1、1,第4章 樁基礎(chǔ),第1節(jié) 概述 第2節(jié) 樁的分類 第3節(jié) 樁的豎向承載力 第4節(jié) 樁基礎(chǔ)沉降的計算 第7節(jié) 樁的平面布置原則 第8節(jié) 樁承臺的設(shè)計 第9節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計,2,第1節(jié) 概 述,如果建筑場地淺層的土質(zhì)不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求、而又不宜采取地基處理措施時，就需要考慮以下部堅實土層或巖層作為持力層的深基礎(chǔ)方案。常見的深基礎(chǔ)有：樁基礎(chǔ)，沉井基礎(chǔ)，沉箱基礎(chǔ)，地下連續(xù)墻等。 樁基礎(chǔ)是應(yīng)用最為廣泛的一類深基礎(chǔ)。,3,樁基礎(chǔ)：是由基樁和連接于 樁頂?shù)某信_共同組成。承臺把 樁聯(lián)結(jié)起來并承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，然后將荷載轉(zhuǎn)換、調(diào)整分配于各樁，通過樁傳遞到地基中去。 樁是垂直或微斜埋置于土中

2、的受力桿件，它的橫截面尺寸比長度小得多。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給土層或巖層。,4,1-承臺；2-基樁；3-松軟土層；4-持力層；5-墩身,樁基礎(chǔ)可以是單根樁（如一柱一樁的情況），也可以是單排樁或多排樁。,5,高承臺樁 底承臺樁,多數(shù)情況下樁基礎(chǔ)是由多根樁組成的群樁基礎(chǔ)， 基樁可全部或部分埋入地基土中,6,二、樁基礎(chǔ)的適用條件,（1）荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深，采用淺基礎(chǔ)或人工地基在技術(shù)上、經(jīng)濟上不合理時； （2）河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定或沖刷深度不易計算正確，位于基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物下面的土層有可能被侵蝕、沖刷，如采用淺基礎(chǔ)不能保證基礎(chǔ)安全時； （3）當?shù)鼗嬎愠两颠^大

3、或建筑物對不均勻沉降敏感時，采用樁基礎(chǔ)穿過松軟（高壓縮）土層，將荷載傳到較堅實（低壓縮性）土層，以減少建筑物沉降并使沉降較均勻； （4）當建筑物承受較大的水平荷載，需要減少建筑物的水平位移和傾斜時； （5）當施工水位或地下水位較高，采用其它深基礎(chǔ)施工不便或經(jīng)濟上不合理時； （6）地震區(qū)，在可液化地基中，采用樁基礎(chǔ)可增加建筑物抗震能力，樁基礎(chǔ)穿越可液化土層并伸入下部密實穩(wěn)定土層，可消除或減輕地震對建筑物的危害。,7,高層建筑樁基礎(chǔ) 高層建筑的特點是高，由此導致一方面豎直荷載大而集中；另一方面重心高，對傾斜十分敏感，且在風和地震水平荷載作用下會產(chǎn)生巨大的傾覆力矩，故其對基礎(chǔ)的承載力、穩(wěn)定性和差異沉

4、降要求很高。因此，在松軟深厚地基上建造高層建筑時，若采用天然地基上的淺基礎(chǔ)，即使整板基礎(chǔ)亦往往不能滿足上述要求，而樁基礎(chǔ)則以其巨大的承載潛力和抵御復雜荷載特殊能力以及對各種,8,地質(zhì)條件的良好適應(yīng)性，而成為高層建筑的理想基礎(chǔ)形式。國內(nèi)已建成的最高建筑上海浦東88層高420.5 m的金貿(mào)大廈，樁基礎(chǔ)的樁入土深度超過80 m；后建的世界第一高樓上海浦東94層高460 m的環(huán)球金融中心，也采用樁基礎(chǔ)。 基本型式有：樁柱基礎(chǔ)、樁梁基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)、樁箱基礎(chǔ)。,9,樁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)滿足基本條件： 1.單樁承受的豎向荷載不超過單樁豎向承載力特征值； 2.樁基礎(chǔ)的沉降不超過建筑物的沉降允許值； 3.對位于坡地岸邊

