《樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算》 課件 4 水平受荷樁基的承載力與位移、5 樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法、6 復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算第一章緒論1第二章豎向受荷樁基的承載力2第三章豎向受荷樁基的沉降3第四章水平受荷樁基的承載力與位移4第五章樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法（一般步驟、高層建筑樁基、橋梁樁基、樁基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)）5第六章復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)6第七章抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算7*第八章樁基施工與檢測(cè)8目錄CONTENTS第四章水平受荷樁基的承載力與位移第一節(jié)水平受荷樁基的工作性狀第二節(jié)單樁水平承載力的確定第三節(jié)水平受荷樁基計(jì)算方法概述第四節(jié)靜力平衡法簡(jiǎn)介第五節(jié)彈性地基梁法第六節(jié)p-y曲線法第七節(jié)彈性理論法簡(jiǎn)介第八節(jié)提高樁基水平承載力的措施第一節(jié)水平受荷樁基的工作性狀一、破壞性狀1、彈性樁和剛性樁水平荷載樁頂：水平位移和轉(zhuǎn)角樁身：彎曲應(yīng)力樁側(cè)土：側(cè)向擠壓樁或地基破壞土松軟、樁身短,樁的剛度>>土的剛度撓曲變形不明顯，剛體繞樁軸某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。樁側(cè)土壓力>屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生大變位，喪失承載力。承載力:樁側(cè)土強(qiáng)度、穩(wěn)定性。墩/沉井基礎(chǔ)剛性樁HM變形土抗力px土密實(shí)、樁入土深，樁的相對(duì)剛度較小，樁身撓曲變形較明顯。彎矩較大處斷裂/樁過大側(cè)向位移破壞。承載力：樁身材料抗彎強(qiáng)度、側(cè)向變形橋梁樁基礎(chǔ)彈性樁pxHM彈性樁變形土抗力彈性樁和剛性樁？——樁土相對(duì)剛度樁的相對(duì)剛度較大剛性樁樁的相對(duì)剛度較小彈性樁變形系數(shù)，越大則剛度小相對(duì)剛度系數(shù)相對(duì)柔度系數(shù)α＝1/T彈模及截面慣性矩EI——彈性樁彈性中長(zhǎng)樁彈性長(zhǎng)樁支承條件敏感實(shí)際不敏感固定（嵌巖）剛性樁、彈性樁的破壞剛性樁、彈性樁比較破壞條件不同剛性樁——土破壞彈性樁——樁身受彎破壞計(jì)算方法不同剛性樁——靜力平衡法彈性樁——彈性地基梁法樁的剛度影響撓度，決定破壞機(jī)理，影響橫向承載能力的主要因素。荷載類型（持續(xù)/交替/振動(dòng)）也有影響。二、循環(huán)荷載循環(huán)荷載樁水平位移明顯增大1、樁：積累殘余變形加大2、土體：剛度、強(qiáng)度降低地基反力系數(shù)減小，水平抗力降低與土質(zhì)、循環(huán)次數(shù)等因素有較大關(guān)系。 a）抗力：淺層土降低多，深層土降低少；

粘性土降低多，砂性土降低少； b）地基反力：隨循環(huán)次數(shù)增加而降低，次數(shù)達(dá)一定

數(shù)值（如40～50次）后趨于穩(wěn)定。離岸工程海洋荷載作用三、樁的計(jì)算寬度Hbb1計(jì)算寬度b1空間受力平面受力綜合考慮：樁截面形狀、多排樁的相互遮蔽b

1=K

f

K

0

K

bKf——形狀換算系數(shù)

受力方向不同截面樁寬度換算為矩形截面寬度K0——受力換算系數(shù)空間受力簡(jiǎn)化為平面受力K——樁間相互影響系數(shù)四、群樁效應(yīng)1.樁的相互影響2.樁頂約束效應(yīng)3.承臺(tái)側(cè)面抗力效應(yīng)4.承臺(tái)底面的摩阻力地基土水平抗力系數(shù)降低，各樁荷載分配不均前排樁：最大土抗力，最大水平力后排樁：最小土抗力，最小水平力前排樁：前方土體處于半無限狀態(tài)，土抗力充分發(fā)揮中間樁與末排樁：存在群樁效應(yīng)1、樁的相互影響設(shè)計(jì)時(shí)前排樁取單樁載力是安全的，其他樁則應(yīng)予以折減。為了提高樁基水平承載力對(duì)前排樁采取加大樁徑或加強(qiáng)配筋的做法。水平力多變時(shí)則是外圍樁相互影響隨樁距和樁數(shù)而變化

樁距減小，影響增強(qiáng)

樁數(shù)增多，影響增強(qiáng)具有方向性，沿荷載方向>>垂直于荷載方向機(jī)理：土中應(yīng)力重疊隨樁距減小、樁數(shù)增加而增強(qiáng)應(yīng)力重疊方向性：相互影響沿荷載方向>>垂直于荷載方向當(dāng)兩個(gè)方向的樁距分別<8d/2.5d，土抗力系數(shù)應(yīng)折減2、樁頂約束自由，樁頂無約束，樁頂位移較大鉸接，樁頂無約束彎矩，有剪力，樁頂位移相對(duì)樁頂自由時(shí)減小剛性嵌固抗彎剛度大大提高，樁頂嵌固產(chǎn)生的負(fù)彎矩將抵消一部分水平力引起的正彎矩，樁頂位移減小。樁身最大彎矩和位移零點(diǎn)的位置下移，土塑性區(qū)向深部發(fā)展，深層土抗力得以發(fā)揮，即群樁承載力提高樁頂承臺(tái)的連接極大影響群樁荷載分配以及樁頂位移。對(duì)位移的影響3、承臺(tái)側(cè)向抗力承臺(tái)側(cè)面受到土抗力作用樁基承臺(tái)位移較小，土體處于彈性階段承臺(tái)側(cè)面土抗力計(jì)算：線彈性土反力系數(shù)法y0——承臺(tái)水平位移。

以位移控制，?。?.01m（超靜定結(jié)構(gòu)取0.006m）

以樁身強(qiáng)度控制，近似取樁頂嵌固位移計(jì)算值。BC'——承臺(tái)計(jì)算寬度。Kn(z)——地基水平抗力系數(shù)。假定其沿深度線性增長(zhǎng)，Kn(z)＝mz總的彈性抗力4、承臺(tái)底面摩阻力低承臺(tái)樁基，承臺(tái)底面以下地基土未脫離綜合群樁效應(yīng)系數(shù)ηh：考慮以上四種效應(yīng)的綜合作用第二節(jié)單樁水平承載力的確定影響樁的水平承載力因素樁：樁徑、樁的入土長(zhǎng)度、樁身剛度土：地基土的剛度荷載：靜載、循環(huán)荷載、單向荷載、多向荷載影響最大：淺層土（地面以下5~10m）一、單樁水平靜載荷試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置2、試驗(yàn)方法單向多循環(huán)加卸載法慢速連續(xù)加載法（類似于垂直靜載試驗(yàn)慢速法）單向單循環(huán)恒速水平加載法（類似于垂直靜載試驗(yàn)快速法）3、試驗(yàn)曲線水平力-時(shí)間-位移

水平力-位移

水平力-位移梯度4、臨界荷載、極限荷載臨界荷載Hcr:樁斷面受拉區(qū)混凝土退出工作前所受最大荷載H0—t—x0突變點(diǎn)前一級(jí)荷載(相同荷載增量下，出現(xiàn)比前一級(jí)明顯增大的位移增量）H0—Δx0/ΔH0第一直線段終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載極限荷載Hu——樁身材料破壞或產(chǎn)生結(jié)構(gòu)所能承受最大變形前的最大荷載H0-t-x0曲線明顯陡降，即位移包絡(luò)線向下彎曲的前一級(jí)荷載取H0-Δx0/ΔH0曲線第二直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載。5、單樁水平承載力特征值Rha1）樁身配筋率<0.65%的灌注樁——臨界荷載的75％2）鋼樁、預(yù)制樁、樁身配筋率≥0.65%的灌注樁——按變形條件控制

地面處水平位移10mm對(duì)應(yīng)荷載的75％水平位移敏感的建筑物取6mm6、基樁水平承載力特征值Rhηh：群樁效應(yīng)綜合系數(shù)二、規(guī)范推薦公式估算單樁水平承載力

（一）樁身配筋率<0.65%的灌注樁（二）預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率≥0.65%的灌注樁νx——樁身水平位移系數(shù)。

當(dāng)缺少單樁水平靜載荷試驗(yàn)資料時(shí)注意驗(yàn)算、永久荷載控制

樁身水平承載力特征值x0.8的調(diào)整系數(shù)驗(yàn)算、地震作用

樁身水平承載力特征值x1.25的調(diào)整系數(shù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第三節(jié)水平受荷樁基計(jì)算方法概述水平受荷樁基計(jì)算方法Ⅰ、靜力平衡法——?jiǎng)傂远虡稄椥缘鼗戳Ψ◤?fù)合地基反力法（p-y曲線法）線彈性地基反力法非線彈性地基反力法Ⅳ、彈性理論法建立梁的彎曲微分方程。微分方程解法有解析法、迭代法、差分法、有限單元法。極限地基反力法地基反力系數(shù)法Ⅱ、彈性地基梁法——彈性長(zhǎng)樁Ⅲ、彈塑性分析法按照作用在樁上的外力及其抗力的平衡條件來求解。不考慮樁本身的撓曲變形。類似豎向受荷樁的彈性理論法。將樁分為若干微段，根據(jù)土位移=樁位移來求解。第四節(jié)靜力平衡法簡(jiǎn)介一、極限地基反力法（極限平衡法）樁側(cè)土體處于極限平衡狀態(tài)樁受到的外荷載與土對(duì)樁的極限反力平衡

