橋梁基礎(chǔ)工程工程碩士演示文稿

橋梁基礎(chǔ)工程工程碩士演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)橋梁基礎(chǔ)工程工程碩士目前二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)課程主要內(nèi)容1.基礎(chǔ)工程概述2.樁基礎(chǔ)的基本理論、方法及應(yīng)用3.樁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及檢測(cè)方法4.有限元法在樁基受力變形分析中的應(yīng)用目前三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)1.基礎(chǔ)工程概述1.1基礎(chǔ)的作用和特點(diǎn)1.3對(duì)基礎(chǔ)的要求1.2基礎(chǔ)的分類(lèi)1.4基礎(chǔ)工程的發(fā)展概況目前四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)1.1基礎(chǔ)的作用和特點(diǎn)

基礎(chǔ)的作用是將結(jié)構(gòu)所受外力傳入地基，并保證地基不發(fā)生破壞和產(chǎn)生過(guò)大的變形。（1）上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基系統(tǒng)中的重要組成部分。（4）屬隱蔽性工程，出現(xiàn)問(wèn)題難以補(bǔ)救。

（3）對(duì)整個(gè)工程的工期和造價(jià)可產(chǎn)生較大的影響。（2）與地基直接接觸而使其行為十分復(fù)雜，與巖、土的聯(lián)系密切。目前五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)橋梁基礎(chǔ)1.2基礎(chǔ)分類(lèi)明挖基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)房建基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)殼形基礎(chǔ)（1）

相比之下，房建基礎(chǔ)的類(lèi)型更為豐富。

（2）無(wú)論是橋梁還是房建，樁基礎(chǔ)因承載力高，沉降小，因此應(yīng)用十分廣泛，尤其是在大型建筑結(jié)構(gòu)中。

目前六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)

獨(dú)立基礎(chǔ)

墻下條形基礎(chǔ)

柱下條形基礎(chǔ)

十字交叉基礎(chǔ)

目前七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)筏形基礎(chǔ)（梁板式）箱形基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)（正圓錐殼）目前八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)樁基礎(chǔ)

沉井基礎(chǔ)

地下連續(xù)墻基礎(chǔ)

目前九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)沉井平面長(zhǎng)69m，寬51m，下沉深度為58m，相當(dāng)于9個(gè)半籃球場(chǎng)大的20層高樓埋進(jìn)地下。世界上最大的沉井——江陰長(zhǎng)江公路大橋錨碇。目前十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)國(guó)內(nèi)最大的水中沉井基礎(chǔ)（泰州長(zhǎng)江大橋）（58m44m）目前十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)強(qiáng)度：保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞。剛度：保證荷載的良好傳遞、分配，降低地基沉降的不均勻性。1.3對(duì)基礎(chǔ)的要求一是滿(mǎn)足地基承載和變形的要求，二是基礎(chǔ)自身強(qiáng)度和剛度的要求。承載力：地基不發(fā)生破壞。變形：地基不能產(chǎn)生過(guò)大的變形（如沉降、不均勻沉降、傾斜等）。穩(wěn)定性：不會(huì)在外荷載作用下發(fā)生淺層和深層滑移。1．地基2．基礎(chǔ)目前十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)1.4基礎(chǔ)工程的發(fā)展概況

1936年，成立國(guó)際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)會(huì)，基礎(chǔ)工程成為一門(mén)學(xué)科。

1937年，茅以升主持修建錢(qián)塘江大橋，采用沉箱基礎(chǔ)。

1957年，建成武漢長(zhǎng)江大橋，采用管柱基礎(chǔ)。

1968年，建成南京長(zhǎng)江大橋，采用氣筒浮運(yùn)沉井、沉井套管柱基礎(chǔ)。

1999年，建成江陰長(zhǎng)江公路大橋，其沉井基礎(chǔ)（錨碇基礎(chǔ)）為世界之最。

2008年，建成蘇通大橋，其樁基的規(guī)模為世界之最?？偨Y(jié)（1）基礎(chǔ)的規(guī)模（尺寸）不斷增大，施工技術(shù)發(fā)展迅速。（2）理論落后于實(shí)踐，計(jì)算理論的水平仍需提高。目前十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.樁基礎(chǔ)的基本理論、方法及應(yīng)用2.1單樁軸向抗壓承載力的確定2.4群樁基礎(chǔ)的承載力2.5樁基沉降計(jì)算2.6樁基沉降的預(yù)測(cè)方法2.7壓力灌漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用2.8大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁在橋梁工程中的應(yīng)用2.2樁的抗拔承載力2.3樁的水平承載力目前十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)

