[最新]樁基礎培訓講義ppt版（共231頁）

1、樁基礎,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,1 概述,1.1 定義,樁基礎：通過承臺把若干根樁的頂部聯(lián)結成整體，共同承受動靜荷載的深基礎,基樁：設置于土中的豎直或傾斜的基礎構件，其作用在于穿越軟弱的高壓縮性土層或水，將樁所承受的荷載傳遞到更硬、更密或壓縮性更小的地基持力層上,軟 弱 土 層,承臺,基樁,1 概述,1.2 特點,將荷載傳遞到下部好土層,承載力高 沉降量小 抗震性能好

2、 承受抗拔及橫向力 與其他深基礎比較,施工造價低,1 概述,1.3 發(fā)展歷史,7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 十九世紀以前，木樁 西安灞橋,北京御河橋,隋唐建塔 十九世紀開始，材料和動力進步 鑄鐵管樁，1824年波特蘭水泥注冊專利，蒸 汽動力 十九世紀末，現(xiàn)場鉆孔樁,1 概述,干欄式建筑,1 概述,排 樁,帶撐木樁,1 概述,1 概述,新 加 坡 發(fā) 展 銀 行,1 概述,1.4 適用范圍,軟弱地基或特殊土地基 高重建筑物，滿足承載力 承受水平和抗拔力建筑 抗震地基 對沉降非常敏感的建筑 水上基礎,1 概述,1.5 樁基礎設計內容和步驟,收集資料 選樁型、確定樁的基本尺寸 確定單樁

3、承載力 確定群樁承載力 相關檢算 繪制施工圖紙,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,2 樁基礎類型及構造,2.1 樁基礎的分類標準,按樁身材料分 按承臺位置高低分 按功能分 按樁軸方向分 按成樁方法分 按成樁方法對土層影響分,2 樁基礎類型及構造,1 按樁身材料分,鋼筋混凝土樁,混 凝 土 樁,預應力鋼筋混凝土樁,鋼 樁,木 樁,2 按承臺位置高低分,2 樁基礎類型及構造,2 樁

4、基礎類型及構造,低承臺樁基,2 樁基礎類型及構造,高承臺樁基,2 樁基礎類型及構造,3 按功能分,抗軸向壓力的樁,抗側向壓力的樁,抗 拔 樁,摩擦樁,端承樁,端承摩擦樁,港口、碼頭工程中的板樁，基坑支護樁,抵抗作用于樁上的拉撥荷載,2 樁基礎類型及構造,4 按樁軸方向分,傾 斜 樁,豎 直 樁,水平外力或彎矩不大，樁不長或樁身直徑較大時,水平外力較大且方向不變時，可采用單向斜樁,水平外力較大且作用在兩個方向時，采用多向斜樁,注意：先采用豎直樁，檢算通不過時 再改用傾斜樁,2 樁基礎類型及構造,5 按成樁的方法分,預 制 樁,灌 注 樁,錘 擊,打 入 樁,靜 壓,震 動,螺 旋,壓 入 樁,震

5、 入 樁,螺 旋 樁,機械成孔,人力挖掘,鉆 孔 樁,沖 孔 樁,挖 孔 樁,2 樁基礎類型及構造,6 按成樁方法對土層影響分,部分擠土樁,擠 土 樁,非擠土樁,預制樁,沉管灌注樁,粘性土,無粘性土,開口鋼管樁,H型鋼樁,開口預應力鋼筋混凝土樁,預鉆孔的鋼筋混凝土樁,鉆（挖、沖）孔灌注樁,2 樁基礎類型及構造,擠土效應,在飽和軟土中進行密集樁群施工將導致,土中超孔隙水壓的劇增（可達上覆土壓力的1.4倍，甚至更高） 地表隆起 淺層土體水平位移（影響范圍1倍樁長以上） 深層土體位移 先打設的樁被抬起、擠偏、甚至彎曲、斷裂,原有建筑物下沉、局部抬起,臨近地面開裂、地下管線位移、破壞,2 樁基礎類型及

6、構造,2.2 樁型及其特點,1 預制樁類型、特點及適用條件,分類;木、鋼筋砼、預應力鋼筋砼 、鋼樁,優(yōu)點,樁單位面積承載力較高，預制樁屬擠土樁， 打入土層使松軟土擠密，提高承載力 樁身質量易于保證和控制 易于在水上施工 樁身砼密度大，抗腐蝕性能強 施工效率高,2 樁基礎類型及構造,缺點,單價較灌注樁高，配筋按起吊、打入應力設 計，用鋼量大，較長則接頭用鋼量增大 一般錘擊、震動法下沉，施工噪音大，污染 環(huán)境，若采用靜壓受設備等限制 擠土樁 受起吊設備限制，單樁長不超過10m，接頭 處為薄弱環(huán)節(jié) 不易穿透較厚堅硬土層 樁超長時，截樁困難,2 樁基礎類型及構造,適用條件,不需要考慮噪音污染、震動環(huán)境

7、的影響（新 開發(fā)區(qū)、郊外等場地） 持力層上覆蓋為松軟土層，無堅硬夾層 持力層頂面起伏變化不大，樁長易于控制 水下樁基工程 大面積打樁工程，工效高,2 樁基礎類型及構造,鋼筋混凝土樁,普通鋼筋混凝土樁,空心,實心,樁 長,現(xiàn)場制作2530m,工廠預制 12m,接樁方法,鋼板角鋼焊接,法蘭盤螺栓和硫磺膠泥錨固等,斷面尺寸,200mm200mm600mm600mm,2 樁基礎類型及構造,鋼筋混凝土管樁,鋼筋混凝土管樁,普通鋼筋混凝土管樁,預應力鋼筋混凝土管樁,離心旋轉法制造：40， 50，管節(jié)長度固定,特大直徑鋼筋管樁,普通鋼筋混凝土管樁,預應力鋼筋混凝土管樁,入土,深度,25m,25m,能承受較大