5、的樁基應(yīng)進行樁基穩(wěn)定性驗算。 按建筑樁基技術(shù)規(guī)范，建筑樁基設(shè)計應(yīng)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。樁基的極限狀態(tài)分為下列兩類：,10,1.承載能力極限狀態(tài) 對應(yīng)于樁基受荷達到最大 承載能力導致整體失穩(wěn)或發(fā)生不適于繼續(xù)承載的變形； 2.正常使用極限狀態(tài) 對應(yīng)于樁基變形達到為保證建筑物正常使用所規(guī)定的限值或樁基達到耐久性要求的某項限值。 設(shè)計時所用的荷載效應(yīng)組合與淺基礎(chǔ)相同。,11,樁基設(shè)計內(nèi)容： 1.樁的類型和幾何尺寸的選擇； 2.單樁豎向（和水平）承載力的確定； 3.確定樁的數(shù)量間距和平面布置； 4.樁基承載力和沉降驗算； 5.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計； 6.承臺設(shè)計； 7.繪制樁基施工圖。,12,第

6、2節(jié) 樁的分類,一、按樁的使用功能分類 1.豎向抗壓樁 主要承受豎向下壓荷載（簡稱豎向荷載）的樁，應(yīng)進行豎向承載力計算，必要時還需計算樁基沉降，驗算軟弱下臥層的承載力以及負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載。 2.豎向抗拔樁 主要承受豎向上拔荷載的樁，應(yīng)進行樁身強度和抗裂計算以及抗拔承載力驗算。,13,3.水平受荷樁 主要承受水平荷載的樁，應(yīng)進行樁身強度和抗裂驗算以及水平承載力和位移驗算。 4.復合受荷樁 承受豎向、水平荷載均較大的樁，應(yīng)按豎向抗壓（或抗拔）樁及水平受荷樁的要求進行驗算。,14,二、按樁承載性能分類 1.摩擦樁 當軟土層很厚，樁端達不到堅硬土層或巖層上時，則樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁身與周圍土層

7、之間的摩擦力來支承，樁尖處土層反力很小，可忽略不計。,15,2.端承樁 樁穿過軟弱土層，樁端支承在堅硬土層或巖層上時，則樁頂極限荷載主要靠樁尖處堅硬巖土層提供的反力來支承，樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計。 3.摩擦端承樁 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁端阻力承受。,16,4.端承摩擦樁 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁側(cè)阻力承受。 三、按施工方法分類 1.預(yù)制樁，按材料可分為木樁，混凝土預(yù)制樁，鋼樁。 沉樁方式：錘擊法、振動法、靜壓法等 2.灌注樁：采用鉆、挖、沖擊、沉管等方法在工地預(yù)定的樁位上成孔，并放入鋼筋籠，澆灌混凝土而成樁。 可分為沉管灌注樁

8、、鉆（沖、磨）孔灌注樁、挖孔灌注樁、爆擴孔灌注樁。,17,沉樁打入樁,打入樁是通過錘擊（或以高壓射水輔助）將各種預(yù)先制好的樁（主要是鋼筋混凝土實心樁或管樁，也有木樁或鋼樁）打入地基內(nèi)達到所需要的深度。這種施工方法適應(yīng)于樁徑較?。ㄒ话阒睆皆?.60m以下），地基土質(zhì)為砂性土、塑性土、粉土、細砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。,（一 ）預(yù)制樁,18,預(yù)制方樁,19,預(yù)制管樁,20,鋼管樁裸管吊裝,21,鋼管樁裸管進入防腐生產(chǎn)線,22,正在進行環(huán)氧粉末噴涂的鋼管樁,23,打樁船施工,24,已打入杭州灣海底的防腐鋼管樁,25,沉樁振動下沉樁,振動法沉樁是將大功率的振動打樁機安裝在樁頂（預(yù)

9、制的鋼筋混凝土樁或鋼管樁），利用振動力以減少土對樁的阻力，使樁沉入土中。它對于較大樁徑，土的抗剪強度受振動時有較大降低的砂土等地基效果更為明顯。,26,沉樁靜力壓樁,在軟塑粘性土中也可以用重力將樁壓入土中稱為靜力壓樁。這種壓樁施工方法免除了錘擊的振動影響，是在軟土地區(qū)，特別是在不允許有強烈振動的條件下樁基礎(chǔ)的一種有效施工方法。,27,沉樁預(yù)制樁的特點,（1）不易穿透較厚的砂土等硬夾層（除非采用預(yù)鉆孔、射水等輔助沉樁措施），只能進入砂、礫、硬粘土、強風化巖層等堅實持力層不大的深度。 （2）沉樁方法一般采用錘擊，由此產(chǎn)生的振動、噪聲污染必須加以考慮。 （3）沉樁過程產(chǎn)生擠土效應(yīng)，特別是在飽和軟粘土