與淺基礎(chǔ)相比，樁基礎(chǔ)將荷載傳至更深、范圍更大的土層來(lái)承受，因此能提供更高的承載力，并降低沉降。為什么樁基礎(chǔ)較淺埋基礎(chǔ)具有更高的承載力、更低的沉降？淺基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)目前十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)單樁承載力軸向抗壓2.1單樁軸向抗壓承載力的確定軸向抗拔橫向受力

（1）地基土（巖）對(duì)樁的支承能力達(dá)到極限；2.1.1單樁豎向極限承載力兩種破壞形式通常，樁的承載力取決于土（巖）對(duì)樁的支承能力。（2）樁身強(qiáng)度達(dá)到極限。而土（巖）對(duì)樁的支承能力來(lái)源于樁側(cè)摩阻力、樁端阻力?；A(chǔ)及地基在保證不發(fā)生破壞、不產(chǎn)生過(guò)大變形時(shí)，能夠承受的最大外荷載。目前十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.影響因素（1）樁側(cè)土（巖）層分布與性質(zhì)

樁側(cè)土的強(qiáng)度與變形性質(zhì)直接影響樁側(cè)阻力的大小及分布，從而影響到單樁的承載力。濕陷性、液化、欠固結(jié)等常會(huì)降低樁側(cè)阻力，甚至出現(xiàn)負(fù)摩阻力。（2）樁端土（巖）層的性質(zhì)

樁端持力層直接影響端阻的大小及沉降量。低壓縮性、高強(qiáng)度的砂、礫、巖層等是理想的高端阻的持力層，而高壓縮性、低強(qiáng)度的軟土幾乎不能提供端阻。1.極限承載力（按土（巖）阻力）極限承載力=極限側(cè)阻力+極限端阻力目前十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（3）樁的幾何特征及強(qiáng)度

包括樁的截面尺寸及形狀、長(zhǎng)度等。對(duì)柱樁，強(qiáng)度常會(huì)成為樁承載力的控制因素。（4）成樁效應(yīng)

擠土樁、非擠土樁、部分?jǐn)D土樁三種主要成樁工藝的成樁效應(yīng)是不同的。通常，飽和土的成樁效應(yīng)大于非飽和土，群樁大于單樁。（5）施工因素的影響灌注樁成孔對(duì)周?chē)馏w擾動(dòng)及松弛效應(yīng)，會(huì)降低側(cè)阻。因清孔不徹底，樁底虛土、沉渣降低端阻。護(hù)壁泥漿形成的泥皮降低側(cè)阻。砂土中打（壓、振）入預(yù)制樁，因擠密作用可提高樁的側(cè)阻、端阻。目前十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)打入樁鉆孔樁目前十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)沖孔樁目前二十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.側(cè)阻、端阻的發(fā)揮（1）側(cè)阻先于端阻發(fā)揮出來(lái)。（2）側(cè)阻完全發(fā)揮所需的樁-土間相對(duì)位移較小，而端阻完全發(fā)揮所需的相對(duì)位移較大。包樹(shù)黃河大橋試樁直徑1.8m，長(zhǎng)90m目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.1.2按承載特性進(jìn)行樁的分類(lèi)1.《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-2005J464-2005）摩擦樁：在承載力極限狀態(tài)下，樁底位于較軟土層，軸向荷載由側(cè)阻和端阻承擔(dān)，且樁側(cè)阻力在其中起主要支承作用。軸向荷載幾乎完全由側(cè)阻承擔(dān)時(shí)，稱(chēng)為純摩擦樁。柱樁：在承載力極限狀態(tài)下，樁底支于堅(jiān)硬土層（巖層），軸向荷載幾乎全由樁端阻力承擔(dān)。

端承型樁：在承載力極限狀態(tài)下，軸向荷載主要由樁端阻力承擔(dān)。全部由端阻承擔(dān)時(shí)，稱(chēng)為端承樁；樁側(cè)承擔(dān)少部分時(shí)，為摩擦端承樁。