8、的震動力，抗裂性能好,應用：武漢長江大橋首先采用,2 樁基礎類型及構造,預應力鋼筋混凝土樁,預先將鋼筋混凝土樁的部分或全部主筋作為預應力張拉，對樁身混凝土施加預壓應力，以提高樁的抗沖擊能力和抗彎能力,強度重量比高 含鋼率低 耐沖擊、耐久性和抗腐蝕性能高 穿透能力強 制作工藝較復雜（缺點,2 樁基礎類型及構造,適用情況,超長樁 （L50m ) 需要穿越夾砂層 （高層建筑的理想樁型,制作方法,普通立模澆制預應力空心方樁 常見規(guī)格：500mm500mm,600mm600mm 離心法制作圓環(huán)形的高強預應力管樁(PHC樁） 常見規(guī)格：外徑500mm、550mm、800mm、1000mm 壁厚90130m

9、m,樁段長415m,C60C80,2 樁基礎類型及構造,2 灌注樁類型、特點及適用條件,優(yōu)點,可適用于各種地層 樁長可隨持力層頂面起伏而改變，不需截 樁，無接頭 僅受軸壓時，不用配鋼筋，需配鋼筋籠時， 按工作荷載要求布置 采用大直徑鉆孔或挖孔灌注樁時，單樁承載 力高 一般說來，比預制樁經濟,2 樁基礎類型及構造,缺點,樁身直徑變化較大，孔底沉積物不易清除干凈 單樁承載力變化較大 大直徑灌注樁做單樁承載力費用過高 一般情況下，不宜用于水下樁基,樁身質量不易控制和保證,縮 頸,沉 渣,夾 泥,斷 樁,2 樁基礎類型及構造,沉管灌注樁,帶樁靴沉管灌注樁 端部封閉，封底材料留于土中，不經濟 無樁靴沉管

10、灌注樁 端部封閉以硬性混凝土 厚1m，到底后上提20cm，將砼夯入土中 薄殼沉管灌注樁 內存芯棒，打入后，抽出芯棒，直徑不能過大,2 樁基礎類型及構造,鉆孔灌注樁,螺旋鉆孔灌注樁 不用護壁 適用無地下水地層 樁長受到限制 不能穿越卵石、礫層 泥漿護壁鉆孔灌注樁 防止孔壁坍塌，并借泥漿循環(huán)將孔內碎渣帶出,2 樁基礎類型及構造,常用樁徑 橋梁：0.8m、1.0m、1.25m、1.5m 建筑：0.6m、0.8m 大直徑樁; 2.0m以上 特點 單樁承載力和橫向剛度較預制樁大大提高 施工過程無擠土、無振動、無噪音,主筋：宜采用光鋼筋，盡量不用束筋，宜 分段配筋,2 樁基礎類型及構造,人工挖孔灌注樁,特

11、點 直徑或邊長0.8m 造價低廉 無水施工，質量容易保證 直接鑒別、檢查土質情況，彌補和糾正勘 察工作的不足 直接測定、控制樁身與樁底的直徑和形 狀，克服了隱蔽性 樁深有限，且需做好安全工作,2 樁基礎類型及構造,結構形式 嵌巖端承樁或摩擦端承樁 直身樁或擴底樁 實心樁或空心樁,護壁形式 木板鋼環(huán)梁 套筒式金屬殼 紅磚 混凝土,2 樁基礎類型及構造,3 鋼樁類型、特點及適用條件,基本類型,鋼 管 樁,H 型 鋼 樁,鋼 軌 樁,螺 旋 鋼 樁,2 樁基礎類型及構造,鋼 管 樁,常見規(guī)格 樁徑：406mm，609mm，914mm，1200mm 壁厚：按使用階段應力設計，一般10mm,優(yōu)點 強度高

12、，抗疲勞沖擊性能好 貫入性能好，沉樁速度快，擠土影響小 單樁承載力高 便于割接，質量可靠，運輸方便 抗彎剛度大,2 樁基礎類型及構造,缺點 抗腐蝕性能差，必須做表面防腐處理（2mm) 價格昂貴 適用情況 必須穿越砂層 其他樁型無法施工或質量難以保證 必須控制擠土影響 工期緊迫 重要工程,2 樁基礎類型及構造,H 型 鋼 樁,優(yōu)點 擠土效應更小 穿透性能更強 割焊與沉樁更快捷 缺點 側向剛度較弱，打樁時樁身易于向剛度較弱 的方向傾斜，甚至產生施工彎曲,一次軋制成型，與鋼管樁相比,2 樁基礎類型及構造,2.3 承臺類型與構造,承 臺 類 型,獨 立 形,條 形,環(huán) 形,井 格 形,板 形,箱 形,

