第三章樁基礎(chǔ)

基礎(chǔ)工程

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院第三章樁基礎(chǔ)

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院概述樁的類型單樁承載力的確定群樁承載力與沉降樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容提要

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3－1概述一、樁基及其作用樁基構(gòu)成：樁+承臺（可為獨立、條形、筏、箱）有高、低兩種，前者用于水中

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院樁的作用：（1）將荷載傳至硬土層（圖a），或分配到較大的深度范圍（圖b），以提高承載力。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強(qiáng)度夠，而變形不合要求時亦用。兩塔過近，會相對傾斜，用樁基解決廠房內(nèi)堆載，使柱下基礎(chǔ)傾斜，導(dǎo)致柱子開裂。可用樁基解決。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（3）抗拔：用于抗風(fēng)、抗震、抗浮等（4）有一定抗水平荷載能力，特別是斜樁（5）抗液化：深層土不易液化，淺層土液化后，有樁支撐，有助于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院樁基古已應(yīng)用。上海龍華塔，7層，40.4m,相當(dāng)于13層樓高,初建于三國東吳時代(AD220-280),重建于宋代AD977年,用木樁,樁周用灰土防腐，是軟基上建高層的范例。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院近年來，樁基成為高層建筑的主要基礎(chǔ)形式，為設(shè)計樁基，須了解其類型、機(jī)理、承載力及變形驗算等。2、重型工業(yè)廠房、倉庫、料倉；1、高層、重要建筑物；樁基適用范圍：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院樁基設(shè)計主要內(nèi)容：樁型選擇、單樁承載力確定、群樁承載力和沉降驗算，樁身強(qiáng)度和承臺計算。4、精密或大型設(shè)備基礎(chǔ)；5、表層軟弱土層、需處理土層；6、地震區(qū)。3、較大水平荷載或上拔力的構(gòu)筑物基礎(chǔ)；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院二、樁基礎(chǔ)的設(shè)計原則《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）規(guī)定，建筑樁基采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，以可靠度指標(biāo)度量樁基的可靠度，采用以分項系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算，樁基的極限狀態(tài)分為兩類：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、樁的兩種極限狀態(tài)（一）樁基承載力極限狀態(tài)1、超過最大承載力2、產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形3、樁基發(fā)生整體失穩(wěn)（二）樁基正常使用極限狀態(tài)變形、耐久性。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院根據(jù)樁基礎(chǔ)損壞造成建筑物的破壞后果的嚴(yán)重性（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會影響），將建筑樁基礎(chǔ)分為三個安全等級.2、樁基礎(chǔ)安全等級

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3、樁基礎(chǔ)的設(shè)計原則根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，樁基礎(chǔ)需進(jìn)行如下計算和驗算：1）所有樁基礎(chǔ)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計算，內(nèi)容包括：

①樁基礎(chǔ)的豎向（抗壓或抗拔）承載力和水平承載力計算，某些條件下宜考慮樁、土、承臺相互作用產(chǎn)生的承載力群樁效應(yīng)；②樁端平面以下軟弱下臥層承載力驗算；

③樁基礎(chǔ)抗震承載力驗算；

④承臺及樁身承載力計算；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2）以下樁基礎(chǔ)尚應(yīng)進(jìn)行變形驗算：

①樁端持力層為軟弱土的一、二級建筑物以及樁端持力層為粘性土、粉土或存在軟弱下臥層的一級建筑樁基礎(chǔ)的沉降驗算，宜考慮上部結(jié)構(gòu)與樁基的相互作用，并在施工和使用期間進(jìn)行系統(tǒng)的沉降觀測直至穩(wěn)定；

②承受較大水平荷載或?qū)λ阶兾灰髧?yán)格的一級建筑樁基礎(chǔ)的水平變位驗算。

3）對不允許出現(xiàn)裂縫或需限制裂縫寬度的混凝土樁身和承臺，還進(jìn)行抗裂或裂縫寬度驗算。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院按承臺與地面相對位置分低承臺樁基高承臺樁基按樁軸線方向分斜樁豎直樁叉樁3－2樁的類型