10、地區(qū)沉樁可能導致周圍建筑物、道路、管線等的損失。 （4）一般說來預(yù)制樁的施工質(zhì)量較穩(wěn)定。 （5）預(yù)制樁打入松散的粉土、砂礫層中，由于樁周和樁端土受到擠密，使樁側(cè)表面法向應(yīng)力提高，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力也相應(yīng)提高。 （6）由于樁的貫入能力受多種因素制約，因而常常出現(xiàn)因樁打不到設(shè)計標高而截樁，造成浪費。,28,樁的吊點位置圖,（7）預(yù)制樁由于承受運輸、起吊、打擊應(yīng)力，需要配置較多鋼筋，混凝土標號也要相應(yīng)提高，因此其造價往往高于灌注樁。,29,（8）多節(jié)樁的接樁，可用焊接或法蘭錨接。目前焊接接樁應(yīng)用最多。,30,預(yù)應(yīng)力管樁施工接樁,31,沉管灌注樁系指采用錘擊或振動的方法把帶有鋼筋混凝土樁尖或帶有活瓣

11、式樁尖（沉樁時樁尖閉合，拔管時活瓣張開）的鋼套管沉入土層中成孔，然后在套管內(nèi)放置鋼筋籠，并邊灌混凝土邊拔套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。沉管灌注樁樁靴見下圖。,1、沉管灌注樁,（二）灌注樁,32,33,34,套管成孔灌注樁常遇問題和處理方法 a 頸縮 頸縮：指樁身的局部直徑小于設(shè)計要求的現(xiàn)象。 原因：當在淤泥和軟土層沉管時，由于受擠壓的土壁產(chǎn)生空隙水壓，拔管后便擠向新灌注的混凝土，樁局部范圍受擠壓形成頸縮。 當拔管過快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時，周圍淤泥質(zhì)土趁機填充過來，也會形成頸縮。 處理方法：拔管時應(yīng)保持管內(nèi)混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴散壓力，混

12、凝土坍落度應(yīng)控制在5070mm。拔管時應(yīng)采用復打法，并嚴格控制拔管的速度。,35,b斷樁 斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴重的是一段樁沒有混凝土。 原因：樁距離太近，相鄰樁施工時混凝土還未具備足夠的強度，已形成的樁受擠壓而斷裂。 處理方法：施工時，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車路線，減少對新灌注混凝土樁的影響。采用跳打法或等已成型的樁混凝土達到60%設(shè)計強度后，再進行下根樁的施工。,36,c吊腳樁 吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒有落實到孔底地基土層上的現(xiàn)象。 原因：當?shù)叵滤畨毫Υ髸r，或預(yù)制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時，水及泥漿進入套筒鋼管內(nèi)，或由于樁尖活瓣受土壓力，拔

13、管至一定高度才張開，使得混凝土下落，造成樁腳不密實，形成松軟層。 處理方法：為防止活瓣不張開，開始拔管時，可采用密張慢拔的方法，對樁腳底部進行局部翻插幾次，然后再正常拔管。樁靴與套管接口處使用性能較好的墊襯材料，防止地下水及泥漿的滲入。,37,鉆孔灌注樁系指用鉆（沖）孔機具在土中鉆進，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。 鉆孔灌注樁能適應(yīng)各種地層，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。但其操作要求嚴格，施工后需較長的養(yǎng)護期方可承受荷載，成孔時有大量土渣或泥漿排出。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護壁成孔的灌注樁。,2、

14、鉆孔灌注樁,38,39,施工工藝,40,泥漿的作用： （1）在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力，可防止坍孔； （2）泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進過程中，由于鉆頭的活動，孔壁表面形成一層膠泥，具有護壁作用，同時將孔內(nèi)外水流切斷，能穩(wěn)定孔內(nèi)水位； （3）泥漿比重大，具有挾帶鉆渣的作用，利于鉆渣的排出。此外，還有冷卻機具和切土潤滑作用，降低鉆具磨損和發(fā)熱程度。,護筒的作用： （1）固定樁位，并作鉆孔導向； （2）保護孔口防止孔口土層坍塌； （3）隔離孔內(nèi)孔外表層水，并保持鉆孔內(nèi)水位高出施工 水位以穩(wěn)固孔壁。因此埋置護筒要求穩(wěn)固、準確。,41,鋼護筒結(jié)構(gòu),42,海上插打鋼護筒,43,現(xiàn)在是在護筒上拉十字線，是使鉆