13、沉 井 形,板式承臺構造要求,2 樁基礎類型及構造,最小尺寸：上部結構底部尺寸襟邊尺寸 最大尺寸： 混凝土承臺滿足剛性角要求 鋼筋砼承臺由力學檢算確定 形 狀：與墩臺形狀相符 厚 度：一般用1.5m3.0m 砼 標號：C15C25,底部設置一層鋼筋網。當采用主筋伸入式時，該鋼筋網不能截斷,2 樁基礎類型及構造,樁與承臺的連接方式,主筋伸入式 現(xiàn)澆,樁頂伸入式 預制,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎

14、設計,主 要 內 容,3 樁基礎的施工,3.1 預制樁的施工,1 預應力鋼筋混凝土管樁,工廠預制的預應力鋼筋混凝土管樁示意圖,2 預制樁的樁靴 pileshoe,3 樁基礎的施工,3 打樁錘,打樁錘,單動汽錘,墜錘,雙動汽錘,柴油錘,震動錘,3 樁基礎的施工,3 樁基礎的施工,3 樁基礎的施工,a)震動錘結構,b)偏心錘位置及離心力,4 打樁架,鋼制萬能樁架,柴油錘樁架,3 樁基礎的施工,5 靜力壓樁,3 樁基礎的施工,6 沉樁輔助設備,樁帽:既要能起緩沖而保護樁頂?shù)淖饔?，?要能保證沉樁效率,樁墊:樁帽上方填充硬質緩沖材料樁帽下方 填充軟質緩沖材料,3 樁基礎的施工,送樁:當樁頂設計標高在導

15、桿以下一般采用 鋼板焊成的鋼送樁,3 樁基礎的施工,射水設備:效果取決于水壓 和水量水壓要大 到能沖散土層， 同時又要有足夠 的水量使沖散的 土顆粒沿樁側 上升，沖出地面,7 預制樁起吊點的選擇,單點起吊,兩點起吊,多點起吊,3 樁基礎的施工,8 打入樁的施工順序,先中間 后兩端,分段 進行,3 樁基礎的施工,3.2 灌注樁的施工,1 灌注樁的構造介紹,灌注樁典型斷面示意圖,3 樁基礎的施工,3 樁基礎的施工,2 灌注樁鉆孔方法介紹,沖擊式鉆孔,2545KN的十字型沖擊式鉆頭,管錐沖擊式鉆頭,沖抓式鉆孔,1524KN的四瓣式沖抓鉆頭,旋轉式鉆孔,刺猬鉆頭,籠式鉆頭,魚尾鉆頭,牙輪鉆頭,3 樁基

16、礎的施工,螺 旋 鉆,3 樁基礎的施工,沖擊鉆 沖抓鉆,3 灌注樁施工工藝流程,3 樁基礎的施工,4 泥漿護壁介紹,正循環(huán)旋轉法鉆孔,3 樁基礎的施工,泵舉反循環(huán)排渣,3 樁基礎的施工,5 擴孔樁施工,3 樁基礎的施工,6 爆擴樁,3 樁基礎的施工,7 人工挖孔灌注樁的護壁,3 樁基礎的施工,人工挖孔樁,3 樁基礎的施工,3.3 水中修筑樁基,1 水中打樁設備,若水深在34m左右，可搭便橋或腳手架,若水較深，不宜用上述方法時，可改 用鐵駁船,若在大而深的江河中修筑樁基，需專 用打樁船,3 樁基礎的施工,2 水中打樁,水中定位,測量平臺定位,木籠法定位、導向,圍囹法定位、導向,3 樁基礎的施工,

17、3 水中修筑承臺底板,承臺底面在河床以上,采用吊箱圍堰,先打樁，再設吊箱,先設有底吊箱，再打樁,承臺底面在河床以下不深處,承臺底面在河床以下較深處,采用無底浮運套箱,采用鋼板樁圍堰法,3 樁基礎的施工,3.4 灌注樁的質量檢測,1 常見質量問題,縮頸,斷樁,沉渣,夾泥,蜂窩,2 常用檢測方法,開挖檢查法,鉆芯取樣法,聲波透射法,動力檢測法,靜力試樁法,低應變法,高應變法,小應變： 灌注樁 100% 預制樁 50% 大應變： 灌注樁 30% 預制樁 20,檢測 數(shù)量,3 樁基礎的施工,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力

18、及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,4 軸向荷載下的單樁,1 樁基礎荷載傳遞規(guī)律,M,N,H,P,P,M,N,H,樁頂反力,臺側土抗力,臺底土反力,低承臺樁基,4 軸向荷載下的單樁,M,N,H,P,P,M,N,H,樁頂反力,高承臺樁基,摩阻力所需位移很小 端阻力需要較大位移; 不同階段二者分擔比例不同,Qs 樁側摩阻力 side friction Qp 樁端阻力 tip resistance,4 軸向荷載下的單樁,2 樁的承載力分析,1. 豎向承載力的組成,2.荷載傳遞的基本方程,設樁身周

19、長為u，從深度z處取一dz微段，由力的平衡條件有,設樁身橫截面面積為Ap，彈性模量為Ep，dz微段的變形為dz，據(jù)虎克定律有,4 軸向荷載下的單樁,代入上式有,4 軸向荷載下的單樁,4 軸向荷載下的單樁,是,函數(shù)，方程的求解主要取決于二者,之間的關系,S0,Sp,N0,S0,Sp,4 軸向荷載下的單樁,3.摩阻力分布規(guī)律,位移,摩阻力,軸力,超靜孔隙水壓力消散土的觸變性,打入預制樁,擠土使qs增加：(1)擠密(2)殘余應力 鉆孔灌注樁,常使qs減少：(1)泥皮(2)應力松弛,粘性土的摩阻力有時效性,其他施工因素如塌孔等,土的極限摩阻力影響因素,可用類似于土的抗剪強度的庫侖公式表達,4 軸向荷載