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土木樁—水位以上耐久性差，強(qiáng)度低，我國森林資源不足，應(yīng)少用。鋼樁—本身強(qiáng)度高，易加工，接頭容易，運輸方便，但造價是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺及陸上重要工程，如寶鋼高爐、金茂大廈用鋼管樁。鋼砼樁—取材方便，價格便宜，耐久性好，可預(yù)制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強(qiáng)，故應(yīng)用廣泛，是主要研究對象。（一）樁的分類

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、按樁的制作方法分預(yù)制樁—質(zhì)量易保證、現(xiàn)場整潔、用時間少，但配筋由運輸、打樁控制，配筋率較大，長度不可過大，現(xiàn)場接樁、截樁難。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院灌注樁—鉆孔、放鋼筋籠、澆砼。尺寸靈活，還可擴(kuò)頭，配筋率可以小，但現(xiàn)場臟，質(zhì)量難保證，例斷樁、縮頸、露筋、清底不充分等。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3、按設(shè)置效應(yīng)分—是否擠土擠土樁—打入或壓入，預(yù)制樁或沉管灌注樁。擠土使土密實，但打入有噪聲，擠土?xí)l(fā)生漂樁，還會破壞周邊設(shè)施非擠土樁—鉆、挖孔樁，樁長、樁徑可較大，可穿越硬土層。無擠密效果，但有些土（飽和軟粘土）本不可擠密。部分?jǐn)D土樁—鉆小口徑孔，再打入，或鋼管、砼管樁

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院4、按荷載傳遞方式分樁端土差、樁很長、灌注樁清底差樁端為巖石、大頭樁樁頂極限荷載絕大部分由樁側(cè)阻力

承受，樁端阻力很小可忽略不計樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受，樁側(cè)阻力分擔(dān)的荷載大于樁端阻力。樁頂極限荷載絕大部分由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力很小可忽略不計。樁頂極限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受，樁端阻力分擔(dān)的荷載大于樁側(cè)阻力。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(一)摩擦樁(二)端承樁

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院5、按直徑大小分—一般直徑樁、微樁、大直徑樁微樁（樹根樁）—d<250，多用于地基加固、托換大直徑樁—d>800，往往是端承，一柱一樁，人工挖孔一般直徑樁—(250<d<800mm)

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、預(yù)制鋼砼樁（RC樁）斷面有方、圓兩種,方樁邊長250-550，長<13.5m;現(xiàn)場預(yù)制樁長<25-30m(樁架高),配筋率>0.8%(運、吊控制，打樁還會產(chǎn)生拉應(yīng)力)，截面大則作成管樁,有時加預(yù)應(yīng)力(省鋼)。（二）常用樁

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、鉆（挖）孔灌注樁超高層多用大直徑樁，甚至直徑>3m，承載力可達(dá)4000t。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院鉆孔灌注樁施工程序

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3、沉管灌注樁（擠土）錘擊或振動沉管，下有鋼砼頭，再灌混凝土，拔管，易發(fā)生斷樁、縮頸（軟土中）。有人建議復(fù)打，造價提高。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院缺點：易產(chǎn)生縮頸、斷樁、局部夾土、混凝土離析等質(zhì)量事故。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院縮頸常發(fā)生在下列情況：軟、硬土層交界處；鄰樁擠壓。管內(nèi)混凝土少時；克服縮頸、斷樁辦法：復(fù)打

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院4、鋼管樁有開口、閉口，開口時形成土芯后亦有一定擠土，d小則擠土可能性大，是否擠土將影響承載力（規(guī)范5-2-10條）