摩擦型樁：在承載力極限狀態(tài)下，軸向荷載主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)。全部由側(cè)阻承擔(dān)時(shí)，稱(chēng)為摩擦樁；樁底承擔(dān)少部分時(shí)，為端承摩擦樁。2.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.1.3單樁承載力的計(jì)算方法（規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式法）單樁承載力的確定方法原型試驗(yàn)法（現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)）理論計(jì)算法利用原位測(cè)試結(jié)果進(jìn)行推算經(jīng)驗(yàn)法1.《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中樁的容許承載力打入、振動(dòng)下沉、樁尖爆擴(kuò)樁鉆（挖）孔灌注樁（1）摩擦樁側(cè)阻端阻側(cè)阻端阻安全系數(shù)安全系數(shù)目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)端阻（2）柱樁2.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中樁的極限承載力d800mm的樁側(cè)阻端阻d>800mm的樁側(cè)阻折減系數(shù)端阻折減系數(shù)支承于巖石上的打入、震動(dòng)下沉樁（包括管柱）支承于巖石層上與嵌人巖石層內(nèi)的鉆(挖)孔灌注樁及管樁端阻端阻（嵌固段）目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)通過(guò)建立微單元平衡方程（豎向）2.1.4樁-土體系的荷載傳遞研究豎向荷載作用下樁側(cè)摩阻、樁身軸力、位移的分布情況。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)得到側(cè)摩阻力與軸力的關(guān)系側(cè)摩阻力的直接量測(cè)很困難，應(yīng)用上式，可通過(guò)量測(cè)軸力得到摩阻力的分布形式。軸力摩阻力目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)振弦式應(yīng)變計(jì)目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.1.5負(fù)摩擦樁危害：承載力下降，沉降增大。原因：樁側(cè)土的豎向位移大于相應(yīng)的樁的位移。軟土、濕陷性黃土、欠固結(jié)土；樁周地面大面積堆載；地下水位下降等。負(fù)摩阻力：與樁的軸向荷載方向相反的樁側(cè)摩阻力。目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)內(nèi)江巨騰國(guó)際項(xiàng)目填土樁基目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)目前三十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)填土淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土黏土強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖軸力目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.2樁的抗拔承載力1.單樁抗拔試驗(yàn)2.經(jīng)驗(yàn)公式法單樁抗拔系數(shù)承受較大的水平荷載的樁基抗浮樁錨樁樁承受豎向拉拔荷載的能力。主要針對(duì)：慢速荷載維持法等時(shí)間間隔法連續(xù)上拔法循環(huán)加載法群樁整體破壞目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)抗拔試驗(yàn)?zāi)壳叭?yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.3樁的水平承載力2.3.1水平荷載作用下單樁的工作特點(diǎn)2.3.2單樁水平荷載試驗(yàn)豎直單樁的水平承載力遠(yuǎn)小于豎向承載力。單樁水平承載力的大小主要取決于樁身的強(qiáng)度、剛度、樁周土的性質(zhì)、樁的入土深度及樁頂約束條件等。1.試驗(yàn)裝置2.試驗(yàn)加載方法3.終止加載條件目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)單樁水平荷載試驗(yàn)試樁（帽）千斤頂反力梁反力樁目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)4.水平承載力的確定臨界荷載極限荷載目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.4.1群樁的工作特點(diǎn)2.4群樁基礎(chǔ)的承載力結(jié)論(2)承臺(tái)下土的無(wú)分擔(dān)作用。1.柱樁（端承樁）基礎(chǔ)(1)群樁基礎(chǔ)承載力為各單樁承載力之和。(2)群樁基礎(chǔ)的沉降與各單樁沉降量相等。(1)樁底壓應(yīng)力不疊加;特點(diǎn)目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（1）樁底壓應(yīng)力的疊加效應(yīng)2.摩擦群樁基礎(chǔ)樁間距較大時(shí)應(yīng)力不疊加樁間距較小時(shí)（2）群樁對(duì)樁間土性質(zhì)的影響

砂土：預(yù)制樁沉樁過(guò)程中，砂土變得密實(shí)，側(cè)摩阻力及端阻提高。

粘土：預(yù)制樁沉樁過(guò)程中，擾動(dòng)土體，使側(cè)摩阻力降低。樁間距較大時(shí)樁間距較小時(shí)應(yīng)力疊加（3）承臺(tái)的分擔(dān)作用疊加效應(yīng)使樁基的承載力降低，沉降加大。低承臺(tái)樁基的承臺(tái)可分擔(dān)部分荷載。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合理的樁間距。目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.4.2群樁基礎(chǔ)的承載力除單樁進(jìn)行承載力檢算外，還需將群樁基礎(chǔ)作為一個(gè)實(shí)體基礎(chǔ)進(jìn)行檢算。1.《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》作用在樁基底面的豎向力對(duì)承臺(tái)底面樁基重心的彎矩樁底處的地基承載力（按淺基計(jì)算）實(shí)體基礎(chǔ)底面的面積、截面模量目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)承臺(tái)效應(yīng)