20、下的單樁,5.樁的端承力 常作為基礎承載力問題(太沙基解,太沙基,梅耶霍夫型,4 軸向荷載下的單樁,很小,6.土的極限端阻力影響因素,與施工方法有關,與土性有關,與深度有關，但有臨界深度和臨界厚度,4 軸向荷載下的單樁,臨界深度;樁端進入持力層深度小于某一深度 時，端 租力隨深度線性增大，超過這一深度時，其極限端租力基本包吃不變，該深度即為臨界深度,臨界厚度;樁端持力層存在軟弱下臥層，且樁端與軟弱下臥層的距離小于某一厚度時，端租力將受軟弱下臥層的影響而降低，該厚度稱為端租的臨界厚度,7.沉降曲線,4 軸向荷載下的單樁,假設：a 傳遞函數(shù)是線彈塑性關系 b 樁端持力層垂直方向上的地基反力系 數(shù)為

21、常數(shù),O,S,O,S,P,1,2,3,3 單樁的破壞形式,L112,4 軸向荷載下的單樁,a) 屈曲破壞取決于樁身的材料強度 (b) 整體剪切破壞-取決于側摩阻力和 樁端阻力，后者占較大比例 (c) 刺入破壞-取決于樁側摩阻力和 樁端阻力，前者占較大比例,4 軸向荷載下的單樁,正摩阻,負摩阻,4 軸向荷載下的單樁,4 樁的負摩阻力,1.負摩阻力的定義,樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，樁側土相對于樁向下位移，使土對樁產生向下的摩阻力，稱為負摩阻力,是否產生負摩阻力主要看樁與樁周土的相對位移,樁周附近地面大面積堆載 大面積降低地下水位 欠固結土,新填土 密集群樁打樁引起的固結再沉降 黃土濕陷、凍土融解

22、引起底面下沉,2.負摩阻力產生的原因,4 軸向荷載下的單樁,P223,3.中性點及其位置的確定,4 軸向荷載下的單樁,正、負摩阻力變換的位置，稱為中性點,負摩阻力的計算,砂土,4 軸向荷載下的單樁,5、減小負摩阻力的措施,1）填土沉降穩(wěn)定后成樁； 2）預制樁中性點以上樁身表面涂一薄層瀝青； 3）預壓； 4）地基處理,4 軸向荷載下的單樁,4 軸向荷載下的單樁,5 樁的軸向剛度系數(shù),單樁在樁頂處的剛度系數(shù)，即樁頂發(fā)生單位位移所對應的力,樁頂發(fā)生單位軸向位移 ，作用于樁頂?shù)妮S向力,4 軸向荷載下的單樁,4 軸向荷載下的單樁,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁

23、5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,樁在水平荷載下承載能力極限狀態(tài)： （1）樁身在水平荷載下破壞。 （2）樁頂水平位移超過建筑 物允許變形值,5.1 水平荷載下樁的工作性狀,5 橫向荷載下的單樁,剛性樁：樁的水平承載力主要由樁的水平位移、 樁側土的強度控制,樁的換算深度,稱為剛性樁,稱為柔性樁,柔性樁：樁身在某處產生較大彎矩，可能出現(xiàn) 斷裂破壞。樁的水平承載力主要由樁 的水平位移和樁的材料強度控制,5 橫向荷載下的單樁,基本假定：樁受水平外力作用后，樁

24、土協(xié)調變形， 任一深度z處產生的樁側土水平抗力與 該點的水平位移成正比,5.2 水平受荷彈性樁的計算,一、方法; 彈性地基梁法,5 橫向荷載下的單樁,橫向土抗力,樁的橫向位移,地基系數(shù),5 橫向荷載下的單樁,二、地基系數(shù)及其分布規(guī)律,常數(shù)法：常數(shù)法假定地基系數(shù) 沿深度為均勻 分布，不隨深度而變化,常 數(shù) 法,常 數(shù),K”法：假定在樁身撓曲曲線第一撓曲零點所示深度 處以上地基系數(shù) 隨深度增加呈凹形拋物 線變化；該點以下，地基系數(shù)不再隨深度 變化而為常數(shù),t,k” 法,5 橫向荷載下的單樁,“m”法：假定地基系數(shù) 隨深度成正比例地增 長目前我國應用較多,m” 法,5 橫向荷載下的單樁,地基系數(shù)隨深

25、度變化的比例系數(shù),“c”法：假定地基系數(shù)Kh隨著深度成冪函 數(shù)規(guī)律增加,c” 法,5 橫向荷載下的單樁,地基土的比例系數(shù),1）樁的截面計算寬度b0,5 橫向荷載下的單樁,三、相關計算參數(shù),形狀換算系數(shù)；即在受力方向將各 種不同截面形狀的樁寬度換算成相 當?shù)慕孛鎸挾?受力換算系數(shù)；考慮到實際上樁側 土在承受水平荷載時為空間受力問 題，簡化為平面受力時所給的修正 系數(shù),表6-10,樁間相互影響系數(shù),5 橫向荷載下的單樁,樁間凈距,樁在地面或最大沖刷 線下的計算深度,與外力作用平面相互平行所驗算的一排 樁數(shù)n有關的系數(shù),M,N,H,5 橫向荷載下的單樁,2）地基系數(shù)的比例系數(shù)m 宜采用試驗值，無試驗