地基土反力q僅是深度z的函數(shù)，與樁身水平位移無關(guān)根據(jù)不同的土反力分布規(guī)律假定，有多種計(jì)算方法土反力直線分布、拋物線分布等基本假設(shè)HM變形土抗力q二、地基反力系數(shù)法(見沉井基礎(chǔ)計(jì)算)σZXZ0ω兩個(gè)未知數(shù)z0和ω沉井繞軸上某點(diǎn)（z0）轉(zhuǎn)動(dòng)ω角豎向地基系數(shù)C0不變，壓應(yīng)力圖形與基礎(chǔ)豎向位移圖相似C0:豎向地基系數(shù)樁側(cè)CZ：水平地基系數(shù)基礎(chǔ)底面土抗力σzx與水平位移Δx成正比壓應(yīng)力Δx=(z0－z)tgωσzx=Cz·Δx=mz·(z0－z)tgωZ0ωZΔXδ1σZXd兩個(gè)未知數(shù)z0和ω基礎(chǔ)底面處壓應(yīng)力土反力樁側(cè)基礎(chǔ)底面兩個(gè)平衡方程水平力的平衡力矩的平衡W:基底的截面模量聯(lián)立求得z0、ω,進(jìn)而求得σZX、σd/2ZΔXωδ1Z0h1hλHσZX（A、β見書）Z深度處土的水平抗力基底邊緣處土的豎向抗力離地面或最大沖刷線以下

z深度處基礎(chǔ)截面上的彎矩聯(lián)立求得z0、ω,進(jìn)而求得σZX、σd/2第五節(jié)彈性地基梁法一、水平荷載作用下

彈性長(zhǎng)樁的微分方程土體為彈性體，樁視為彈性地基上的梁建立梁的微分方程，用梁的彎曲理論求梁的內(nèi)力和位移MM+dMQQ+dQqdzpdzdzq(z)p(z)H0M0zy當(dāng)q＝0時(shí)

p為樁側(cè)土抗力k(z)：地基系數(shù)(單位面積樁側(cè)土抗力系數(shù))yn

n=1，線彈性地基反力法n≠1，非線彈性地基反力法

n≠1，

非線彈性地基反力法樁側(cè)向位移較大，按非線性關(guān)系考慮舉例日本港灣研究所提出的港研法，取n=0.5我國(guó)港口樁基規(guī)范提出NL法難以解析法或近似法求解

港研法采用由標(biāo)準(zhǔn)樁得到標(biāo)準(zhǔn)曲線和相似法則來計(jì)算實(shí)際樁的受力狀態(tài)n=1，線彈性地基反力法樁在地面處允許水平位移為0.6~1.0cm該位移范圍，近似為線性關(guān)系a、m——待定常數(shù)I——待定指數(shù)試樁，實(shí)測(cè)y和p，反算得到待定常數(shù)：?jiǎn)螀?shù)法、雙參數(shù)法目前應(yīng)用較廣的是m法單參數(shù)法m法K(z)＝mZ

線性增加K法凹形拋物線+常數(shù)c值法K(z)＝c

Z

0.5

拋物線常數(shù)法K(z)

＝K0常數(shù)K(z)與z的關(guān)系

彈性地基反力法n=1線彈性地基反力法n≠1非線彈性地基反力法單參數(shù)法雙參數(shù)法m法k法常數(shù)法C值法小結(jié)：彈性地基梁法水平荷載下微分方程二、m法（一）m值的確定（二）彈性單樁的內(nèi)力和位移計(jì)算

1、樁的彎曲微分方程及其解答 2、無量綱計(jì)算法（三）豎直對(duì)稱彈性多排樁的內(nèi)力和位移計(jì)算（四）含斜樁的彈性多排樁計(jì)算（一）m值的確定m：地基比例系數(shù)（kN/m4）pyphzhzm1m2m3m0某一層土的m值根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)或規(guī)范得到樁側(cè)樁底樁側(cè)多層土m的計(jì)算（平均值）（1）確定影響深度范圍hm彈性樁撓曲變形主要發(fā)生于地面一定深度內(nèi)取地面/沖刷線下,影響深度范圍內(nèi)hm換算m值作為整個(gè)深度范圍的m值。剛性樁hm=h(h樁基在土中的整個(gè)深度）hm=2(d+1)（d:樁的直徑）

換算前的地基系數(shù)面積=換算后的面積二層土（2）m換算——hm范圍內(nèi)抗力系數(shù)面積加權(quán)平均hmh1h2m1h1m2h1m2(h1+h2)mhmkZ三層土h≤10米，C0=10m0h>10米，C0=m0h巖石地基樁端地基m0/C0計(jì)算土質(zhì)地基不隨巖層面埋藏深度而變（查表）（二）彈性單樁的內(nèi)力和位移計(jì)算力和位移正負(fù)號(hào)規(guī)定橫向位移：順x軸正方向?yàn)檎缔D(zhuǎn)角：逆時(shí)針方向?yàn)檎祻澗兀鹤髠?cè)纖維受拉為正值橫向力：順x軸方向?yàn)檎?、樁的撓曲微分方程及解答樁頂與地面齊平，樁頂作用橫向外力M0和H0四階線性變系數(shù)齊次微分方程，冪級(jí)數(shù)解法求解利用樁頂和樁端的邊界條件，

，

H0M0zx非巖石地基/巖石地基:對(duì)應(yīng)不同的樁端邊界條件四階線性變系數(shù)齊次微分方程，冪級(jí)數(shù)表達(dá)式任意點(diǎn)樁身位移、轉(zhuǎn)角、彎矩、剪力y0、φ0、M0、H0——地面處樁的水平位移、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力

A1...D4——16個(gè)無量綱系數(shù)，根據(jù)換算深度αz查相關(guān)表格α——樁的變形系數(shù)水平受荷單樁在任意水平力和單位彎矩作用下的樁頂變形δQQ、δMQ——樁頂僅H0=1地面處樁的水平位移和轉(zhuǎn)角φ0=δMQH0=1非巖石地基y0=δQQφ0=δMMM0=1非巖石地基y0=δMQ單位水平力和單位彎矩作用下的樁頂變形非巖石地基/巖石地基:對(duì)應(yīng)不同的樁端邊界條件δQM、δMM——樁頂僅M0=1地面處樁的水平位移和轉(zhuǎn)角推導(dǎo)δQQ、δMQ、δMQ、δMM樁埋置于非巖石地基C0為樁底土的豎向地基系數(shù)I0為樁底全面積對(duì)截面重心的慣性矩I為樁的平均截面慣性矩推導(dǎo)δQQ、δMQ、δMQ、δMM樁底嵌固于巖石φ0=δMQH0=1非巖石地基y0=δQQφ0=δMMM0=1非巖石地基y0=δMQΑh≥4.0，樁端位移和轉(zhuǎn)角極小，邊界近似嵌固，非嵌巖樁公式=嵌巖樁公式無量綱計(jì)算法：通過無量綱系數(shù)，得到地面以下樁身位移及內(nèi)力的簡(jiǎn)捷計(jì)算公式Ay、By、

Aφ、Bφ無量綱系數(shù)2、無量綱計(jì)算法（1）樁頂自由，地面處作用水平力H0和力矩M08個(gè)無量綱系數(shù)，均為αh和αz的函數(shù)，可查表格——彈性長(zhǎng)樁（αh≥4.0）地面下樁身任一深度z處的內(nèi)力及位移H0M0zx（2）樁身最大彎矩的求解方法1求出各深度Z處的Mz值，繪制Z－Mz圖，從圖中求得最大彎矩及所在位置。方法2

求Qz＝0處的截面，即為最大彎矩所在位置ZMmax最大彎矩位置Zmax確定位置和大?。篫max、Mmax方法2

求Qz＝0處的截面Qz＝H0AH＋αM0BH＝0最大彎矩位置Zmax確定AH、BH有表格,制CHDH的表格,

αZ的函數(shù)由M0和H0計(jì)算CH，DH查表得αZ根據(jù)α值求得Z值——ZMmax

將代入計(jì)算公式得將代入計(jì)算公式得由查表得Am、Bm,直接用MZ公式計(jì)算最大彎矩Mmax確定方法1方法2方法3查表得Km和KHZmaxy1=y0-φ0l0+yH+ym疊加原理（3）樁頂位移計(jì)算公式因φ0逆時(shí)針為正，故式中用負(fù)號(hào)yHl0hy1MHMymM0Hy1