實(shí)際上是為計(jì)算方便，忽略了群樁效應(yīng)（Sa3d），但考慮了承臺(tái)的作用。2.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中復(fù)合基樁的極限承載力單樁承載力特征值安全系數(shù)，取為2

（1）由單樁極限承載力計(jì)算承載力特征值。

（2）由單樁承載力特征值計(jì)算復(fù)合基樁的承載力。

基樁：群樁中的一根樁。

復(fù)合基樁：考慮了承臺(tái)效應(yīng)的基樁。目前四十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)

群樁軟弱下臥層的承載力計(jì)算

為減小樁長(zhǎng)節(jié)約投資，或由于穿透硬層困難，可能會(huì)將樁端設(shè)置于存在軟弱下臥層的有限厚度硬層上。

目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.5樁基沉降計(jì)算對(duì)高速鐵路中的橋梁基礎(chǔ)，及高層建（構(gòu)）筑物來(lái)說(shuō)，起控制作用的往往是基礎(chǔ)的沉降變形，而不是承載力。（1）保證線(xiàn)路的平順性，不至對(duì)線(xiàn)路高程進(jìn)行過(guò)大的調(diào)整。1.沉降變形類(lèi)型（鐵路橋梁）沉降變形的期間：墩臺(tái)施工完成到橋梁施工完成。（1）單獨(dú)墩臺(tái)（基礎(chǔ)）的沉降；（2）相鄰墩臺(tái)的沉降之差。2.控制沉降變形的目的（2）對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)，保證不因沉降在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力。2.5.1概述目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)

靜定結(jié)構(gòu)超靜定

有砟橋面明橋面沉降(mm)沉降差(mm)沉降(mm)沉降差(mm)沉降差橋規(guī)80404020根據(jù)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力的影響而定200km/h規(guī)定50202020300~350km/h規(guī)定3015205

3.墩臺(tái)沉降量及沉降差的容許值《新建時(shí)速200公里客貨共線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》《新建時(shí)速300~500公里客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)(1)樁的沉降

=樁自身的變形+

樁底以下土層的壓縮（摩擦樁）(2)活載作用下所產(chǎn)生的變形是瞬間的、彈性的，可以恢復(fù)，故計(jì)算沉降變形時(shí)只考慮恒載的作用。5.沉降的計(jì)算方法4.沉降計(jì)算的基本原理及原則較小（鋼筋砼的彈性模量30000MPa）較大（土的壓縮模量數(shù)十~數(shù)百M(fèi)Pa）沉降確定方法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)理論方法經(jīng)驗(yàn)方法數(shù)值計(jì)算方法

即：樁的沉降通常取決于土層（巖）的性質(zhì)。目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)

6.沉降計(jì)算模型（1）樁周?chē)耐馏w可用一系列獨(dú)立的彈簧來(lái)模擬，如荷載傳遞法中；均質(zhì)的彈性半無(wú)限體，如彈性理論法中；或按實(shí)際的土層進(jìn)行計(jì)算，如有限元等數(shù)值方法中。樁基的沉降與周?chē)翆蛹捌湫再|(zhì)密切相關(guān)，因此合理模擬土層是沉降計(jì)算的重要前提。（2）土體可看作：彈性的、彈塑性的、粘性的等。目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.5.2單樁沉降計(jì)算傳遞函數(shù)法樁側(cè)阻力的傳遞函數(shù)

Kezdi法（1957）

反映土的類(lèi)別及性質(zhì)的參數(shù)極限側(cè)摩阻力時(shí)的位移1.荷載傳遞法優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算較為簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：合理的傳遞函數(shù)難以確定。目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.彈性理論法（1）

基本假定土為均質(zhì)、各向同性的彈性半無(wú)限體；樁側(cè)完全粗糙，即樁、土之間沿切向無(wú)相對(duì)位移。目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)樁側(cè)單位剪應(yīng)力在樁側(cè)產(chǎn)生的豎向位移樁底單位正應(yīng)力在樁側(cè)產(chǎn)生的豎向位移樁側(cè)最終位移為以矩陣形式表示為（2）土的位移方程目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（3）樁的位移方程由樁微單元的平衡方程可得用差分法，可得目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（4）建立求解方程相容條件假設(shè)樁、土之間無(wú)相對(duì)位移優(yōu)點(diǎn)：較用彈簧模擬土層作用更符合實(shí)際。缺點(diǎn)：計(jì)算較為復(fù)雜；無(wú)法模擬多種土層。對(duì)群樁基礎(chǔ)，可采用疊加法計(jì)算。目前五十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.5.3等代基礎(chǔ)法計(jì)算群樁基礎(chǔ)沉降

群樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算較單樁復(fù)雜得多。在實(shí)際應(yīng)用中，多將群樁基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為等代實(shí)體基礎(chǔ)，按類(lèi)似于淺埋基礎(chǔ)中的分層總和法計(jì)算。1.《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的計(jì)算方法基底處的附加應(yīng)力壓縮模量平均附加應(yīng)力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)土層到基底的距離目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.《橋規(guī)》計(jì)算方法的合理性分析（1）忽略了樁基礎(chǔ)自身變形對(duì)沉降的影響。通常是合理的。（2）在確定基底以下土層的壓縮，需計(jì)算土層中的附加應(yīng)力時(shí)，采用了Boussinesq（布氏）解。

Boussinesq（布氏）解：彈性半無(wú)限體表面作用豎向集中力時(shí)，地基內(nèi)的位移及應(yīng)力解。Mindlin（明氏）解：彈性半無(wú)限體表面以下一定深度處作用豎向集中力時(shí)，地基內(nèi)的位移及應(yīng)力解。為計(jì)算在樁側(cè)摩阻力、樁底壓力作用下，樁底以下土層中的應(yīng)力，顯然采用明氏解更為合理。目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)土層

j,i

的計(jì)算方法第j層土的第i個(gè)分層3.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）樁基沉降計(jì)算方法所有樁在土層中產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力樁側(cè)摩擦力樁底壓力Q土層土層土層樁底壓力l底端作用力側(cè)面力（均勻分布）側(cè)面力（三角形分布）目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)附加應(yīng)力對(duì)所有的樁求和樁底壓力產(chǎn)生的附加應(yīng)力樁側(cè)摩擦力產(chǎn)生的附加應(yīng)力應(yīng)力影響系數(shù)樁端阻力比（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料確定）均布側(cè)阻在總側(cè)阻中的比例目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)4.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》樁基沉降計(jì)算方法（樁距小于6倍樁徑時(shí)）經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)按布氏解得到的基礎(chǔ)沉降用明氏解對(duì)布氏解進(jìn)行的修正目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.6樁基沉降的預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)樁基沉降的發(fā)展過(guò)程、最終沉降量及沉降穩(wěn)定時(shí)間，滿(mǎn)足對(duì)工后沉降的要求，為后續(xù)工作提供依據(jù)。1.目的和意義2.預(yù)測(cè)方法（1）理論計(jì)算法通過(guò)建立合理的力學(xué)計(jì)算模型，采用可靠的力學(xué)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算可確定樁基礎(chǔ)的整個(gè)沉降過(guò)程。例如，對(duì)軟土，可建立相應(yīng)的固結(jié)模型，通過(guò)計(jì)算可得到沉降-時(shí)間關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)：不需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，成本較低。缺點(diǎn)：計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴(lài)于計(jì)算模型的合理性及計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性。2.6.1概述目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（2）通過(guò)沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)當(dāng)前的沉降量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)沉降以后的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)?？煞譃椋?/p>

靜態(tài)法：如雙曲線(xiàn)法、指數(shù)曲線(xiàn)法等。

動(dòng)態(tài)法：如灰色理論法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。2.6.2靜態(tài)預(yù)測(cè)法選擇與沉降過(guò)程特征相近的曲線(xiàn)形式，由現(xiàn)有量測(cè)數(shù)據(jù)確定其中的參數(shù)，從而得到整個(gè)沉降過(guò)程。（1）遞增；（2）變形速率由大到小，沉降最終趨于穩(wěn)定。沉降曲線(xiàn)特點(diǎn)目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)雙曲線(xiàn)：雙曲線(xiàn)預(yù)測(cè)法的計(jì)算原理指數(shù)曲線(xiàn)：計(jì)算中采用的起始時(shí)間起始時(shí)間時(shí)的沉降值待定參數(shù)（1）上式可等價(jià)地寫(xiě)為YXY=a+bX目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（2）由現(xiàn)有的在t0、