26、資料 時，參考表6-7 和6-8。 樁側為多層土 按 范圍內m值得 加 權平均值,3）鋼筋混凝土樁的抗彎剛度 建筑樁基 EI=0.85EcI 橋梁樁基 EI=0.8EhI,4）樁的水平變形系數(shù),單位： 1/m,5 橫向荷載下的單樁,四. 彈性樁的內力與位移計算,1） 確定樁頂荷載,樁頂與地面齊平,5 橫向荷載下的單樁,2）樁的撓曲微分方程,5 橫向荷載下的單樁,根據(jù)文克爾地基模型假設,代入上式可得到,利用樁頂?shù)倪吔鐥l件,采用冪級數(shù)對上式進行求解,5 橫向荷載下的單樁,3）方程的解,依次求導，可得,基 本 原 理 公 式,5 橫向荷載下的單樁,4）樁頂橫向位移 和 的確定,樁端固定,5 橫向荷載

27、下的單樁,5 橫向荷載下的單樁,樁底支承于土層或巖面上,若忽略樁與土之間的摩擦力，即,當樁底轉動 角時，樁底豎向抗力引起的彎矩為,5 橫向荷載下的單樁,5 橫向荷載下的單樁,簡捷算法,橫向抗力,剪力,彎矩,轉角,位移,B,b,M,A,b,H,z,a,a,s,a,a,a,a,j,a,a,s,s,j,j,B,M,A,H,H,B,M,A,H,M,B,EI,M,A,EI,H,B,EI,M,A,EI,H,x,0,0,2,0,0,H,0,H,0,z,M,0,M,0,z,0,2,0,z,x,2,0,x,3,0,z,5 橫向荷載下的單樁,樁側土所受的橫向壓應力的計算,5 橫向荷載下的單樁,樁頂露出地面,地下段

28、,據(jù)樁頂與地面齊平的公式，可計算相應參數(shù),基樁在地面處的位移,5 橫向荷載下的單樁,樁頂?shù)乃轿灰?樁頂?shù)霓D角,按懸臂梁計算,5 橫向荷載下的單樁,5 橫向荷載下的單樁,樁身最大彎矩位置和最大彎矩的確定,2 根據(jù)最大彎矩截面剪力為零的條件得到,1 繪制 圖，從圖中求得,5 橫向荷載下的單樁,5 橫向荷載下的單樁,樁的橫向剛度系數(shù),5 橫向荷載下的單樁,令,令,同理可變換 和 于是,5 橫向荷載下的單樁,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算

29、 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,承臺為剛體 樁與承臺是剛性連接,6 群樁基礎內力及位移分析,6.1 高承臺樁基礎,6 群樁基礎內力及位移分析,以承臺為脫離體，由靜力平衡條件可得,總剛度系數(shù),6 群樁基礎內力及位移分析,6 群樁基礎內力及位移分析,6.2 低承臺樁基礎,6 群樁基礎內力及位移分析,地基系數(shù)分布圖,水平抗力分布圖,地面或局部沖刷線,樁側土抗力計算以承臺底面為準，此處地基系數(shù) 為零，以下線性增大； 承臺側面土抗力自地面算起，地基系數(shù)及抗力分 布見圖； 忽略承臺底的豎向抗力及摩阻力； 承臺轉動引起側面水平位移沿高度成線性變化， 其底面處為零,6 群樁基礎內力

30、及位移分析,基本假設,6 群樁基礎內力及位移分析,承臺的計算寬度,6 群樁基礎內力及位移分析,若是對稱布置的豎直樁樁基，則有,單樁剛度系數(shù) 可令 由前述的有關公式求得,通過上式可求得 便可按前述公式計算樁頂荷載,6 群樁基礎內力及位移分析,6.3 低承臺樁基樁頂荷載的簡化計算,條件：水平荷載較小、承臺可看成剛性的且埋置深度足夠大,6 群樁基礎內力及位移分析,承臺埋置深度內土的重度和內摩擦角,與H作用方向垂直的承臺側面寬度,假定：水平荷載由承臺側面土的抗力和承臺上下 兩側的摩阻力所平衡，忽略承臺水平位移 和轉角的影響，各樁只發(fā)生豎向位移，各 樁只承受由豎向力和力矩引起的軸向力,6 群樁基礎內力及

31、位移分析,按照組合截面的偏心受壓問題求解,樁群組合截面對 y 軸的慣性矩,6 群樁基礎內力及位移分析,相對很小忽略,若為雙向受力,則第i樁樁頂軸向力為,6 群樁基礎內力及位移分析,雙向偏心時,6.4 橋臺樁基礎,6 群樁基礎內力及位移分析,6 群樁基礎內力及位移分析,由于路基填土作用于樁身上的土壓力在樁頂引起的荷載,6 群樁基礎內力及位移分析,地面處的彎矩和剪力分別為,6 群樁基礎內力及位移分析,地面處變形協(xié)調關系有,樁頂?shù)膹澗睾图袅?地面處的彎矩和剪力分別為,6 群樁基礎內力及位移分析,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁

32、基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,7 單樁承載力的確定,一 按土阻力確定,二 按樁身材料強度,原位試驗確定 按理論公式確定 用經驗公式計算,7.1 確定方法,7.2 單樁承載力的試驗確定,1 軸向受壓靜載試驗,7 單樁承載力的確定,a) 立面圖,b) 平面圖,千斤頂加載裝置示意圖,7 單樁承載力的確定,7 單樁承載力的確定,樁頂試驗中,7 單樁承載力的確定,攀枝花 昔格達巖層中 樁基,7 單樁承載力的確定,7 單樁承載力的確定,跨 滬 寧 鐵 路 特 大 橋 滬 臺,7 單樁承載