=y0-φ0l0+yH+ymy0、φ0

:地面處荷載M0＝Hl0+M及H0＝HyH、ym

:露出段為下端嵌固，跨度l0的懸臂梁將y0、φ0、yH、

ym

代入，得到最終表達(dá)式

樁的方程——高承臺(tái)樁基樁頂水平位移y1=y0-φ0l0+yH+ym樁身最大彎矩位置ZMmax和最大彎矩Mmax1)由計(jì)算出CH，查表得αZ,由α值即可求得Z值—ZMmax

2）方程的解————地面以下樁身任一深度Z處的內(nèi)力及位移αh≥4時(shí)HMxzH0M0樁頂自由，單樁樁頂處荷載為H、M，地面處荷載為H0，M0小結(jié)——彈性單樁的計(jì)算例4-11m10m40cm

30KN

查表

1m10m40cm

30KN

計(jì)算查表查表2、樁頂彈性嵌固

（三）豎直對(duì)稱彈性多排樁的內(nèi)力和位移計(jì)算計(jì)算基樁內(nèi)力各樁樁頂荷載Pi、Hi、Mi，與基樁的布置方式有關(guān)——單排樁和多排樁的概念HNMxzH0M0HiPiMi已知：承臺(tái)底面處合外力N、H、M求出：各樁樁頂荷載Pi、Hi、Mi按單樁方法計(jì)算多排樁：與水平力平行的平面內(nèi)，有一根以上的樁用結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法計(jì)算Hi、Mi、Pi有偏心矩單排樁：與水平力平行的平面內(nèi)，只有一根樁計(jì)算樁頂荷載（樁頂內(nèi)力）的方法已知：承臺(tái)底面處合外力N、H、M求：各樁樁頂荷載Pi、Hi、Mil0hxzβ0a0b0承臺(tái)位移(a0、b0、β0)承臺(tái)位移→樁頂位移(aibiβi)樁頂力＝樁頂位移×樁頂剛度系數(shù)樁頂合力=承臺(tái)上的外力樁頂位移

承臺(tái)位移樁頂剛度系數(shù)輸入求解樁頂合力＝承臺(tái)外力流程1、單樁樁頂剛度系數(shù)ρ1

ρ2

ρ3

ρ4

樁頂處僅產(chǎn)生單位位移樁頂處受力

ρ1bi=1ρ3ρ4βi=1ρ3ρ2ai=1軸向力橫軸向力彎矩

橫軸向力

彎矩軸向位移(bi＝1)橫軸向位移(ai＝1）轉(zhuǎn)角（β

i＝1）ρ1ρ2ρ4ρ3轉(zhuǎn)角（β

i＝1）橫軸向位移(ai＝1）ρ的計(jì)算思路利用單樁樁頂豎向沉降、樁頂水平位移及轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式令沉降、位移及轉(zhuǎn)角=1（1）ρ1的求解樁頂受軸向力而產(chǎn)生的軸向位移樁身彈性壓縮δC+樁底處地基土的沉降δKbi＝δC＋δKδC計(jì)算：應(yīng)考慮樁側(cè)土的摩阻力PZ——深度Z處的樁身軸力ξ——側(cè)摩阻力的影響系數(shù)，打入樁ξ＝2/3

鉆孔樁ξ＝1/2柱樁ξ＝1Pl0hδK計(jì)算：樁底平面處地基沉降C0：樁底平面的地基土豎向地基系數(shù)A0計(jì)算P以φ/4擴(kuò)散至樁底A0上

（φ為土的內(nèi)摩擦角）

A0

≤樁距為直徑

圓的面積①D<樁距時(shí)②D>樁距時(shí)D取樁距PA0=πD2/4σφ

/4h樁頂?shù)妮S向變形bi=δc+δK當(dāng)bi=1時(shí)，求得的P值即為ρ1（2）ρ2、ρ3、ρ4的求解ρ2——ai＝1時(shí)樁頂橫向力ρ3——ai＝1時(shí)樁頂彎矩ρ4——

βi＝1時(shí)樁頂力矩xH、xm、φm也是無量綱系數(shù)當(dāng)αh≥4時(shí)可查表4-10對(duì)于2.5≤αh<4的樁另有表格，

可在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查用承臺(tái)位移→樁頂位移(aibiβi)樁頂力＝樁頂位移×樁頂剛度系數(shù)樁頂合力＝承臺(tái)外力流程2、樁頂位移及樁頂作用力

承臺(tái)與樁剛性聯(lián)結(jié)

(1)各樁頂相對(duì)位置不變(2)樁頂轉(zhuǎn)角=承臺(tái)轉(zhuǎn)角承臺(tái)位移：a0、b0、β0樁頂位移：ai、bi、βiai＝

a

0βi＝

β0bi＝b0±xi

β0xi—第i排樁樁頂至承臺(tái)中心的水平距離1、承臺(tái)位移→樁頂位移(aibiβi)

ρ1bi=1ρ3ρ2ρ4ρ3φi=1ai=1bi＝b0+xiβ0ai＝a0βi＝β02、樁頂力＝樁頂位移×樁頂剛度系數(shù)（1）低樁承臺(tái)樁頂合力（樁頂位移*剛度系數(shù)）外力低樁承臺(tái)時(shí)——H、N、M及側(cè)面土作用高樁承臺(tái)時(shí)——H、N、M3、樁頂合力＝承臺(tái)外力

聯(lián)解上三式，得承臺(tái)位移a0、b0、β0樁頂合力＝承臺(tái)外力（2）承臺(tái)位移計(jì)算——已知承臺(tái)底面處荷載N、H、M1、求單樁樁頂剛度系數(shù)ρ1、ρ2、ρ3、ρ42、求承臺(tái)變位a0、b0、β0低樁承臺(tái)，F(xiàn)C、SC、IC≠0高樁承臺(tái)，F(xiàn)C、SC、IC=03、求各基樁樁頂力Pi、Hi、Mi4、按單樁方法求樁身內(nèi)力及位移低樁承臺(tái)，H0＝Hi、M0＝Mi

；高樁承臺(tái)，地面處樁內(nèi)力:H0

＝Hi

、M0

＝Mi＋Hil0

小結(jié)——豎直對(duì)稱彈性多排樁計(jì)算HNMHiPiMixzH0M0（四）不同承臺(tái)的約束條件1．剛性高承臺(tái)，不考慮與上部結(jié)構(gòu)共同作用（承臺(tái)是自由的）承臺(tái)自由，計(jì)算樁頂力樁頂自由，計(jì)算樁身內(nèi)力及位移不約束承臺(tái)的變形，算出來是多少就是多少承臺(tái)是自由的2．地面下的剛性低承臺(tái)（承臺(tái)不能轉(zhuǎn)動(dòng)φ0=0）用H0

及按樁頂自由計(jì)算樁身內(nèi)力和位移承臺(tái)自由，計(jì)算初始樁頂力H0樁頂φ0=0，計(jì)算樁頂彎矩M0已知樁頂H0、M0，計(jì)算樁身內(nèi)力承臺(tái)自由，計(jì)算初始樁頂力H0基于樁頂約束條件（樁頂轉(zhuǎn)角φ1=上部結(jié)構(gòu)在承臺(tái)處的轉(zhuǎn)角φ2），

反復(fù)迭代求得最終樁頂力和彎矩M0已知樁頂H0、M0，計(jì)算樁身內(nèi)力和位移3．剛性高承臺(tái)且考慮與上部結(jié)構(gòu)共同作用（承臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角已知）承臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)受上部結(jié)構(gòu)約束，即承臺(tái)或樁頂?shù)霓D(zhuǎn)角同上部結(jié)構(gòu)承臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角已知（五）樁頂與承臺(tái)鉸接時(shí)的樁頂內(nèi)力計(jì)算

（六）低承臺(tái)樁基簡(jiǎn)化計(jì)算水平力由承臺(tái)側(cè)面土承擔(dān)彎矩由樁頂豎向荷載形成的力偶承擔(dān)單向偏心雙向偏心為安全，設(shè)計(jì)時(shí)還需再進(jìn)行水平力驗(yàn)算，每根樁所受水平荷載若水平荷載較大，則不宜采用上述簡(jiǎn)化計(jì)算樁頂彎矩對(duì)基樁內(nèi)力的影響較大，不可忽略按水平受荷樁公式計(jì)算樁頂?shù)腜i、Hi、Mi樁頂作用力僅為豎向力注意（七）含斜樁的彈性多排樁計(jì)算1、樁頂位移及作用力第i排樁中每根樁的樁頂位移為：bi（沿軸線方向的軸向位移）ai

（垂直軸線方向的橫軸向位移）

βi（轉(zhuǎn)角）αi：第i根樁的傾斜角，即樁軸線與豎直線的夾角承臺(tái)底面中心受外荷載N、H、M作用，

產(chǎn)生豎向位移b0、水平位移a0及轉(zhuǎn)角β0

第i排樁中每一根樁的樁頂力為軸向力Pi、

橫軸向力Qi、彎矩Miρ1、ρ2、ρ3、ρ4計(jì)算同豎直樁解出a0、b0、β0后，即可求出任意樁樁頂?shù)腜i、Qi、Mi值利用單樁方法求出樁的內(nèi)力與位移承臺(tái)位移的計(jì)算2、承臺(tái)位移計(jì)算γba