t1、t2、…tm觀察值S0、

S1、S2、…Sm可得到m個(gè)線(xiàn)性方程Y0=a+bX0Y1=a+bX1Ym=a+bXm（3）應(yīng)用最小二乘法可求得系數(shù)a、b。（4）將求得的系數(shù)a、b代回原式，可求得任意時(shí)刻t及最終的沉降量。目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)實(shí)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)曲線(xiàn)目前六十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.7壓力灌漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用2.7.1灌漿法簡(jiǎn)介1.目的(1)加固補(bǔ)強(qiáng)；（2）防滲堵漏；（3）建筑糾偏。2.加固地基土（巖）的方法(1)滲入性灌漿：在壓力作用下，漿液滲入顆粒間的孔隙，凝固后將顆粒粘結(jié)，提高地基強(qiáng)度及抵抗變形性能。適用于粗顆粒土。(2)壓密灌漿：在鉆孔內(nèi)通過(guò)高壓將濃稠水泥漿壓向土層，對(duì)土層進(jìn)行擠密。用于增強(qiáng)和糾偏。(3)劈裂灌漿：通過(guò)高壓在土中形成裂紋，并使?jié){液滲入。3.漿材水泥、粘土、各類(lèi)化學(xué)漿液等。目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.7.2壓漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用1.目的提高樁基承載力，降低沉降。2.作用機(jī)理(1)通過(guò)滲入性灌漿改善灌注樁側(cè)、樁底土層的性質(zhì)，壓密灌漿改善樁底土的性質(zhì)。(2)通過(guò)灌漿清除灌注樁樁側(cè)泥皮，增強(qiáng)樁-土間的聯(lián)結(jié)；清除樁底沉渣，提高樁底的承載特性。樁側(cè)封閉式3.壓漿方式樁端樁側(cè)+樁端開(kāi)放式樁漿液凝固體目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.7.3樁的壓漿工藝1.灌漿設(shè)備2.灌漿材料注漿泵儲(chǔ)漿桶灌漿材料高壓膠管壓力表灰漿攪拌機(jī)篩網(wǎng)止?jié){閥出濃漿后用堵頭堵上膠囊水泥（+膨潤(rùn)土+緩凝劑混合）漿液）。3.灌漿流程目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)壓漿管壓漿設(shè)備目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)端阻-位移端阻側(cè)阻沉降-荷載（壓漿后）平均側(cè)阻-位移端阻側(cè)阻沉降-荷載（壓漿前）2.7.4壓漿效果蘇通大橋試樁，長(zhǎng)125m，樁徑2.5m，樁底壓漿。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.8大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁在橋梁工程中的應(yīng)用2.8.1大直徑超長(zhǎng)樁超長(zhǎng)樁：長(zhǎng)徑比

≥100（？）或長(zhǎng)度>50m（？）大直徑：樁徑

≥0.8m（建筑樁基規(guī)范）（？）名稱(chēng)最大樁徑（m）最大樁長(zhǎng)（m）試樁極限承載力（kN）備注包樹(shù)黃河大橋1.89039109

