向均匀通长配筋，直径不宜小于，间距为100200mm。对于三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面的三根钢筋相交围成的三角形应位于柱截面范围以内。 桩顶嵌入承台的长度，对大直径桩（），不宜小于100mm，对中等直径桩（）不宜小于50mm。桩顶主筋伸入承台内，其锚周长度不宜小于30倍主筋的直径，对抗拔桩不应小于40倍主筋的直径。（2） 抗冲切计算受冲切承载力的一般公式是： 式中： 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值， 承台混凝土抗拉强度设计值， 冲切破坏锥体一半有效高度处的
17、周长，m 承台冲切破坏锥体的有效高度，m 冲切系数 作用于承台顶的竖向荷载设计值， 冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。 冲垮比，为冲垮，当时，取，当时，取，即的取值范围是0.21.0。 对于圆柱与圆桩，计算时应将截面换算成方柱以及方桩，即取换算柱截面边宽，换算柱截面边宽。对柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力计算公式：式中 ，由公式求得， 、柱截面长，短边尺寸，m自柱长边至最近桩边的水平距离，m。自柱短边至最近桩边的水平距离，m。三桩三角形承台受角桩冲切的承载力计算公式：底部角桩： 顶部角桩： 式中 ，角桩冲垮比， ，从承台底角桩内边缘向相邻承台边引45度冲切线与承台顶面相交至角桩内边缘的
18、水平距离，当柱底边位于该45度线以内时，则取柱边与柱内边缘线的水平距离。四桩（含四桩）以上矩形承台受角桩冲切的承载力计算公式： 式中 角桩竖向净反力设计值， ，角桩冲切系数 承台外边缘的有效高度，m ，角桩冲垮比，取值范围0.21.0， ，角桩内边缘至承台外边缘的距离，m ，从承台府角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离，当桩底面边线位于该45度线以内时，则取柱边与桩内边缘的水平距离，m。（3） 抗剪计算斜截面受剪承载力按下式计算：当时： 当时：式中 斜截面的最大剪力设计值， 混凝土轴心抗压强度设计值 承台计算截面处的有效高度，m 剪切系数 承台计算截面处的计算宽度，m 计算截面的剪跨比，此处、为柱边至、方向计算一排桩的桩边水平距离，当时，取，当时，取，取值范围是0.33.0。（4） 受弯计算：多桩矩形承台的弯矩计算截面取在柱边，其计算公式是： 式中 扣除承台和承台上方土重后第桩的竖向净反力设计值。 ，垂直于轴和轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离，。 、垂直于轴与轴方向计算截面处的弯矩设计值，三桩三角形承台根据桩基规范规定，弯矩计算方法与矩形承台安全相同。17