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3－3

單樁承載力的確定一、樁、土體系荷載傳遞機(jī)理

Q逐漸增大，影響深度也逐漸增加，qs較qp先發(fā)揮

Q=QS+QP，Qu=Qsu+Qpu

由實測，QS先達(dá)極限，對應(yīng)位移僅4-10mm，和土性、樁徑關(guān)系不大；而QP達(dá)極限需s=0.1d（打入樁），甚至0.3d（灌注樁）

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、

N-q、s-q關(guān)系：

以上是針對摩擦型樁，對端承樁位移傳遞即刻完成，qs很小，而Q接近Qp

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、側(cè)摩阻力qs的大小、分布大?。汉屯列?、樁表面性質(zhì)、樁徑、樁長、施工方法有關(guān)（打入樁一般大，卵石層中灌入樁很大）。分布：同樣和上述因素有關(guān)。不隨深度線性增大,有一臨界深度.在樁入土深度一定范圍，樁側(cè)摩阻力隨深度線性增長，超過此臨界深度值以后，側(cè)阻不再隨深度增加，接近于均勻分布，此現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應(yīng)。時效：粘性土中打入樁，qs開始小后逐漸增大；砂土中打入樁，qs開始大后逐漸減小。試樁應(yīng)在施工后一段時間：砂土10天；粘性土15天；淤泥25天。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3、樁端阻力qp的大小、分布與樁側(cè)阻的深度效應(yīng)相似，當(dāng)樁端入土深度小于某一臨界深度時，極限樁端阻力隨深度線性增長，但大于此深度后則端阻保持不變。一般對砂類土，臨界深度約為（3～10）d，密度大取高值；粉土和粘性土為（2～6）d。有關(guān)資料表明，側(cè)阻與端阻的臨界深度之比約為0.3～1.0，對于側(cè)阻和端阻的深度效應(yīng)問題有待于進(jìn)一步的研究。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院二、單樁破壞模式破壞模式取決于樁周、樁端土；樁的尺寸；樁的類型。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、屈曲破壞2、整體剪切破壞3、刺入破壞當(dāng)樁底支承在堅硬的土層或巖層上，樁周土層極為軟弱，樁身無約束或側(cè)向抵抗力小直徑端承樁，細(xì)長樁。樁在軸向荷載作用下，由于樁底上部土層不能阻止滑動土楔的形成，樁底土體形成滑動面而出現(xiàn)整體剪切破壞。一般的打入式短樁、鉆擴(kuò)短樁。鉆孔灌注樁。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院R取決于三個方面：(三者同時兼顧，并取最小值)樁本身材料強(qiáng)度；上部結(jié)構(gòu)的容許變形值；土層的支承能力。三、單樁承載力的確定決定于樁和土，一般由土控制，端承、超長樁等除外。單樁的豎向承載力是指單樁在豎向荷載作用下，樁土共同工作，地基土和樁身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性得到保證，沉降變形在容許范圍內(nèi)時所承擔(dān)的最大荷載值。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院一般穩(wěn)定系數(shù)φ=1.0，但下述情況下要考慮壓屈：1）高承臺；2）樁周土可液化；3）樁周土很軟（fk<50kPa）；自由長度lc由端部約束及樁土相對剛度定，再由lc/d查f（見規(guī)范5.5.3)。1、按樁身強(qiáng)度定

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、按樁周土支撐能力估計（1）靜載試驗一級和部分二級建筑必須做，試樁數(shù)>1%且不少于3根。裝置、方法：錨樁橫梁裝置（圖），壓重平臺反力裝置等。試樁、錨樁、基準(zhǔn)樁間距>4d，且>2m分級加載，穩(wěn)定后讀數(shù)，詳見規(guī)范。地基條件復(fù)雜，施工質(zhì)量可靠性低

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院①根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定Qu。