、γbb……九個(gè)系數(shù)為樁群剛度系數(shù)分別為承臺(tái)產(chǎn)生單位水平位移（ao

＝1）單位豎向位移（bo=1）繞坐標(biāo)原點(diǎn)產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角（βo=1）時(shí)，求a0、b0、β0：結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法，沿承臺(tái)底面取隔離體（如圖）。承臺(tái)作用力平衡條件，ΣN＝0，ΣH＝0，ΣM＝0（對(duì)O點(diǎn)取矩）若算出這些剛度系數(shù)，則解上述方程，就可得到a0、b0、β0剛度系數(shù)的計(jì)算（低承臺(tái)，要考慮承臺(tái)側(cè)面土的作用）所有樁頂對(duì)承臺(tái)作用的豎向反力之和、水平反力之和、反彎矩之和。承臺(tái)產(chǎn)生單位水平位移(ao＝1)時(shí)，所有樁頂對(duì)承臺(tái)作用的豎向反力之和γba水平反力之和γaa反彎矩之和γβa承臺(tái)產(chǎn)生單位豎向位移(bo＝1)時(shí)，所有樁頂對(duì)承臺(tái)作用的豎向反力之和γbb水平反力之和γab反彎矩之和γβb承臺(tái)繞坐標(biāo)原點(diǎn)產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角(βo=1)時(shí)，所有樁頂對(duì)承臺(tái)作用的豎向反力之和γbβ水平反力之和γaβ反彎矩之和為γββ

三、雙參數(shù)法

雙參數(shù)：m，n1、雙參數(shù)的概念2、求解

(1)微分方程的解析解

第六節(jié)p-y曲線法（復(fù)合地基反力法）橋臺(tái)、橋墩等樁基結(jié)構(gòu)物水平位移較小，樁上荷載與位移呈線性關(guān)系采用線性彈性地基反力法求解港口、海洋工程中，棧橋、碼頭采用鋼樁的靠船墩等允許樁頂有較大水平位移，甚至樁頂產(chǎn)生較大的水平位移來吸收水平撞擊能量荷載與位移非線性，除采用非線性彈性地基反力法外，還常用復(fù)合地基反力法（或稱彈塑性分析法）一、土反力p與樁的撓曲變形y試樁表明，樁在水平力作用下樁身任一點(diǎn)處的樁側(cè)土壓力p與該點(diǎn)處樁身撓度y之間的關(guān)系，是非線性的特別是樁身側(cè)移大于1cm時(shí)，更為顯著p-y曲線非線性不同深度處不同近似分為彈性區(qū)和塑性區(qū)采用復(fù)合地基反力法沿樁泥面下若干深度處的p-y曲線彈性長(zhǎng)樁樁頂受到水平荷載后，樁附近的土從地表面開始屈服，塑性區(qū)逐漸向下擴(kuò)展。復(fù)合地基反力法塑性區(qū)極限地基反力，彈性區(qū)彈性地基反力根據(jù)塑性區(qū)與彈性區(qū)邊界上的連續(xù)條件求樁的水平抗力塑性區(qū)與彈性區(qū)水平地基反力分布的不同假設(shè)，有長(zhǎng)尚法、竹下法、布羅姆斯法、斯奈特科法以及p-y曲線法P-y曲線法P-y曲線法復(fù)合地基反力法廣義上，都稱為p-y曲線法。Matlock、Reese-Cox根據(jù)實(shí)測(cè)及試驗(yàn)提出較符合實(shí)際的p-y曲線，被美國(guó)海洋結(jié)構(gòu)規(guī)范所選用，并稱為p-y曲線法。p-y曲線法：特指該類建立在實(shí)測(cè)及試驗(yàn)基礎(chǔ)上的p-y曲線用于分析基本思想沿樁深度方向?qū)吨芡翍?yīng)力應(yīng)變關(guān)系用一組曲線來表示，即p-y曲線二、p-y曲線確定方法最好：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沿樁的入土深度實(shí)測(cè)出土反力和樁的撓度，但較困難《港口工程樁基規(guī)范》：將試樁資料與標(biāo)準(zhǔn)樁數(shù)值對(duì)比，通過相似比原則推算測(cè)試樁的p-y曲線常用方法：土工試驗(yàn)推測(cè)土體應(yīng)力應(yīng)變——p-y曲線Skempton：基礎(chǔ)沉降問題，發(fā)現(xiàn)荷載沉降曲線和粘性土室內(nèi)三軸不排水壓縮試驗(yàn)應(yīng)力一應(yīng)變曲線存在相關(guān)性。McClelland和Focht：現(xiàn)場(chǎng)水平力試樁資料，發(fā)現(xiàn)類似關(guān)系——室內(nèi)三軸試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試樁存在著如下關(guān)系y50——樁周土達(dá)極限水平土抗力之半時(shí)，相應(yīng)樁的側(cè)向水平變形(mm)；ρ——相關(guān)系數(shù)，一般取2.5ε50——三軸試驗(yàn)中最大主應(yīng)力差一半時(shí)的應(yīng)變值對(duì)飽和度較大的軟粘土，可取無側(cè)限抗壓強(qiáng)度一半的應(yīng)變值無試驗(yàn)資料時(shí)，ε50可按下表采用d——樁徑或樁寬(mm)ε50值因此他們建議：在地基上每隔一定深度取樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)根據(jù)土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，求出相應(yīng)深度p—y曲線Matlock等人：樁側(cè)橫向地基反力與不排水三軸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系加以引伸經(jīng)驗(yàn)地提出接近實(shí)際的p－y關(guān)系，被美國(guó)石油協(xié)會(huì)制定的海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范API-RP-2A所選用，稱為p-y曲線法。也是我國(guó)《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012）采用的方法。（一）黏性土的p-y曲線Cu>96kPa的硬黏士，試樁資料繪制p-y線。Cu≤96kPa的黏性土，其p-y曲線可按下列規(guī)定確定1、靜荷載作用下（1）樁側(cè)極限水平土抗力標(biāo)準(zhǔn)值PUzr—土的極限水平抗力轉(zhuǎn)折點(diǎn)的深度(m)Cu—原狀粘性土不排水抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)γ—土的重度(KN／m)ζ—系數(shù)，一般取0.5d—樁徑或樁寬(m)（2）樁周土達(dá)極限反力一半時(shí)的相應(yīng)變形（3）確定p-y曲線

y50——樁周土達(dá)極限水平土抗力之半時(shí)，相應(yīng)樁的側(cè)向水平變形(mm)

ρ——相關(guān)系數(shù)，一般取2.5

ε50——三軸試驗(yàn)中最大主應(yīng)力差一半時(shí)的應(yīng)變值

d——樁徑或樁寬(mm)2、循環(huán)荷載作用下，p-y曲線按下表確定(略）循環(huán)荷載下的p—y值（二）砂性土的p-y曲線砂土極限水平土抗力標(biāo)準(zhǔn)值C1、C2、C3——系數(shù)兩式相等，得淺層土與深層土分界深度zrC1,C2,C3p—y曲線A——計(jì)算系數(shù)；K——土抗力的初始模量，查圖1-水上2-水下

k循環(huán)荷載A=0.9靜載A=3-0.8H/D>0.9（三）水平力作用下群樁的p—y曲線在受荷方向樁排中中后樁在同等樁身變位條件下，所受到的土反力較前樁為小。其差值隨樁距加大減少(當(dāng)s/d≥8時(shí)，前后樁的p—y曲線基本相近)隨泥面下深度加大而減少(泥面下深度z≥10d

時(shí),前后樁p-y曲線也基本相近)我國(guó)港工樁基規(guī)范規(guī)定在水平力作用下，群樁中樁的中心距<8倍樁徑，樁的入土深度<10倍樁徑以內(nèi)的樁段，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)；距荷載作用點(diǎn)最遠(yuǎn)的樁按單樁計(jì)算，其余各樁應(yīng)考慮群樁效應(yīng)p—y曲線土抗力p在無試驗(yàn)資料時(shí)，對(duì)于粘性土可按下式計(jì)算土抗力的折減系數(shù)：土抗力的折減系數(shù)三、樁的內(nèi)力和變形的計(jì)算p-y曲線法屬于彈性地基梁法，求解梁的微分方程得到樁身內(nèi)力及位移地基土反力與位移關(guān)系為p-y曲線（非線性）解析法求解樁的彎曲微分方程困難，一般采用迭代法和有限差分求解p-y曲線復(fù)雜，無法將其函數(shù)式代入直接計(jì)算，采用試算迭代來逼近p-y關(guān)系按m法計(jì)算假定初始m*值，按m法計(jì)算z深度處y值由p-y曲線查p值，計(jì)算m*值（m*＝p/zy），m假定?=m計(jì)算若

≠，上步計(jì)算m*值作為新的假定值，計(jì)算新的m*值迭代，直至m假定值=m計(jì)算值最終m*值按m法計(jì)算樁身內(nèi)力和位移p-y曲線表示（一）迭代法Hy假設(shè)y計(jì)算（二）有限差分法樁身劃分單元，對(duì)每個(gè)點(diǎn)以差分式近似代替微分方程的導(dǎo)數(shù)式微分方程