15、機的鉆頭對準樁的中心線，等鉆機對準后往護筒里放水，采用泥漿護壁進行鉆孔,44,泥漿護壁成孔灌注樁施工現(xiàn)場,45,安放鋼筋籠,46,吊裝鋼筋骨架,47,48,49,四、按設(shè)置效應(yīng)分類（按成樁方法對樁周土層的影響） 1.非擠土樁 非擠土樁也稱為排土樁，在成樁過程中，將與樁體積相同的土挖出，因而樁周圍的土受到較輕的擾動，但有應(yīng)力松弛現(xiàn)象。這類樁主要有各種型式的挖孔或鉆孔樁和預(yù)鉆孔埋樁等。,50,2.部分擠土樁 部分擠土樁也稱為少良排土樁，在成樁過程中，樁周圍的土受到相對較少的擾動，土的原狀結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)的變化不明顯。這類樁主要有打入小截面的I型和H型鋼樁、鋼板樁，開口式的鋼管樁(管內(nèi)土挖除) 等。,

16、51,3.擠土樁 擠土樁也稱為非排土樁，在成樁過程中，樁周圍的土被壓密或擠開，因而使周圍土層受到嚴重擾動，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)有很大改變。這類樁主要有打入或壓入的預(yù)制木樁和混凝土樁，打入的封底鋼管樁和混凝土管樁，以及沉管灌注樁等。,52,53,某工地600預(yù)制樁被擠斷的照片,一個承臺六根樁,有四五根樁斷掉,打的時候收錘無問題,錘第二根樁擠斷第一根,錘第三根擠斷第二根樁,54,五、按樁徑大小分類 1.小樁 樁徑d250mm。由于樁徑小，施工機械，施工場地及施工方法一般較為簡單。小樁多用于基礎(chǔ)加固（樹根樁或錨桿靜壓樁）及復合樁基礎(chǔ)。 2.中等直徑樁 250mmd800mm。這類樁長期

17、以來在工業(yè)與民用建筑物中大量使用，成樁方法和工藝繁多。,55,3.大直徑樁 樁徑d800mm。近年來的 發(fā)展較快，應(yīng)用范圍逐漸增大。因為樁徑大且樁端還可以擴大，因此，單樁承載力較高。此類樁除大直徑鋼管樁外，多數(shù)為鉆、沖、挖孔灌注樁。通常用于高層或重型建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)，并可實現(xiàn)柱下單樁的結(jié)構(gòu)型式。,56,57,第3節(jié) 樁的豎向承載力,孤立的一根樁稱為單樁，群樁中性能不受鄰樁影響的一根樁可視為單樁。 單樁工作性能的研究是單樁承載力分析理論的基礎(chǔ)。通過樁土相互作用分析，了解樁土間的傳力途徑和單樁承載力的構(gòu)成及其發(fā)展過程，以及單樁的破壞機理等，對正確評價單樁軸向承載力具有一定的指導意義。,58,一

18、單樁軸向荷載的傳遞機理 1樁身軸力和截面位移 逐級增加單樁樁頂荷載時，樁身上部 受到壓縮而產(chǎn)生相對于土的向下位移，從 而使樁側(cè)表面受到土的向上摩阻力。樁頂荷載通過所發(fā)揮出來的樁側(cè)摩阻力傳遞到樁周土層中去，致使樁身軸力和樁身壓縮變形隨深度遞減。在樁土相對位移等于零處，其摩阻力尚未開始發(fā)揮作用而等于零。隨著荷載增加，樁身壓縮和位移隨之增大，樁身下部的摩阻力隨之逐步調(diào)動起來，,59,逐使樁側(cè)摩阻力從樁身上段向下逐次發(fā)揮；樁底持力層也因受壓引起樁端反力，導致樁端下沉、樁身隨之整體下移，這又加大了樁身各截面的位移，并促使樁側(cè)上下各處摩阻力進一步發(fā)揮。當沿樁身全長的摩阻力都達到極限值之后，樁頂荷載增量就全