對于陡降型Q-s曲線，可取曲線發(fā)生明顯陡降的起始點所對應(yīng)的荷載Qu。

②根據(jù)沉降量確定Qu。對于緩變型Q-s曲線,一般可取s=40～60mm對應(yīng)的荷載值為Qu。對于大直徑樁可取s=0.03d～0.06d（d為樁端直徑）所對應(yīng)的荷載值（大樁徑取低值，小樁徑取高值），對于細(xì)長樁（l/d>80），可取s=60～80mm對應(yīng)的荷載。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、S-logt曲線(沉降速率)法特點：取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值作為Qu。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院極限荷載：1）第二轉(zhuǎn)折點或2）沉降達(dá)40-60mm變異系數(shù)d0.15時l=1；d0.15時l<1，查表求l對群樁再考慮群樁效應(yīng)（見后）極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計值：分項系數(shù)gsp

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（2）靜力觸探法靜力觸探是將圓錐形的金屬探頭，以靜力方式按一定的速率均勻壓入土中。借助探頭的傳感器，測出探頭側(cè)阻fs及端阻qc。探頭由淺入深測出各種土層的參數(shù)后，即可計算出單樁承載力，根據(jù)探頭構(gòu)造的不同，又可分為單橋探頭和雙橋探頭兩種。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（3）經(jīng)驗公式法僅限初步設(shè)計階段或不很重要的工程qsik查表3-4，和土性及成樁方法有關(guān)，沉管灌注樁小，因質(zhì)量難保證；對預(yù)制樁有深度修正系數(shù)（灌注樁不修正）。qpk查表3-5，和土性及入土深度有關(guān)。（a）一般預(yù)制樁、灌注樁

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院qPk—

樁端土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)，對于鉆、挖、沖孔灌注樁可按地區(qū)經(jīng)驗確定或現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范表格查取，預(yù)制樁可按表選用；AP—

樁身的橫載面面積(m2)；l1l2l3qs1qs2qs3qpQ

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院qsik—

樁周土的摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)，對于鉆、挖、沖孔灌注樁可按地區(qū)經(jīng)驗確定或現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范表格查取，預(yù)制樁可按表選用；li—

按土層劃分的各段樁長(m)。uP—

樁身周長(m)，對于鉆、挖、沖孔灌注樁應(yīng)采用樁直徑，當(dāng)缺乏經(jīng)驗時可按鉆頭直徑或下列數(shù)值：螺旋鉆10～20cm，潛水鉆30～50cm，機(jī)動洛陽鏟20～30cm，沖擊鉆40～80cm；

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（b）大直徑樁d>800qsk下降，因一般鉆、挖孔，使土擾動，粗粒土猶甚;qpk下降，因同樣大小分布荷載使沉降大。qsik同樣查表；qp

為d=0.8m的端阻標(biāo)準(zhǔn)值表3.6Ysi

、Yp

—尺寸效應(yīng)修正系數(shù)

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（c）嵌巖樁以往按端承設(shè)計，欠妥：樁不很短時側(cè)阻部分發(fā)揮；嵌深段有側(cè)阻，嵌深>5d則端承極小。zsi—側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)。當(dāng)l/d<30，樁端巖石好，無沉渣時，對粗粒土取0.7、細(xì)粒土取0.8;其余情況取1.0hr取值不大于5d及實際嵌深；frc—單軸抗壓強(qiáng)度zr、

zp—修正系數(shù)，

hr/d適中時zr較大所以嵌深度過大無用

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、動力參數(shù)法(低應(yīng)變法)3、錘擊貫入法(相似性)4、機(jī)械阻抗法5、水電效應(yīng)法1、波動方程法（4）動力分析法

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3、樁的抗拔承載力對一級建筑，應(yīng)試驗。對其他工程：li—折減系數(shù)，砂土折減多，因s減小，而粘土有粘聚力。l/d小，則li小。表3.9