代數(shù)差分方程組解方程組，得到樁身各點(diǎn)的轉(zhuǎn)角、彎矩M、剪力Q及土反力p導(dǎo)數(shù)式與差分式的對(duì)應(yīng)關(guān)系樁劃分單元，令h=L/n梁的微分方程用差分形式表示m為任一計(jì)算點(diǎn)（分段點(diǎn)）m=0,1…n得到n+1個(gè)方程有y-2,y-1,y0，y1,…yn,yn+1,yn+2,共n+5個(gè)未知量根據(jù)樁頂樁底邊界條件得出另外四個(gè)附加方程用矩陣法聯(lián)立求解邊界條件：αh≥4的長(zhǎng)樁樁頂，剪力H0及彎矩M0樁底，剪力和彎矩為零n+5個(gè)方程求解n+5個(gè)y值：y-2,y-1,y0…yn,yn+1,yn+2求解需預(yù)先假定土反力模量Es沿樁身的分布每一個(gè)計(jì)算點(diǎn)m假定一個(gè)Esm值，然后解方程求出ym由ym值查p-y曲線，得pm值，從而得出新的Esm值（Es=b1·p/y）重復(fù)上述過程迭代，直到假定的與計(jì)算的Esm接近時(shí)為止當(dāng)求出樁身各點(diǎn)撓度后，可用差分形式求出任一點(diǎn)處轉(zhuǎn)角φm、彎矩Mm、剪力Qm和土反力pm。轉(zhuǎn)角彎矩剪力地基土反力四、p—y曲線法的計(jì)算參數(shù)及對(duì)樁的彎矩和變形的影響p-y曲線法是否能真實(shí)反映樁的實(shí)際工作狀態(tài)依賴于p-y曲線線型是否合理重要的是計(jì)算參數(shù)的合理正確選用p-y曲線法分析時(shí)，對(duì)y0和Mmax影響最大的是土的力學(xué)指標(biāo)極限主應(yīng)力一半時(shí)的應(yīng)變值ε50粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu砂性土的內(nèi)摩擦角φ和相對(duì)密度Dr各種計(jì)算參數(shù)對(duì)y0

和Mmax的影響是不相同的：1、黏性土y0MmaxCu顯著顯著ε50更顯著顯著土的重度（荷載較大除外）可忽略（例外，荷載較大）可忽略EI和d明顯不大相關(guān)系數(shù)ρ較大較小2、砂性土y0Mmaxφ

顯著顯著土的重度γ（荷載較大除外）影響比φ小影響比φ小p-y曲線的初始斜率較小較小EI顯著忽略復(fù)合地基反力法能如實(shí)把地基非彈性性質(zhì)及由地表面開始的進(jìn)行性破壞現(xiàn)象反映到樁的計(jì)算中為實(shí)現(xiàn)計(jì)算，對(duì)地基性質(zhì)進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬（P-Y曲線）數(shù)學(xué)模擬化是否合適必須進(jìn)行迭代計(jì)算（計(jì)算機(jī)）是此法存在的兩點(diǎn)問題對(duì)承受反復(fù)荷載（循環(huán)），在地基中產(chǎn)生較大應(yīng)變時(shí)（如海洋結(jié)構(gòu)物樁基），應(yīng)采用p－y曲線。*回顧橫向受荷樁基的計(jì)算方法Ⅰ、靜力平衡法——常用于剛性短樁的計(jì)算極限地基反力法（極限平衡法）地基反力系數(shù)法彈性地基反力法復(fù)合地基反力法（p-y曲線法）線彈性地基反力法非線彈性地基反力法Ⅳ、彈性理論法建立梁的彎曲微分方程微分方程解法有解析法、迭代法、差分法、有限單元法。彈性地基反力法有解析解復(fù)合地基反力法的p-y函數(shù)復(fù)雜，一般不可用解析法Ⅱ、彈性地基梁法——常用于彈性長(zhǎng)樁的計(jì)算Ⅲ、彈塑性分析法按照作用在樁上的外力及其抗力的平衡條件來求解。不考慮樁本身的撓曲變形。類似豎向受荷樁的彈性理論法，即根據(jù)土位移和樁位移相等來求解。單參數(shù)雙參數(shù)第七節(jié)彈性理論法簡(jiǎn)介樁埋置于各向同性半無限彈性體中土的彈性系數(shù)：常數(shù)、隨深度按某種規(guī)律變化（Es、μs）明特林方程計(jì)算樁段中心處的樁周土位移，方程1細(xì)長(zhǎng)桿（樁）的撓曲方程求得樁的位移，有限差分式表達(dá)，方程2土位移=樁位移，求解聯(lián)立方程Poulos，H.G.＆Davis，E.H.(1980年）獲得了樁頭位移y0和轉(zhuǎn)角φ0的計(jì)算公式明特林方程

樁頂自由樁頂彈性嵌固彈性理論法的缺點(diǎn)：Es值的確定比較困難有助于對(duì)樁土性狀的進(jìn)一步探索由參數(shù)解可較方便地查得樁尺寸、樁剛度和土的壓縮性等因素對(duì)橫向承載樁性狀的影響。第八節(jié)提高樁基水平承載力的措施影響基樁水平承載力的因素較多，但基樁橫向變形往往控制樁的水平承載力。只有樁的變形為上部結(jié)構(gòu)允許時(shí)，樁土體系抗力才可能作為設(shè)計(jì)承載能力。提高樁的承載力，必須提高約束樁基結(jié)構(gòu)橫向變形的能力，即保證樁土體系具有一定的剛度和強(qiáng)度。（一）提高樁的剛度和強(qiáng)度樁抗彎剛度與材料彈性模量、截面慣性矩有關(guān)采用較高標(biāo)號(hào)混凝土采用較大樁徑鋼筋混凝土樁的開裂將嚴(yán)重影響基樁的剛度和強(qiáng)度

控制開裂，較高配筋率、較小直徑主筋鋼管樁隨著鋼號(hào)不同，彈性模量和抗拉強(qiáng)度雖有不同，但差別不如混凝土樁大鋼管樁內(nèi)充填素混凝土，尤其是樁的上段部分合理選擇樁徑及布置基樁縱向鋼筋樁徑越大，截面慣性矩越大

基樁縱向鋼筋的重心離樁軸心越遠(yuǎn)，抵抗水平荷載能力越大。

（二）樁基的構(gòu)造措施1、采用剛度較大的承臺(tái)座板，改善樁頂約束條件樁頂與承臺(tái)剛性連接時(shí)，嵌固產(chǎn)生的負(fù)彎矩將抵消一部分水平荷載引起的正彎矩使水平位移減小，群樁承載力提高2、保證樁接頭剛度打入樁接頭應(yīng)采用可靠的剛性構(gòu)造3、加大樁身上部8d－12d范圍內(nèi)樁徑地面下幾個(gè)樁徑范圍內(nèi)樁身彎矩值最大（三）提高樁周士抗力主要影響范圍：地面以下深度3－4倍樁徑范圍內(nèi)1、圍繞樁身開挖深3～4d圓形坑，填以級(jí)配砂石或灰土等低壓縮性材料并夯實(shí)，或?qū)秱?cè)土挖除澆注素混凝土2、低樁承臺(tái)承臺(tái)外側(cè)回填土可采用灰土或爐渣、砂石等材料，分層夯實(shí)3、增加承臺(tái)底摩阻力不存在土與承臺(tái)底脫空的低承合樁基，在基底表層夯填10cm左右碎石墊層思考題1、彈性樁和剛性樁如何區(qū)分？2、橫向受荷樁的群樁效應(yīng)有哪些因素影響？3、彈性理論法的m法是什么？4、p-y曲線法和彈性理論法的區(qū)別？5、提高基樁水平承載力的措施有哪些？樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算第一章緒論1第二章豎向受荷樁基的承載力2第三章豎向受荷樁基的沉降3第四章水平受荷樁基的承載力與位移4第五章樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法（一般步驟、高層建筑樁基、橋梁樁基、樁基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)）5第六章復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)6第七章抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算7*第八章樁基施工與檢測(cè)8目錄CONTENTS本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容樁基計(jì)算理論豎向受荷樁基（承載力與沉降）水平向受荷樁基（承載力與位移）樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)非常規(guī)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)*樁基施工及檢測(cè)靜載荷試驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法靜力計(jì)算法靜力觸探等原位測(cè)試動(dòng)力法極限平衡理論法群樁效率系數(shù)法承載力單樁群樁沉降荷載傳遞法彈性理論法剪切變形傳遞法簡(jiǎn)化計(jì)算方法承載力靜載荷試驗(yàn)法規(guī)范推薦公式內(nèi)力和位移靜力平衡法（極限地基反力法）彈性地基梁法（彈性地基反力法）p-y曲線法（彈塑性地基反力法）彈性理論法實(shí)體深基礎(chǔ)法明德林-蓋德斯法豎向受荷樁基水平向受荷樁基Review樁基計(jì)算理論第五章樁基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法第一節(jié)概述第二節(jié)樁基設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟和方法第三節(jié)高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)第四節(jié)橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)第五節(jié)樁基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)與計(jì)算第六節(jié)設(shè)計(jì)算例第一節(jié)概述一、常規(guī)設(shè)計(jì)荷載主要由基樁承擔(dān)樁數(shù)根據(jù)基樁容許承載力確定樁距<6d，一般為3～4d且較均勻布樁各基樁的截面和長(zhǎng)度基本相同本章依據(jù)的工程規(guī)范《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）《鐵路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-2005）二、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法