33、力的確定,2) 試驗方法及要點,加載方式：慢速維持荷載法，即逐級加載； 加載原則：每級荷載為預估極限荷載1/151/10； 樁頂沉降觀測：每級加載后間隔一定時間測量 一次沉降； 沉降相對穩(wěn)定標準：沉降不超過0.1mm/h，認為 沉降穩(wěn)定，進行下一級加載,7 單樁承載力的確定,終止加載條件: 當荷載沉降曲線上有可判斷極限承載力的陡降段； 某級荷載作用下，樁的沉降量為前一級荷載作用下 沉降量的5陪； 某級荷載作用下，樁的沉降量為前一級荷載作用下 沉降量的2陪，且經24小時尚未穩(wěn)定； 已達到錨樁最大抗拔力或壓重平臺的最大重量； 樁底支撐在堅硬巖土層上，樁的沉降量很小時，最 大加載量已達到設計荷載的2

34、陪； 卸載與卸載沉降觀測：每級卸載值為加載值的2陪,7 單樁承載力的確定,3) 承載力的確定 如果荷載沉降曲線有明顯的陡降段，取陡降 段起點相應的荷載值； 如果荷載沉降曲線沒有明顯的陡降段，曲線 比較平緩，則根據(jù)樁頂沉降量確定： 一般樁取s=4060mm對應的荷載； 大直徑樁可取s=(0.030.06)d對應的荷載； 對于細長樁 (l/d80)可取s=6080mm對應 的荷載,7 單樁承載力的確定,4) 試樁試驗時間的選擇 打入樁 砂土：不宜少于7天； 粉土：不宜少于15天； 飽和粘土：不得少于25天； 灌注樁：樁身混凝土達到設計強度后進行,5) 試樁數(shù)量的有關規(guī)定 同一條件下的試樁數(shù)量不宜少

35、于總樁數(shù)的1%，且 不應少于3根；工程總樁數(shù)在50根以內時不應少于2根,7 單樁承載力的確定,2 軸向抗拔靜載試驗,3 橫向力靜載試驗,4 軸向受壓動力試驗,低應變法 高應變法,7 單樁承載力的確定,既可以確定樁的軸向受壓承載力，又可以檢測樁的樁身質量,打入樁、震動下沉樁及樁端爆擴樁,1 摩擦樁的軸向受壓容許承載力,7 單樁承載力的確定,7.3 經驗公式法,單樁容許承載力,樁身截面周長,樁底面積,樁側各土層厚度,震動沉樁對樁周各土層摩阻力 和端阻力的影響系數(shù),樁端爆擴體直徑和樁身直徑比 值有關的系數(shù),樁側各土層的極限摩阻力和樁 端土的極限端阻力,7 單樁承載力的確定,7 單樁承載力的確定,7

36、單樁承載力的確定,7 單樁承載力的確定,鉆（挖）孔灌注樁,7 單樁承載力的確定,樁身截面周長，按成孔樁徑計算。一般 情況下，按鉆頭類型分別比設計樁徑增 大下列數(shù)值:旋轉鉆為3050mm，沖擊 鉆為50100mm，沖抓鉆為100150mm,鉆孔灌注樁樁底支承力折減系數(shù),打樁公式,樁底地基土的容許承載力,7 單樁承載力的確定,2 柱樁的軸向受壓容許承載力,支撐于巖層上的打入樁、震動下沉樁及管柱,7 單樁承載力的確定,R巖石試塊單軸抗壓極限強度,C折減系數(shù)。均質無裂縫的巖層采用 C=0.45，有嚴重裂縫、風化或易軟 化的巖層采用C=0.3,7 單樁承載力的確定,3 摩擦樁的軸向受拉容許承載力,支撐于

37、巖層上或嵌入巖層內的鉆（挖）孔灌 注樁及管柱,h自新鮮巖面算起的嵌入深度,C1，C2決定于巖層破損程度和清底情況的系數(shù),7.4 建筑樁基的單樁軸向承載力,7 單樁承載力的確定,自學,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,M,N,H,群樁的承載力是否等于獨立單樁的承載力之和,樁基的沉降量是否與獨立單樁相同,8.1 群樁的共同作用,8 群樁作用和樁基的豎

38、向承載力,土,單 樁,群 樁,對嵌巖樁，認為樁底平面處地基所受壓力只分布在樁底面積范圍內，群樁基礎各樁的工作性能與獨立單樁相同,群樁豎向承載力等于各獨立單樁承載力之和，沉降量也與獨立單樁一致,端 承 樁,摩 擦 樁,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,單 樁,群 樁,當群樁基礎的樁間距大于6倍樁徑時，樁底的應力不會發(fā)生重疊，群樁中的基樁與獨立單樁的工作情況相同，群樁豎向承載力等于各獨立單樁承載力之和，沉降量也與獨立單樁一致,壓力擴散深度,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,當群樁基礎的樁間距小于6倍樁徑時，樁底的應力部分發(fā)生重疊，地基所受壓力無論在數(shù)值及其影響范圍和深度上都會明顯增大，群樁基礎的沉降量