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1)、概念原因樁周地面有較大的超載；降低地下水位；

當(dāng)樁圍土層由于某種原因相對于樁向下位移時，樁側(cè)摩阻力方向向下，稱為負(fù)摩阻力。樁穿過欠固結(jié)(新填)土層；4、樁的負(fù)摩阻力濕陷、凍土融陷。

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要確定樁側(cè)負(fù)摩阻力的大小，首先就得確定產(chǎn)生負(fù)摩阻力的深度及其強(qiáng)度大小。樁身負(fù)摩阻力并不一定發(fā)生于整個軟弱壓縮土層中，而是在樁周土相對于樁產(chǎn)生下沉的范圍內(nèi)，它與樁周土的壓縮、固結(jié)、樁身壓縮及樁底沉降等直接有關(guān)。

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2)、負(fù)摩擦發(fā)生的深度

樁周土層的固結(jié)隨時間而變化，故土層的豎向位移和樁身截面位移都是時間的函數(shù)。因此，在樁頂荷載作用下，中性點位置也相應(yīng)發(fā)生變化。當(dāng)樁截面位移在樁頂荷載作用下穩(wěn)定后，則土層固結(jié)的程度和速率是影響Qn大小和分布的主要因素。固結(jié)程度高、地面沉降大，則中性點往下移；固結(jié)速率大，則Qn增長快。在該過程中，樁身在Qn作用下產(chǎn)生壓縮，隨Qn的產(chǎn)生和增大，樁端處軸力增加，沉降也相應(yīng)增大，導(dǎo)致樁土相對位移減少，Qn降低，而逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3)、負(fù)摩擦大小估計有效應(yīng)力法公式:zn負(fù)摩阻力系數(shù)，僅和土類有關(guān)，土硬則大(表3.11)。σ′樁周土平均豎向有效應(yīng)力.

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院4)、消除負(fù)摩擦的措施負(fù)摩阻力不但不能提供樁的承載力，反而變成施加在樁上的荷載，成為不利的因素，其后果主要反映在樁基礎(chǔ)下沉量增加或發(fā)生基礎(chǔ)不均勻沉降而影響結(jié)構(gòu)物的使用。因此，在樁基設(shè)計中，應(yīng)盡量采取某些措施減小負(fù)摩阻力。一般涂適當(dāng)粘度的瀝青以減小負(fù)摩擦。樁所受下拉力：對于群樁再乘以一個負(fù)摩擦群樁效應(yīng)系數(shù)hn

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院四、橫向(水平)承載力橫向力：風(fēng)、地震、吊車制動荷載、水中結(jié)構(gòu)受風(fēng)浪荷載、土壓力等。橫載為主時往往用斜樁，但對一般工業(yè)與民用建筑，水平載不大，可用豎樁抗水平力。樁身強(qiáng)度控制的可能性大，因樁本身抗橫向荷載能力低。問題復(fù)雜，和樁土剛度、強(qiáng)度，樁入土深度、樁頂約束有關(guān)。承載力確定方法有兩種：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、水平載荷試驗用于橫向荷載較大的一級建筑裝置、方法：循環(huán)加載（每級均卸載到0）或單調(diào)加載（視荷載情況），分級，到破壞或位移達(dá)30-40mm。

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加荷時，荷載需分級，每級荷載增量約為預(yù)估水平極限承載力的1/10～1/15，一般為2～10kN。1）連續(xù)加荷方法：在每級加荷后保持10min，測讀水平位移，再加下一級荷載，這樣連續(xù)加至極限荷載。在確定樁的極限荷載時，以這種方法為好。2）循環(huán)加卸載法：每級荷載施加后，恒載10min，測讀水平位移，然后卸載至零，停10min測讀殘余水平位移，如此循環(huán)3～5次，再施加下一級荷載。直到達(dá)到極限荷載或滿足設(shè)計要求為止。加荷方法

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1）樁身折斷時；2）水平位移超過30～40mm（軟土取40mm）時，可終止試驗。終止加載條件