（課本第6頁）極限狀態(tài)設(shè)計(jì)承載力極限狀態(tài)（Ultimatelimitstate/ULS）樁基達(dá)到最大承載能力、整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形樁基達(dá)到建筑物正常使用所規(guī)定的變形限值正常使用極限狀態(tài)（Serviceabilitylimitstate/SLS）承載能力計(jì)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算1、豎向和水平向承載力計(jì)算2、樁身和承載結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算3、軟弱下臥層驗(yàn)算4、坡地、岸邊整體穩(wěn)定性驗(yàn)算5、抗浮、抗拔樁基，基樁和群樁抗拔承載力驗(yàn)算6、抗震設(shè)防區(qū)的抗震承載力驗(yàn)算承載力極限狀態(tài)（Ultimatelimitstate/ULS）樁基沉降計(jì)算1、設(shè)計(jì)甲級(jí)的非嵌巖樁和非深厚堅(jiān)硬持力層的建筑樁基2、設(shè)計(jì)乙級(jí)的體形復(fù)雜、荷載分布顯著不均勻或樁端平面以下存在軟弱下臥層3、軟土地基多層建筑減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)水平受荷樁，計(jì)算水平位移驗(yàn)算樁和承載正截面的抗裂和裂縫寬度正常使用極限狀態(tài)（Serviceabilitylimitstate/SLS）注意荷載取值荷載效應(yīng)抗力確定樁數(shù)和布樁（承載力）標(biāo)準(zhǔn)組合特征值樁基沉降和水平變形準(zhǔn)永久組合地震、風(fēng)載下的水平變形地震、風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)組合坡地附近的樁基整體穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)組合結(jié)構(gòu)承載力、確定尺寸和配筋基本組合承臺(tái)和樁身裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)組合/準(zhǔn)永久組合第二節(jié)樁基設(shè)計(jì)計(jì)算的

一般步驟和方法（1）荷載不超過地基的承載能力（2）變形小于容許值（3）結(jié)構(gòu)（承臺(tái)和樁身）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐久性1、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（驗(yàn)算內(nèi)容）2、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容樁基設(shè)計(jì)樁基類型、截面及樁長(zhǎng)樁數(shù)及平面布置、承臺(tái)底面尺寸樁身結(jié)構(gòu)及承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樁基計(jì)算（驗(yàn)算）承載力驗(yàn)算變形驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算要求及內(nèi)容定值設(shè)計(jì)法概率極限設(shè)計(jì)法七、樁與承臺(tái)的連接八、承臺(tái)與承臺(tái)的連接樁基設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟和方法一、樁型的選擇和基樁幾何尺寸的確定二、確定單樁承載力特征值三、確定樁數(shù)和平面布置、承臺(tái)底面尺寸五、樁身強(qiáng)度驗(yàn)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六、承臺(tái)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算四、地基驗(yàn)算

承載力驗(yàn)算—基樁、軟弱下臥層承載力沉降驗(yàn)算設(shè)計(jì)確定樁的類型和幾何尺寸確定單樁承載力確定樁數(shù)及樁的平面布置、承臺(tái)底面尺寸

計(jì)算驗(yàn)算地基驗(yàn)算（1）基樁承載力計(jì)算（2）承載力驗(yàn)算（基樁承載力驗(yàn)算、樁基軟弱下臥層驗(yàn)算）（3）沉降驗(yàn)算樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算（已學(xué)√）（已學(xué)√）（已學(xué)√）一、樁型的選擇和基樁幾何尺寸的確定綜合比較各類樁的特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的樁型結(jié)構(gòu)荷載性質(zhì)地層情況施工工藝設(shè)備、施工隊(duì)伍水平和經(jīng)驗(yàn)等條件環(huán)境影響

（一）樁型的選擇（1）沉樁難易（2）振動(dòng)和噪聲（3）擠土效應(yīng)（4）施工應(yīng)力及造價(jià)（5）質(zhì)量穩(wěn)定性有效樁長(zhǎng)：地基計(jì)算（承載力和沉降計(jì)算）設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)：樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算入土深度有效樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)5～10cm1.3～1.5b（二）基樁幾何尺寸確定包括樁長(zhǎng)、截面尺寸持力層埋深及承臺(tái)底面埋深選擇堅(jiān)實(shí)土層作為持力層樁端全斷面進(jìn)入持力層深度

粘性土、粉土不宜小于2d砂土不宜小于1.5d碎石類土不宜小于1d存在軟弱下臥層，硬持力層埋深不宜小于3d硬持力層較厚、施工條件許可埋深達(dá)到樁端阻力臨界深度嵌巖樁的最佳嵌巖深度h=(3～6)d從結(jié)構(gòu)要求及方便施工來擬定承臺(tái)埋深結(jié)構(gòu)方面，承臺(tái)底標(biāo)高=承臺(tái)頂標(biāo)高+承臺(tái)厚度厚度驗(yàn)算見承臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)容樁長(zhǎng)確定根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)和樁型選取截面尺寸主要考慮因素：成樁工藝和建筑物荷載情況樁截面尺寸的確定鉆孔灌注樁：直徑500，800mm鋼筋混凝土預(yù)制樁：邊長(zhǎng)350~500mm高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁：直徑400~500mm（抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)禁用）超高層（高度>100m）,采用更大直徑的鉆孔灌注樁和鋼管樁上海環(huán)球金融中心：直徑700mm鋼管樁金茂大廈：直徑914mm鋼管樁上海中心：直徑1m后注漿鉆孔樁上海地區(qū)建筑樁基常見樁型及截面尺寸二、確定單樁承載力特征值Ra

（單樁容許承載力）靜載荷試驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法靜力計(jì)算法其它原位測(cè)試靜力觸探

(√)(√)高應(yīng)變動(dòng)測(cè)等確定單樁承載力方法(√)（一）豎向靜載荷試驗(yàn)單樁s-lgt曲線lgt(min)Q－s曲線陡降型Q－s曲線明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載s－lgt曲線尾部明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載值Q－s曲線緩變型取s＝40～60mm對(duì)應(yīng)的荷載單樁極限承載力確定

單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（二）經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法單樁極限承載力特征值——單樁容許承載力承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算方法到達(dá)破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大荷載。單樁極限承載力單樁容許承載力（承載力特征值）/承載力設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)時(shí)考慮一定的安全度而取用的承載力值。兩類驗(yàn)算方法荷載、承載力、變形參數(shù)的實(shí)測(cè)值是具有變異性和不確定性的隨機(jī)變量荷載承載力定值標(biāo)準(zhǔn)組合特征值/容許值=標(biāo)準(zhǔn)值/安全系數(shù)概率基本組合設(shè)計(jì)值=標(biāo)準(zhǔn)值/分項(xiàng)系數(shù)三、確定樁數(shù)及其平面布置、

承臺(tái)底面尺寸(一）樁數(shù)確定豎向軸心、偏心荷載作用下樁數(shù)估算G——樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土的自重標(biāo)準(zhǔn)值（地下水位以下部分扣除水的浮力）Ra

——單樁承載力特征值

μ

——考慮偏心荷載等因素而增加樁數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，

可取μ=1.0～1.2

未定承臺(tái)尺寸時(shí)，暫不計(jì)G，在樁基驗(yàn)算時(shí)再計(jì)算G

常規(guī)樁距為（3～4）d。具體見規(guī)范（二）樁的中心距（三）樁群的平面布置布置原則1、樁群形心與長(zhǎng)期荷載重心重合

受水平力和力矩較大方向有較大的抵抗矩2、樁箱(筏)基礎(chǔ)，考慮優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力條件樁箱基礎(chǔ)，宜將樁布置于墻下帶梁的樁筏基礎(chǔ)，宜將樁布置于梁下布置形式行列式(方形或矩形網(wǎng)格)梅花式(三角形網(wǎng)格)（四）承臺(tái)底面尺寸邊樁中心距離承臺(tái)邊緣不小于一倍樁徑（或邊長(zhǎng)）邊樁外邊緣至承臺(tái)邊緣距離應(yīng)不小于150mm由以上初步確定的樁數(shù)、樁距及布置方式，即可確定承臺(tái)的底面尺寸。dd≥150驗(yàn)算內(nèi)容四、地基驗(yàn)算

（一）計(jì)算基樁承載力

（二）承載力驗(yàn)算

（基樁承載力驗(yàn)算、樁基軟弱下臥層驗(yàn)算）

（三）沉降驗(yàn)算五、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算六、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算四、地基驗(yàn)算基樁：群樁基礎(chǔ)中一根樁復(fù)合基樁：考慮承臺(tái)效應(yīng)的基樁fak—承臺(tái)底1/2寬度深度范圍(≤5m）內(nèi)地基土承載力特征值A(chǔ)c—基樁所對(duì)應(yīng)分配的承臺(tái)底與土接觸的凈面積不考慮承臺(tái)作用時(shí)，R=Ra當(dāng)承臺(tái)底面以下是軟土、欠固結(jié)土、濕陷性黃土等(一）基樁承載力特征值R計(jì)算復(fù)合基樁承載力特征值《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》規(guī)定《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》單樁承載力特征值——單樁容許承載力不考慮承臺(tái)效應(yīng)群樁效應(yīng)問題由群樁承載力驗(yàn)算來反映(二）樁基承載力驗(yàn)算1、基樁承載力驗(yàn)算（1）軸心荷載作用下