39、也比獨立單樁大,8.2 橋梁樁基的豎向承載力及沉降計算,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,地基承載力檢算,將群樁基礎等效成一定埋深的實體基礎，檢算樁底平面處的地基承載力,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,實體基礎底面形心處的豎向力，包括承 臺底面以上的豎向力，樁重及1234范圍 內土的重量,低樁承臺底面以上外力對該平面處樁 群形心的力矩或高樁承臺局部沖刷線 以上外力對該平面處樁群形心的力矩,實體基礎底面的面積和截面模量,樁底平面處地基土的容許承載力,沉 降 計 算,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,按照鐵路橋涵地基基礎設計規(guī)范的規(guī)定：當群樁基礎的樁間距小于6倍樁徑時，應將樁基視作實體基礎，按照明挖基

40、礎沉降檢算的原則和要求，驗算樁基的沉降量和相鄰基礎的沉降差?？刹捎门c建筑樁基相同的計算方法計算橋梁樁基的沉降,8.3 建筑樁基的豎向承載力,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,對于3根以上,非端承樁的樁基礎,要考慮群樁效應；若承臺底面土體與承臺底不脫開，則考慮承臺承載能力（承臺效應,單樁承載力設計值,摩擦樁,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,由靜載試驗確定基樁極限承載力,側阻端阻綜合抗力分項系數(shù),8 群樁作用和樁基的豎向承載力,嵌巖樁,嵌巖段的側阻,嵌巖段的端阻,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,承臺承載力計算,承臺下土的承載力低于淺基礎 承臺內反力小于外圍,雙曲線分布 在動力荷載下(鐵路橋梁)、負摩

41、擦力(地面下沉);端承樁、飽和軟土中沉入密集樁群等情況下不考慮承臺承載力,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,樁基中的樁數(shù),承臺底凈面積，扣除樁群面積后的 臺底面積,承臺底以下1/2承臺寬度范圍（小 于等于5米）內土的極限反力標準 值，可按地基土承載力標準值的2 倍取值,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,基樁荷載檢算,1. 荷載效應標準組合,偏心豎向荷載,中心荷載,建筑物重要性系數(shù),8 群樁作用和樁基的豎向承載力,2. 地震作用效應組合,偏心豎向荷載,中心荷載,地震震害調查表明，不論樁周土類別如何，基樁豎向承載力均可提高25,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,抗拔承載力

42、檢算,單樁或群樁基礎呈非整體破壞,基樁抗拔極限承載力標準值,群樁基礎受拔而呈整體破壞,抗拔承載力驗算,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,基樁或樁土自重設計值，地下水位 以下采用浮重度,群樁基礎所包圍體積的樁土總自重 設計值除以總樁數(shù)，地下水位以下 采用浮重度,8.2 軟弱下臥層檢算,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,1 時整體沖剪破壞,作用于軟弱下臥層頂面的 附加應力,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,軟弱下臥層經深度修正的地基極限 承載力標準值,地基承載力分項系數(shù)，取1.65,樁群外緣矩形面積的長、短邊長,樁端持力層壓力擴散角,地面至軟弱下臥層頂面的深度,8 群樁作用和樁基的豎向承載力,2 時，且

43、持力層厚度,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,9 建筑樁基沉降計算,9.1 單樁的沉降計算,附加應力計算,9 建筑樁基沉降計算,明德林附加應力計算公式,9 建筑樁基沉降計算,端阻力引起的附加應力,均勻分布側阻力引起的附加應力,三角形分布側阻力引起的附加應力,樁端阻力比,均勻分布側阻力比,考慮樁徑比的應力影響系數(shù),沉 降 計 算,9 建筑樁基沉降計算,采用單向壓縮分層總和法計算土

44、層的沉降，并計入樁身壓縮量,樁身壓縮系數(shù),9 建筑樁基沉降計算,樁基沉降計算經驗系數(shù),端承樁,摩擦樁,需要進行沉降計算 ： 一級或二級且樁端持力層為軟弱土的建筑樁基 樁端以下存在軟弱下臥層的一級建筑樁基 對沉降有嚴格要求的建筑物樁基,一般不計樁身壓縮量及樁與土間的相對位移，以假想基礎為剛性整體，驗算樁端以下土的沉降,9 建筑樁基沉降計算,9.2 樁基的沉降計算,9 建筑樁基沉降計算,對于樁中心距不大于6倍樁徑的樁基，其最終沉降量計算采用等效作用分層總和法。等效作用面位于樁端平面，等效作用面積為樁承臺投影面積，等效作用附加應力近似取承臺底平均附加應力。等效作用面以下的應力分布采用各向同性均質直線

45、變形體理論,9 建筑樁基沉降計算,采用布辛奈斯克解， 按實體深基礎分層總 和法計算出的樁基 沉降量,樁基沉降計算經驗系數(shù),樁基等效沉降系數(shù),1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基礎內力及位移分析 7 單樁承載力的確定 8 群樁作用和樁基的豎向承載力 9 樁基沉降計算 10 建筑樁基承臺計算 11 樁基礎設計,主 要 內 容,10.1 承臺的正截面抗彎計算,1）矩形承臺,10 建筑樁基承臺計算,其破壞特征呈梁式破壞：撓曲裂縫在平行于柱邊兩個方向交替出現(xiàn)，承臺在兩個方向交替呈梁式承擔荷載。最大彎矩產生在平行于柱邊兩個方向的屈服線處