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院極限荷載Hu—位移陡增前一級荷載。水平承載力設(shè)計值配筋率較大時（例預(yù)制樁，r0.65%的灌注樁)樁身強(qiáng)度一般夠,此時可用地表水平位移10mm（位移控制嚴(yán)時取6mm）時的荷載為RH(橫軸為時間)

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、理論分析方法樁較長時用彈性地基梁理論p—總分布力（兩側(cè)壓力差）。M0

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院根據(jù)對n假定的不同，常用的幾種方法分別是：①常數(shù)法假定地基水平抗力系數(shù)沿深度均勻分布，即n=0。②“k”法假定地基水平抗力系數(shù)在第一彈性零點t以上按拋物線變化，以下保持為常數(shù)。

③“m”法假定地基水平抗力系數(shù)隨深度呈線性增加，即n=1。目前在我國應(yīng)用最廣。

④“c”法假定地基水平抗力系數(shù)隨深度呈拋物線增加，即n=0.5。在我國多用于公路。kh取值方法

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院實測表明：位移較大時m法較好，以下按m法求解。a

反映土-樁相對剛度

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院用級數(shù)法求解，設(shè)代入定ai得簡化解：Ax、Bx

、Am、Bm

為z的函數(shù)，可查表3-16分析a，EI大的情況下，樁長應(yīng)大才會是長樁m

值難測定（本非土性參數(shù)），可反分析，經(jīng)驗值見表3-14。位移大則m小，長期荷載下m乘以0.4。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院利用上述公式的計算：Mmax

：查表3-17得CM及Mmax位置

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3－4群樁承載力與沉降群樁概念；群樁~單樁關(guān)系如何？一、群樁效應(yīng)

所謂群樁效應(yīng)，是指群樁基礎(chǔ)受豎向荷載作用后，由于承臺、樁、地基土的相互作用，使其樁端阻力、樁側(cè)阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而與單樁明顯不同，承載力往往不等于各單樁之和，沉降量則大于單樁的沉降量。群樁效應(yīng)受土性、樁距、樁數(shù)、樁的長徑比、樁長與承臺寬度比、成樁類型和排列方式等多個因素的影響而變化。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1、摩擦型群樁基礎(chǔ)

當(dāng)樁數(shù)少，樁中心距s0

較大時，例如s0>6d，樁端平面處各樁傳來的壓力互不重疊或重疊不多（圖3.15（a）），此時群樁中各樁的工作情況與單樁一致，故群樁的承載力等于各單樁承載力之和。但當(dāng)樁數(shù)較多，樁距較小時，如樁距s0=（3～4）d時，樁端處地基中各樁傳來的壓力將相互重疊（圖3.15（b）），樁端處壓力比單樁時大得多，樁端以下壓縮土層的影響深度也比單樁要大。此時群樁中各樁的工作狀態(tài)與單樁的迥然不同，其承載力小于各單樁承載力之總和，沉降量則大于單樁的沉降量。顯然，若限制群樁的沉降量與單樁沉降量相同，則群樁中每一根樁的平均承載力就比單樁時要低，即群樁效應(yīng)系數(shù)小于1。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院（2）端承型群樁基礎(chǔ)

對于端承型群樁基礎(chǔ)，由于持力層堅硬，樁頂沉降較小，樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮，樁頂荷載基本上通過樁身直接傳到樁端處土層上。而樁端處承壓面積很小，各樁端的壓力彼此互不影響，因此可近似認(rèn)為端承型群樁基礎(chǔ)中各基樁的工作性狀與單樁基本一致；同時，由于樁的變形很小，樁間土基本不承受荷載，群樁基礎(chǔ)的承載力就等于各單樁的承載力之和，群樁的沉降量也與單樁基本相同，即群樁效應(yīng)系數(shù)等于1。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院由此可見，樁端處：z群＞z單則：S群＞S單若需S群=S單必降低R群。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院影響R群的因素有：樁數(shù)、樁距、樁徑、土性、樁長、群樁平面形狀等。群樁效率系數(shù)＝群樁的基樁平均極限承載力單樁極限承載力