天津高架橋29029607

湛江海灣大橋2.5100

蘇通大橋2.5125100538樁底壓漿潤(rùn)揚(yáng)大橋2.5111.560190

大勝關(guān)大橋2.8107

杭州灣跨海大橋2.8120>28800樁底壓漿嘉紹大橋3.8

目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.8.2特點(diǎn)及難點(diǎn)1.設(shè)計(jì)（1）樁基承載力及變形特性的確定；（2）樁基沉降預(yù)測(cè)及控制；（3）樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形計(jì)算。2.施工（1）施工區(qū)常處于水深、流速大、航道繁忙的水域。（2）成孔需大型鉆機(jī)。KPG3000A：孔徑1.5~6.0m（一般土層），1.5~3m（巖層），最大深度130m。KTY4000：孔徑4m，最大深度130m。KPG3000A全液壓鉆機(jī)KTY4000全液壓鉆機(jī)目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（3）清孔不凈，沉渣影響樁的承載力。采用樁底壓漿技術(shù)提高承載力性能。（4）承臺(tái)大體積混凝土澆筑。3.成孔質(zhì)量檢查（1）孔徑；（2）孔深；（3）孔位；（4）傾斜度；（5）沉渣厚度；（6）清孔后泥漿指標(biāo)。4.樁身混凝土質(zhì)量檢測(cè)采用聲波透射法。5.單樁豎向承載力的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定多采用自平衡法。目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.樁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及檢測(cè)方法3.1單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)3.2樁承載力的自平衡法3.3聲波透射法3.4反射波法（低應(yīng)變法）3.5高應(yīng)變法——CASE法目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.1單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)3.1.1試驗(yàn)?zāi)康暮头椒?.試驗(yàn)?zāi)康模?）獲得樁的沉降-荷載曲線(xiàn)，并由此確定樁的極限承載力等承載特性，以及樁的沉降特性。（2）獲得沿樁長(zhǎng)的軸力分布情況，進(jìn)一步得到側(cè)摩阻力的分布及端阻力的大小。2.試驗(yàn)設(shè)備及元件（1）反力系統(tǒng)：主梁、錨固系統(tǒng)（專(zhuān)用或借用工程樁）或堆載；（2）加載系統(tǒng)：千斤頂，精密壓力表；（3）沉降量測(cè)設(shè)備：基準(zhǔn)梁、百分表；（4）應(yīng)變量測(cè)元件及儀器：振弦式應(yīng)變計(jì)（光纖）及量測(cè)儀。目前七十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)應(yīng)變計(jì)布置圖目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)千斤頂主梁次梁支墩試樁錨樁錨索目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)千斤頂試樁（帽）基準(zhǔn)梁百分表目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)單樁靜載試驗(yàn)?zāi)壳捌呤屙?yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)振弦式應(yīng)變計(jì)目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.試驗(yàn)原理及過(guò)程（1）采用千斤頂分級(jí)加載。（2）每級(jí)荷載施加后，用百分表定時(shí)量測(cè)沉降量。沉降穩(wěn)定后，量測(cè)樁身應(yīng)變，然后施加下一級(jí)荷載。（3）沉降無(wú)法穩(wěn)定或超過(guò)規(guī)定限值時(shí)，停止加載。（4）逐級(jí)卸載。4.試驗(yàn)成果（1）樁頂沉降-荷載曲線(xiàn)；極限承載力（2）樁身軸力分布圖；樁側(cè)摩阻力分布圖樁底端阻力樁側(cè)摩阻力樁周長(zhǎng)目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)陡變型：曲線(xiàn)明顯發(fā)生下降的起始點(diǎn)。緩變型：取s=40或0.05D(大直徑樁，樁端直徑）所對(duì)應(yīng)的荷載。極限荷載的確定陡變型緩變型(1)所有試樁的極差不超過(guò)平均值的30％時(shí)，取平均值為單樁豎向抗壓極限承載力。(2)極差超過(guò)平均值的30％，應(yīng)分析極差過(guò)大的原因，結(jié)合工程具體情況綜合確定，必要時(shí)增加試樁數(shù)量；

(3)對(duì)樁數(shù)為3根或3根以下的柱下承臺(tái)，或工程樁抽檢數(shù)量少于3根時(shí)，應(yīng)取低值?！督ㄖ鶚稒z測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)沉降-荷載曲線(xiàn)沖孔灌注樁，長(zhǎng)22m，樁徑0.8m軸力圖摩阻力軸力圖目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.2樁承載力的自平衡法1.基本原理和方法通過(guò)荷載箱的加載，可得到上段樁和下段樁的極限承載力，二者之和即為整根樁的承載力。目前八十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2.荷載箱的位置（1）需確定整個(gè)樁的承載力時(shí)，應(yīng)盡量使上、下段同時(shí)達(dá)到極限荷載。（2）按試驗(yàn)?zāi)康?，置放在不同位置?/p>

3.優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)（2）可用于水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場(chǎng)地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁等，這些都是傳統(tǒng)試樁法難以做到的。（1）適用于大型樁。（3）試驗(yàn)費(fèi)用通常較高（荷載箱是一次性的）。端阻側(cè)阻端阻<側(cè)阻抗拔擴(kuò)底抗拔端阻<側(cè)阻嵌巖段阻力樁頂?shù)陀诘孛嬷鸲螡仓y(cè)試多箱測(cè)試（4）需準(zhǔn)確預(yù)估樁的阻力。目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)5.實(shí)例自平衡法與靜載試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比（樁長(zhǎng)63m，樁徑0.8m）4.轉(zhuǎn)換后的單樁極限抗壓承載力為修正系數(shù)K>1，是因?yàn)樯隙蜗蛳碌臉秱?cè)摩阻力（試驗(yàn)時(shí)的試樁）小于向下的摩阻力（實(shí)際的工程樁）。試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換后目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)樁長(zhǎng)60m，樁徑2.8m。潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋南汊橋南塔基礎(chǔ)目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.3聲波透射法聲波發(fā)射（1）聲波在混凝土中的傳播速度一般在3000~4200m/s之間。1．基本原理（2）傳播途徑上遇混凝土裂縫、夾泥、密實(shí)度差時(shí)，部分聲波繞過(guò)缺陷前進(jìn)，傳播時(shí)間延長(zhǎng)，波速減小。（3）有空洞時(shí)產(chǎn)生反射和散射，波的振幅減小。聲波接收樁身質(zhì)量及缺陷波速波幅波型發(fā)射接收目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2．測(cè)管布置及測(cè)試設(shè)備（1）測(cè)管布置檢測(cè)范圍測(cè)管可鋼管或塑料管，內(nèi)徑50-60mm，下端封閉，注滿(mǎn)水或油作為耦合劑。（2）檢測(cè)儀聲波脈沖發(fā)生儀、發(fā)射及接受探頭、信號(hào)處理及顯示設(shè)備。目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)聲波透射法測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3．檢測(cè)結(jié)果及分析(1)波速測(cè)管外壁距離修正后的聲時(shí)聲速（m/s）<20002000~30003000~35003500~4000>4000混凝土質(zhì)量極差差中好優(yōu)(2)波形及波幅完整缺陷目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.4反射波法（低應(yīng)變法）3.4.1試驗(yàn)方法和設(shè)備樁頂瞬態(tài)沖擊力樁底或樁身缺陷樁頂振速-時(shí)間等曲線(xiàn)向下傳播向上反射傳感器接收反射波形、傳播時(shí)間、波速樁長(zhǎng)、完整性、樁底情況手錘或力棒對(duì)樁的完整性（即有無(wú)缺陷）、樁長(zhǎng)、樁底情況等進(jìn)行檢驗(yàn)。目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)90目前九十頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3.4.2基本測(cè)試原理與波形分析