46、,10 建筑樁基承臺計算,垂直于x、y軸方向計 算截面彎矩設計值； 垂直y軸和x軸方向自 樁軸線到相應計算截 面的距離； 扣除承臺和承臺上土 重設計值后 i 樁豎向 凈反力設計值,2）柱下三樁三角形承臺受彎計算,等邊三樁承臺,由承臺形心至承臺邊緣距離范圍內板帶的彎距設計值； 扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應于荷載效應基 本組合時的最大單樁豎向力設計值; 樁距; 方柱邊長，圓柱時c=0.866d(d為圓柱直徑,10 建筑樁基承臺計算,10 建筑樁基承臺計算,等腰三樁承臺,由承臺形心至承臺兩腰和底邊距離范圍內板帶的彎距設計值； 扣除承合和其上填土自重后的三樁中相應于荷載效應基本 組合時的最大單

47、樁豎向力設計值; 長向樁距; 短向樁距與長向樁距之比； 分別垂直于、平行于承臺底邊的柱截面邊長,10 建筑樁基承臺計算,柱下三樁三角形承臺也可按下式計算,柱下或墻下條形承臺梁,柱下條形承臺梁的正截面彎矩設計值一般可按彈性地基梁進行分析，地基的計算模型應根據(jù)地基土層的特性選取。當樁端持力層較硬且樁軸線不重合時，可視樁為不動支座，按連續(xù)梁計算。 墻下條形承臺梁可按倒置的彈性地基梁計算彎矩和剪力,10 建筑樁基承臺計算,10.2 承臺抗沖切計算,10 建筑樁基承臺計算,破壞特征： 若承臺高度不足，或承臺變階處的高度不足，將會產生沖切破壞。其破壞方式分為沿柱邊的沖切和角樁對承臺的沖切（為柱沖切破壞錐體

48、以外角樁對承臺沖切作用,10 建筑樁基承臺計算,1）柱對承臺沖切的承載力,柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺底面的夾角大于或等于450，該斜面的上周邊位于柱與承臺交接處或變階處，下周位于相應的樁頂內邊緣處,F,F,10 建筑樁基承臺計算,扣除承臺及其上填土自重， 作用于沖切破壞錐體上相應 于荷載效應基本組合的沖切 力設計值,沖切破壞錐體范圍內各基樁 的凈反力（不計承臺和承臺 上土的自重）設計值之和,柱根部軸力設計值,10 建筑樁基承臺計算,承臺混凝土抗拉強度設計值,F,受沖切承載力截面高度影 響系數(shù),承臺沖切破壞錐體的有效高度,10 建筑樁基承臺計算,沖切系數(shù),沖跨比（0.251.0,柱邊或承臺變階處

49、到樁邊水平距離,10 建筑樁基承臺計算,2）角樁對承臺的沖切,扣除承臺及其上填土自重， 在荷載效應基本組合作用下 角樁反力設計值,10 建筑樁基承臺計算,角樁沖跨比（0.251.0,角樁沖切系數(shù),角樁內邊緣引450線與沖切頂面 相交點 至角樁內邊緣的距離；當柱底面或變階 處邊線位于該450線以內時，則取柱邊 或變階處與樁內邊緣的水平距離,角樁內邊緣至承臺外邊緣水平距離,10 建筑樁基承臺計算,3）三樁三角形承臺角樁的沖切承載力,底部角樁,頂部角樁,10 建筑樁基承臺計算,角樁沖跨比( 0,251.0,角樁內邊緣引450線與沖切頂面相交 點至角樁內邊緣的水平距離；當柱底 面處邊線位于該450線以

50、內時，則取柱 邊與樁內邊緣的水平距離,角樁沖切系數(shù),角樁內邊緣至承臺外邊緣水平距離,10 建筑樁基承臺計算,10.3 承臺抗剪切計算,破壞特征：柱與樁邊連線所形成的斜截面（如右圖）。當柱（變階處）外有多排樁形成多個剪切斜截面時，對每一個斜截面都要進行受剪承載力計算,10 建筑樁基承臺計算,扣除承臺及其上填土自重后相應于荷載效應 基本組合時斜截面的最大剪力設計值,受剪切承載力截面高度影響系數(shù),剪切系數(shù),為柱邊或承臺變階處至x、y方向計算一排 樁的樁邊的水平距離,承臺計算截面處的計算寬度,計算截面的剪跨比（0.253,10 建筑樁基承臺計算,階梯形承臺變階處、錐形承臺的計算寬度b0、有效高度h0的

51、確定,1）對于階梯形承臺應分別 在變階處（A1-A1，B1- B1）及柱邊處（A2-A2， B2-B2）進行斜截面受剪 計算,10 建筑樁基承臺計算,A1-A1截面,B1-B1截面,變階處（A1-A1，B1-B1）斜截面受剪計算,10 建筑樁基承臺計算,計算柱邊截面（A2-A2，B2-B2）進行斜截面受剪計算,A2-A2截面,B2-B2截面,10 建筑樁基承臺計算,2）對于錐形承臺應對A-A及B-B兩個截面進行受剪承載力計算。此時,截面有效高度均為：h0,A-A截面,B-B截面,10 建筑樁基承臺計算,10.3 承臺局部受壓計算,10 建筑樁基承臺計算,當承臺的混凝土強度等級低于柱或樁的混凝土強度等級時尚應驗算柱下或樁上承臺的局部受壓承載力,1 概述 2 樁基礎的類型及構造 3 樁基礎的施工 4 軸向荷載下的單樁 5 橫向荷載下的單樁 6 群樁基