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院模型及載荷試驗表明：1、樁距增大時，提高；2、樁距相同時，樁數(shù)越多，越低；3、樁距增大至一定值后，增加不顯著；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院二、樁基承載力計算軸心受壓時，式中：N—樁基中單樁所受的豎向力設(shè)計值(kN)；G—樁基承臺自重設(shè)計值及承臺上土的自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；n—樁數(shù)。驗算：（1）樁頂作用效應(yīng)及豎向承載力驗算

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院當(dāng)偏心受壓時

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院式中：xi，yi

—第i根樁分別至通過樁群重心的y軸和x軸的距離(m)；Mi，Mi

—作用于樁群上的外力對通過樁群重心的x軸和y軸的力矩設(shè)計值(kNm)；偏心受壓時，

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離樁群橫載面形心最遠(yuǎn)處(坐標(biāo)為xmax、ymax)的樁所承受的荷載最大，即Nmax。要求其滿足下列條件：驗算：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院1）樁數(shù)不超過3根的樁基，基樁豎向承載力設(shè)計值為：（2）基樁豎向承載力設(shè)計值當(dāng)根據(jù)靜載荷試驗確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，基樁的豎向承載力設(shè)計值為：2）樁數(shù)超過3根的非端承樁復(fù)合樁基，宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應(yīng)，其復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值R為：當(dāng)根據(jù)靜載荷試驗確定基樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，基樁的豎向承載力設(shè)計值為：

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院例3.1，p155

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院三、群樁的地基強(qiáng)度和變形驗算(1)、樁基軟弱下臥層承載力驗算當(dāng)樁端平面以下受力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時，應(yīng)進(jìn)行下臥層的承載力驗算。根據(jù)該下臥層發(fā)生強(qiáng)度破壞的可能性，可分為整體沖剪破壞和基樁沖剪破壞兩種情況：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院對樁距s≤6d的群樁基礎(chǔ)，一般可作整體沖剪破壞考慮

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院對樁距對樁距s>6d的群樁基礎(chǔ)，可按基樁沖剪破壞考慮

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(2)、群樁的地基變形驗算方法同淺基注：壓縮模量Es按實際應(yīng)力實驗曲線確；淺基經(jīng)驗系數(shù)s不適于樁基，樁基的由地區(qū)經(jīng)驗確定。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院3-5樁基礎(chǔ)設(shè)計收集資料(上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、施工方面、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗、場地與環(huán)境條件等)。內(nèi)容與步驟：定樁型、樁長和樁的截面尺寸，初選承臺底面標(biāo)高；定單樁承載力R；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院定群樁承載力及其驗算；樁基中各樁的受力驗算；樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計；承臺設(shè)計；繪制樁基施工圖。定樁數(shù)及樁位布置；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院一、樁型、樁長和截面尺寸的選擇

據(jù)結(jié)構(gòu)類型、樓層數(shù)目、荷載性質(zhì)、地基條件和施工能力確定。例：層數(shù)<1020~30預(yù)制樁(mm)400>500灌注樁(mm)5001000~1200

地基條件：考慮持力層情況。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院

樁長由樁端持力層定，樁端應(yīng)進(jìn)入堅實土(巖)層一定深度，規(guī)定：粘性土和粉土：h>2d(樁徑)碎石土：h>d嵌巖端承樁：h>0.5m砂土：h>1.5d當(dāng)硬持力層較厚且施工條件允許時，樁端進(jìn)入持力層的深度應(yīng)盡可能達(dá)到樁極端阻力的臨界深度，以提高樁端阻力。該臨界深度值對于砂、礫為（3～6）d，對于粉土、粘性土為（5～10）d。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院h>nd(如圖)