1．廣義波阻抗及波阻抗界面在分析時(shí)，將樁簡(jiǎn)化為一維桿件。廣義波阻抗樁身介質(zhì)密度樁截面彈性模量彈性波波速波阻抗比當(dāng)樁身的幾何尺寸或材料的物理性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，則相應(yīng)的、E、C、A發(fā)生變化，其變化發(fā)生處稱(chēng)為波阻抗界面。目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)2．應(yīng)力波在阻抗界面處的反射與透射振動(dòng)速度應(yīng)力入射反射透射在與傳播方向垂直的波阻抗界面處，根據(jù)應(yīng)力波理論，由連續(xù)性條件和力的平衡關(guān)系有由解得反射速度透射速度反射系數(shù)透射系數(shù)與入射方向始終相同目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)3．波在樁中的傳播及測(cè)試波形分析原理

(1)測(cè)試內(nèi)容

樁身

樁長(zhǎng)

樁身斷裂

徑縮、夾泥、離析

樁底截面變化（增大或減?。?/p>

局部缺陷反射波

傳播時(shí)間振動(dòng)速度的方向

支承情況截面變化目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（2）完整樁的測(cè)試原理

n=Z1/Z2>1F<0VR與VI同號(hào)因透射、幾何擴(kuò)散、樁材料吸收、樁中缺陷等因素而衰減

出發(fā)

返回時(shí)間可知樁頂振動(dòng)的速度-時(shí)間曲線(xiàn)同向反射樁底持力層為土層時(shí)樁頂同向反射目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)傳播速度樁長(zhǎng)或

樁底持力層為堅(jiān)硬巖石時(shí)n=Z1/Z2<1F>0VR與VI反號(hào)反向反射樁頂n=Z1/Z2=1F=0VR=0無(wú)反射樁頂收不到反射信號(hào)傳播速度（樁長(zhǎng)）的確定無(wú)反射反向反射目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)4．樁身變化及缺陷分析

當(dāng)樁身截面尺寸、混凝土性質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，導(dǎo)致相應(yīng)的阻抗發(fā)生變化，故在此處產(chǎn)生透射波和反射波，后者向樁頂傳播，前者繼續(xù)向樁底傳播，并最終反射到樁頂，故最終在此時(shí)段內(nèi)，樁頂會(huì)收到兩個(gè)以上的反射波。

n=Z1/Z21F

0樁頂反射

樁底透射

反射

樁頂

樁身斷裂時(shí)，則波直接返回到樁頂，不再向樁底傳播。n=Z1/Z2E20T

0F=-1樁頂完整反射

無(wú)透射

T=0停止向樁底傳播斷樁處目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)97（1）樁身斷裂（斷樁處波阻抗為0）n=Z1/Z2→∞F=-1VR=VIE2→0T=0VT=0斷樁處同向反射斷樁位置無(wú)透射樁頂實(shí)際樁長(zhǎng)無(wú)法確定目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百零九頁(yè)\編于八點(diǎn)（2）截面增大（變化處波阻抗增大）

n=Z1/Z2<1F<0VR、VI反號(hào)T>0VT>0反向反射樁底透