Nk

——荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，基樁所受豎向力

Fk

——荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，作用于承臺(tái)頂?shù)呢Q向荷載

Gk——土自重標(biāo)準(zhǔn)值驗(yàn)算要求R——基樁（或復(fù)合基樁）承載力特征值（樁頂作用效應(yīng)驗(yàn)算）（2）偏心荷載作用下Nik——偏心荷載下，任一基樁所受的豎向力Mxk,Myk——荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，承臺(tái)底對(duì)樁群形心X、Y軸力矩

Xi,Yi——第i

根基樁到Y(jié)、X軸的距離驗(yàn)算要求當(dāng)Nkmin<0時(shí)，需驗(yàn)算抗拔承載力XiYXMY（3）水平承載力驗(yàn)算驗(yàn)算要求按簡(jiǎn)化方法計(jì)算樁頂反力問題：彎矩由軸力提供不考慮樁頂自身的轉(zhuǎn)角和彎矩對(duì)應(yīng)條件：樁頂水平荷載較小，承臺(tái)剛度無限大（無共同作用）2、群樁軟弱下臥層承載力驗(yàn)算軟弱下臥層定義樁端以下地基承載力<1/3持力層承載力，樁基沖破硬持力層的沖剪破壞驗(yàn)算原則附加應(yīng)力+土自重應(yīng)力<軟臥層承載力特征值位置：軟臥層頂面基底附加壓力P0P0向下擴(kuò)散：軟弱層頂?shù)母郊討?yīng)力σZ附加應(yīng)力計(jì)算等效實(shí)體深基礎(chǔ)FGGfθA0Az0zLtQsθP0σZ軟弱層頂:附加應(yīng)力+自重應(yīng)力<軟土承載力特征值（深度修正）軟弱下臥層進(jìn)入臨界狀態(tài)前，基樁側(cè)阻平均值已接近極限傳遞至樁端平面的荷載，為扣除實(shí)體基礎(chǔ)外表面總極限側(cè)阻力的3/4，而非1/2總極限側(cè)阻力（1/2為安全系數(shù)）（三）樁基沉降計(jì)算1、等代墩基法——國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》

簡(jiǎn)化計(jì)算方法等代墩基法（實(shí)體深基礎(chǔ)）彈性理論應(yīng)力解法（蓋徳斯公式）適用sa<6d樁基礎(chǔ)（1）樁基礎(chǔ)視為實(shí)體基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋深——樁端基礎(chǔ)尺寸——取承臺(tái)底面積基底P0——取承臺(tái)底面P0（2）按淺基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法計(jì)算沉降SS′按淺基礎(chǔ)分層總和法計(jì)算的沉降ψ為樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)p0zi-1zizn

z（3）引入樁基等效沉降系數(shù)ψe淺基礎(chǔ)應(yīng)力計(jì)算公式布辛奈斯克解（荷載作用在半無限體表面）樁基——深基礎(chǔ)，布辛奈斯克解使計(jì)算結(jié)果偏大很多。均質(zhì)土中剛性承臺(tái)群樁的沉降數(shù)值解明特林解（荷載作用在半無限體內(nèi)部）樁土變形協(xié)調(diào)，略去樁身壓縮應(yīng)用廣義鏈桿法減少樁土系統(tǒng)的未知變量樁端以下土中應(yīng)力計(jì)算仍采用布辛奈斯克解，但引入修正系數(shù)

e（二）彈性理論應(yīng)力解法1、基本原理（1）分層總和法，附加應(yīng)力作用位置——樁端（2）應(yīng)力計(jì)算方法非等代墩基，

各基樁在樁端平面以下土中產(chǎn)生的附加應(yīng)力進(jìn)行疊加應(yīng)力計(jì)算——明德林應(yīng)力解上海地基基礎(chǔ)規(guī)范DGJ-11-2010p0zi-1zizn

z（2）群樁荷載下地基土中豎向附加應(yīng)力的計(jì)算k為樁數(shù)；σZj為第j根樁產(chǎn)生的土中附加應(yīng)力（3）分層總和法計(jì)算樁端平面以下土的壓縮量σZi為群樁荷載在基礎(chǔ)中心點(diǎn)以下i土層中點(diǎn)處的豎向附加應(yīng)力。（4）乘以樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψm計(jì)算步驟（1）單樁荷載下地基土中豎向附加應(yīng)力的計(jì)算n為計(jì)算分層數(shù)；（α樁端荷載分擔(dān)比）五、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算（一）材料強(qiáng)度驗(yàn)算單樁抗壓承載力（二）樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ⅰ、預(yù)制樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）吊運(yùn)（2）沉樁（3）構(gòu)造要求Ⅱ、灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）豎向軸心受壓樁（2）受水平荷載較大的樁、抗拔樁、嵌巖端承樁（一）材料強(qiáng)度驗(yàn)算單樁抗壓承載力軸心受壓鋼筋混凝土樁承載力Φ——穩(wěn)定系數(shù)不考慮壓曲影響時(shí)（如低樁承臺(tái)）取1.0；考慮壓曲影響時(shí)（如高樁承臺(tái)、樁周為可液化土等），取值參照規(guī)范φc——基樁混凝土施工工藝系數(shù)預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁取0.9干作業(yè)非擠土灌注樁取0.85泥漿護(hù)壁和套管護(hù)壁非擠土灌注樁、部分?jǐn)D土灌注樁、擠土灌注樁取0.7～0.8軟土地區(qū)擠土灌注樁取0.6考慮施工和使用階段各種最不利受力狀態(tài)預(yù)制樁，吊運(yùn)和沉樁過程中的內(nèi)力起到控制作用灌注樁，施工結(jié)束后才成樁，由使用荷載確定（二）樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ⅰ、預(yù)制樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最不利受力狀況：吊運(yùn)和錘擊沉樁吊運(yùn)過程：受力狀態(tài)與梁相同起吊和運(yùn)輸：兩支點(diǎn)（樁長(zhǎng)L<18m）或三支點(diǎn)（樁長(zhǎng)L>18m）打樁架下豎起：一點(diǎn)吊立吊點(diǎn)設(shè)置：樁身在自重下正負(fù)彎矩相等（1）吊運(yùn)兩吊點(diǎn)q—樁單位長(zhǎng)度的自重l—為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)k—?jiǎng)恿ο禂?shù)，吊運(yùn)中可能受到?jīng)_撞和振動(dòng)，一般取k=1.5按吊運(yùn)中引起的內(nèi)力對(duì)樁身配筋進(jìn)行驗(yàn)算樁的配筋起決定作用一吊點(diǎn)（2）沉樁沉樁方法：錘擊法、靜力壓樁法靜力壓樁：不驗(yàn)算沉樁中應(yīng)力<運(yùn)輸和使用階段應(yīng)力錘擊法：樁身結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算沉樁產(chǎn)生應(yīng)力波傳遞，樁身受到錘擊壓、拉應(yīng)力反復(fù)作用一級(jí)建筑樁基，有抗裂要求、腐蝕性土中打入預(yù)制混凝土樁，鋼樁錘擊壓應(yīng)力<樁材的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值錘擊拉應(yīng)力值<樁身材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（錘擊壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的計(jì)算見樁基規(guī)范）（3）構(gòu)造要求主筋：沿樁長(zhǎng)均勻分布，

一般設(shè)4根（截面邊長(zhǎng)a<300mm）或8根（a=350～550mm）

直徑14～25mm。截面尺寸：普通，邊長(zhǎng)≥200mm，預(yù)應(yīng)力，邊長(zhǎng)≥350mm

混凝土強(qiáng)度等級(jí)：普通≥C30，預(yù)應(yīng)力≥C40

混凝土保護(hù)層厚度：≥30mm配筋率：普通≥0.8%，靜壓法≥0.6%

箍筋：直徑6～8mm，間距≤200mm《全國(guó)通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集——預(yù)制鋼筋混凝土方樁》、《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》配筋均已按樁在吊運(yùn)、運(yùn)輸、就位過程產(chǎn)生的最大內(nèi)力進(jìn)行強(qiáng)度和抗裂度驗(yàn)算，且已滿足構(gòu)造要求。注意樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％時(shí)起吊，100％時(shí)運(yùn)輸不能滿足時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況驗(yàn)算配筋Ⅱ、灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主筋主筋水平：≥Φ8@12mm抗壓/抗拔：≥Φ6@12mm，凈距≥60mm配筋率樁身直徑300~2000mm，配筋率0.65%~0.2％配筋長(zhǎng)度端承樁，坡地岸邊樁，抗拔樁：通長(zhǎng)配筋d>600mm摩擦樁，≥2/3樁長(zhǎng)水平荷載，≥4.0/α（α為樁的變形系數(shù)）地震作用：穿過可液化/軟弱土層，進(jìn)入穩(wěn)定土層長(zhǎng)度（計(jì)算）碎石、礫、粗中砂、密實(shí)粉土、堅(jiān)硬黏土：≥2~3d其它非巖石土：≥4~5d負(fù)摩擦樁：穿過軟弱土層進(jìn)入穩(wěn)定土層，進(jìn)入深度≥2~3d滿足抗壓強(qiáng)度和計(jì)算要求時(shí)，只需按構(gòu)造要求配筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)：≥C25主筋混凝土保護(hù)層厚度：≥35mm水下灌注混凝土樁保護(hù)層厚度：≥50mm