承臺埋深同淺基，d>0.5m；要滿足結(jié)構(gòu)要求，方便施工。硬層h

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院二、確定樁數(shù)及布置樁位(1)、樁的根數(shù)n軸心受壓：式中：F—

作用在樁基上的豎向力設(shè)計值(kN)；R—

單樁豎向承載力設(shè)計值(kN)。G—

承臺及承臺上土的重力(kN)；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院偏心受壓：試算至合適為止。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(2)、樁的中心距樁的間距過大，承臺體積增加，造價提高；間距過小，樁的承載能力不能充分發(fā)揮，且給施工造成困難。一般樁的最小中心距應(yīng)符合表3.22規(guī)定

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(3)、

樁位的布置原則：布置排列樁位時，應(yīng)盡可能使群樁承載力合力點與長期荷載重心重合，并使樁基受水平力和力矩較大的方向有較大的截面模量，以便樁基礎(chǔ)中各樁受力比較均勻和合理。

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院三、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)、鋼筋混凝土預(yù)制樁1、構(gòu)造要求

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院方樁：當(dāng)邊長b=200~500mm樁長l=5~30m時：縱向鋼筋4~8根，=12~25mm含鋼率1％左右，最小不低于0.8%。箍筋6~8mm，@<200mm,樁頂、樁尖處加密。

混凝土大于C30。保護(hù)層不小于35mm，預(yù)埋鋼筋吊環(huán)。

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基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院2、樁身截面強(qiáng)度計算主筋通過計算確定。驗算起吊、運輸時樁內(nèi)強(qiáng)度，方法如圖。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院對于方形樁：MfyAs(b–2as)式中：M

—根據(jù)起吊方式計算的樁身最大彎矩值(kNm)；fy

—

受拉鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值(kPa)；As

—

縱向受拉鋼筋的截面積(m2)；b

—

方形樁的邊長(m)；as

—

縱向受拉鋼筋合力作用點荷截面近邊的距離(m)。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院錘擊法施工時，錘擊壓應(yīng)力按下式估算：式中：自由落錘：=1，e=0.6；柴油錘：=2，e=0.8；

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院AH、Ac、Ap—錘、樁墊、樁的實際截面積(m2)；EH、Ec、Ep—錘、樁墊、樁的縱向彈性模量(kPa)；H、

c、

p—錘、樁墊、樁的重度(kN/m3)；H—錘的落距(m)。

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計算表明，普通鋼筋混凝土樁的配筋常由起吊立的強(qiáng)度計算控制。

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(2)、灌注樁混凝土強(qiáng)度水上不小于C15；骨料不大于40mm，塌落度50~70mm；水下不小于C20；骨料小于1/4(管內(nèi)徑)，塌落度160~200mm.

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院需配筋時軸心受壓、主筋最小配筋大于0.2%;受彎時，主筋最小配筋大于0.4%;抗拔時，通長配置。

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箍筋采用環(huán)式或螺旋箍筋，不小于6＠200~300mm,保護(hù)層厚度一般大于30mm水下大于50mm

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院四、承臺設(shè)計(1)、構(gòu)造要求如下圖混凝土等級大于C20；保護(hù)層厚大于50mm;配筋按計算定

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院d50~100mm大于300mm大于600mm(30~40)db>500mm大于150mm

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院(2)、承臺的內(nèi)力計算1、多樁矩形承臺多樁矩形承臺計算截面可取在柱邊和承臺高度變化處(杯口外側(cè)或臺階邊緣)，如圖(a)所示，計算截面的設(shè)計彎矩可按下式確定：

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院

基礎(chǔ)工程土木工程學(xué)院式中Ni

—第i根樁的樁頂外力設(shè)計值(kN)，但一般宜扣除樁基承臺自重及承臺上的土重；Mx

、My—垂直y軸x軸方向計算截面處的彎矩設(shè)計值(kN·m);xi

、yi—垂直y軸x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算截面的距離(m)。

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