為保證樁頭具有設(shè)計(jì)強(qiáng)度，施工時(shí)應(yīng)超灌50cm以上，

以除掉混凝土澆注面處浮漿層。箍筋Φ6～8@200～300mm，螺旋式受水平荷載較大的樁基和抗震樁基，樁頂5～10d范圍內(nèi)箍筋應(yīng)適當(dāng)加密，間距<100mm；鋼筋籠長(zhǎng)度>4m時(shí)，為加強(qiáng)其剛度，Φ12～18加勁箍筋/2m

六、承臺(tái)設(shè)計(jì)和計(jì)算（一）構(gòu)造要求承臺(tái)最小寬度：≮500mm承臺(tái)邊緣至邊樁中心距離：≮1d,

且樁的外邊緣至承臺(tái)邊緣的距離≮150mm承臺(tái)厚度：≮300mm承臺(tái)埋深：≮600mm砼：≮C30，鋼筋保護(hù)層≮50mm（二）結(jié)構(gòu)計(jì)算Ⅰ、承臺(tái)厚度的確定（1）沖切驗(yàn)算（沖切錐體）柱/基樁對(duì)承臺(tái)的沖切（2）抗剪驗(yàn)算（斜截面）柱邊（墻邊）和樁邊連線形成斜截面的抗剪承載力Ⅱ、承臺(tái)抗彎驗(yàn)算——配筋計(jì)算樁頂反力下受彎構(gòu)件Ⅲ、承臺(tái)局部受壓計(jì)算

承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)<柱子/樁的強(qiáng)度等級(jí)板式承臺(tái)：沖切驗(yàn)算條形承臺(tái)梁：斜截面剪切驗(yàn)算柱下獨(dú)立承臺(tái)：剪切及沖切驗(yàn)算剪壞基礎(chǔ)高度不夠，產(chǎn)生沖切破壞，柱\樁邊發(fā)生45°斜拉裂縫，形成沖切角錐體剪壞剪切面沿柱邊和樁邊連線處形成斜截面拉壞彎曲應(yīng)力超過材料的抗彎強(qiáng)度，導(dǎo)致抗彎破壞。剪切七、樁與承臺(tái)的連接的構(gòu)造要求主筋伸入樁頂埋入樁頂嵌入承臺(tái)：中等直徑≥50mm，大直徑≥100mm主筋伸入承臺(tái)：≥35d0(主筋直徑）樁頂設(shè)置鋼筋網(wǎng)以擴(kuò)散應(yīng)力樁身埋入承臺(tái)長(zhǎng)度d<0.6m，L≤2d（樁徑）d=0.6～1.2m，L≤1.2dd>1.2m，L<d八、承臺(tái)之間連接采用聯(lián)系梁設(shè)置條件單樁承臺(tái)：垂直方向兩樁承臺(tái)：短向單排樁條形基礎(chǔ)：垂直梁方向抗震要求獨(dú)立承臺(tái)：兩個(gè)方向設(shè)計(jì)內(nèi)容取柱軸力的1/10為兩端拉壓力，粗略方法確定截面尺寸和配筋構(gòu)造要求頂面標(biāo)高：同承臺(tái)頂面寬度：≥250mm高度：1/10~1/15承臺(tái)中心距，≥400mm上下部縱向鋼筋：>2根，直徑>12mm，按受拉要求錨入承臺(tái)小結(jié)——豎向受荷樁基設(shè)計(jì)的一般步驟一、確定樁的類型和幾何尺寸二、確定單樁承載力三、確定樁數(shù)及樁的平面布置、承臺(tái)底面尺寸四、地基驗(yàn)算

（一）計(jì)算基樁承載力

（二）承載力驗(yàn)算

（基樁承載力驗(yàn)算、樁基軟弱下臥層驗(yàn)算）

（三）沉降驗(yàn)算五、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算六、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度驗(yàn)算第三節(jié)高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、地基－樁筏(箱)基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)的共同作用二、樁筏(箱)基礎(chǔ)的計(jì)算方法概述三、常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1、工作性狀2、共同作用機(jī)理3、可以不考慮共同作用的典型情況1、理論不考慮共同作用（常規(guī)）樁筏共同作用三者共同作用2、實(shí)際應(yīng)用常規(guī)設(shè)計(jì)方法變剛度調(diào)平復(fù)合疏樁基礎(chǔ)高層建筑荷載特點(diǎn)豎向和水平向荷載都比較大對(duì)傾斜敏感上部結(jié)構(gòu)剛度大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式獨(dú)立承臺(tái)和梁式承臺(tái)/樁筏、樁箱基礎(chǔ)樁筏基礎(chǔ)獨(dú)立樁承臺(tái)基礎(chǔ)1、樁－筏基礎(chǔ)滿堂布樁，通過整塊混凝土板把柱、墻、筒的集中荷載傳遞給樁。軟土地基上筒體結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)，借助高層結(jié)構(gòu)的巨大剛度來彌補(bǔ)基礎(chǔ)剛度的不足。若為端承樁基，也可用于框架結(jié)構(gòu)。raft2、樁－箱基礎(chǔ)通過底板、頂板、外墻和若干縱橫隔墻構(gòu)成的箱型基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷載分配給樁。剛度很大，調(diào)整各樁受力和沉降在軟弱地基上建造高層建筑時(shí)曾經(jīng)較多采用適合樁基地質(zhì)條件下建造任何結(jié)構(gòu)型式高層建筑的“萬能式樁基”造價(jià)最高限制了大跨度地下空間的使用要求一、地基－樁筏（箱）基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)共同作用建筑物的受力和變形特點(diǎn)地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)形成整體，傳遞和承擔(dān)荷載三者在接觸部位的受力及變形都是連續(xù)的高層建筑樁筏（箱）基礎(chǔ)，共同作用問題特別突出基礎(chǔ)底面積大基礎(chǔ)埋深大上部結(jié)構(gòu)剛度變化大（一）樁筏(箱)基礎(chǔ)工作性狀樁與筏板的荷載分擔(dān)基底土反力分布樁頂反力分布筏(箱)撓曲和底板鋼筋應(yīng)力樁與筏(箱)下土體共同承擔(dān)荷載共同作用階段基底與地基保持接觸，樁筏(箱)共同承擔(dān)荷載基底與地基土脫離，樁承擔(dān)荷載基底與地基再度接觸，樁筏(箱)再度共同承擔(dān)荷載基底與地基土再度脫離，樁承擔(dān)荷載的階段循環(huán)繼續(xù)，直到建筑物沉降穩(wěn)定1、樁與筏板的荷載分擔(dān)國(guó)內(nèi)樁箱和樁筏基礎(chǔ)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)國(guó)外樁箱和樁筏基礎(chǔ)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)*（國(guó)外樁筏基礎(chǔ)一般特指復(fù)合疏樁基礎(chǔ)）影響基底土分擔(dān)荷載的主要因素(a)樁端持力層性質(zhì)，越硬越小(b)基底以下土層的性質(zhì)，越軟越小(c)樁距大小，越密越小(d)沉樁擠土效應(yīng)(e)荷載水平，荷載越小則越小(f)樁土應(yīng)力比，樁越軟則越小筏(箱)底土反力即為板分擔(dān)的荷載2、基底土反力分布豎向荷載下的軟土地基中呈外部大、內(nèi)部小的馬鞍形分布中部與邊緣土反力差異隨樁距增大明顯減小傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法假定

豎向中心荷載下，樁頂反力均勻分布實(shí)際情況

樁筏(箱)基礎(chǔ)沉降均勻

各樁樁頂反力不相等3、樁頂反力分布（角樁荷載Pc、邊樁荷載Pe、內(nèi)部樁荷載Pi、Pav平均荷載）實(shí)測(cè)資料角、邊、內(nèi)角、平均邊、平均內(nèi)、平均施工初期結(jié)構(gòu)剛度不大，Pc≈Pe≈Pi施工進(jìn)展結(jié)構(gòu)剛度不斷增大，差異增加，呈現(xiàn)Pc＞Pe＞Pi施工完畢不等式仍成立，Pc越來越大，Pi越來越小分布形式類似于彈性地基上剛性基礎(chǔ)反力分布形式即基礎(chǔ)板下滿堂群樁樁頂反力分布曲線呈馬鞍形分布內(nèi)因筏板和上部結(jié)構(gòu)剛度大小外因群樁效應(yīng)基礎(chǔ)變形使底層墻、柱荷載發(fā)生重新分配樁頂反力分布不均樁頂荷載分布與施工中上部結(jié)構(gòu)剛度形成關(guān)系密切建造初期，底部應(yīng)力隨上部結(jié)構(gòu)層數(shù)增加而增加 ——荷載增加，變形增加一定層數(shù)以后趨于穩(wěn)定，頂部應(yīng)力受壓變?yōu)槭芾?——上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)變形約束4、筏\箱撓曲和底板鋼筋應(yīng)力常規(guī)設(shè)計(jì)（s=3～