19、歸樁端阻力承擔，直到樁底持力層破壞。此時，樁頂所承受的荷載就是樁的極限承載力。,60,在樁頂荷載沿樁身向下傳遞的過程中，必須不斷地克服樁側(cè)摩阻力，故樁身截面的軸向力隨深度逐漸減小，傳至樁底截面的軸向力為樁頂荷載減去全部樁側(cè)摩阻力，并與樁底支承反力（即樁端阻力）大小相等、方向相反。 樁通過樁側(cè)阻力和樁端阻力將荷載傳遞給土體，即土對樁的支承力由樁側(cè)阻力和樁端阻力兩部分組成。,61,發(fā)揮程度: 一般來說，靠近樁身上部土層的摩阻力先于下部土層發(fā)揮出來，樁側(cè)阻力先于樁端阻力發(fā)揮出來，樁端極限阻力的發(fā)揮需要比發(fā)生樁側(cè)極限摩阻力大得多的位移值。 單樁在軸向荷載作用下，樁身的截面位移、樁側(cè)的摩阻力分布以及軸力

20、分布見下圖。,62,63,2、樁側(cè)摩阻力和樁端阻力 樁側(cè)摩阻力是樁截面對樁周土的相對位移的函數(shù)= f()，可用下圖中的曲線OCD表示，且常簡化為折線OAB。AB段表示一旦樁土界面相對滑移超過某一極限值，側(cè)摩阻力將保持極限值不變。,64,樁截面位移,樁側(cè)摩阻力,O,C,D,A,B,65,極限摩阻力可用類似于土 的抗剪強度的庫倫表達式：,式中ca和a為樁側(cè)表面與土之間的附著力和摩擦角，x為深度z處作用于樁側(cè)表面的法向壓力，它與樁側(cè)土的豎向有效應(yīng)力 成正比例，即：,66,式中Ks為樁側(cè)土的側(cè)壓力 系數(shù)，對擠土樁，K0KsKp； 對非擠土樁，因樁孔中土被清除，而使KaKsK0 。此處， Ka 、 K0

21、和Kp分別為主動、靜止和被動土壓力系數(shù)。 采用上述公式計算深度z處的單位側(cè)阻時，如取,67,則側(cè)阻將隨深度線性增大。然 而砂土中的模型樁試驗表明， 當樁入土深度達到某一臨界值后，側(cè)阻就不隨深度增加了，這個現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應(yīng)。 綜上所述，樁側(cè)極限摩阻力與所在的深度、土的類別和性質(zhì)、成樁方法等許多因素有關(guān)。,68,單樁受荷過程中樁端阻力 的發(fā)揮不僅滯后于樁側(cè)阻力， 而且其充分發(fā)揮所需的樁底位移值比樁側(cè)摩阻力達到極限所需的樁身截面位移值大的多。根據(jù)小型樁試驗所得的樁底極限位移值，對砂類土約為d/12d/10，對粘性土約為d/10d/4（d為樁徑）。因此，對工作狀態(tài)下的單樁，其樁端阻力的安全儲備一

22、般大于樁側(cè)摩阻力的安全儲備。,69,3.單樁在軸向受壓荷載作用下的破壞模式 軸向受壓荷載作用下，單樁的破壞是由地基土強度破壞或樁身材料強度破壞所引起,而以地基土強度破壞居多。,70,縱向撓曲破壞（圖a）：當樁底支承在很堅硬的地層，樁側(cè)土為軟土層其抗剪強度很低時，樁在軸向受壓荷載作用下，如同一受壓桿件呈現(xiàn)縱向撓曲破壞。樁的承載力取決于樁身的材料強度。 整體剪切破壞（圖b）：當具有足夠強度的樁穿過抗剪強度較低的土層而達到強度較高的土層時，樁在軸向受壓荷載作用下，由于樁底持力層以上的軟弱土層不能阻止滑動土楔的形成，樁底土體將形成滑動面而出現(xiàn)整體剪切破壞。樁的承載力主要取決于樁底土的支承力，樁側(cè)摩阻力

23、也起一部分作用。 刺入式破壞（圖c）：當具有足夠強度的樁入土深度較大或樁周土層抗剪強度較均勻時，樁在軸向受壓荷載作用下，將出現(xiàn)刺入式破壞。根據(jù)荷載大小和土質(zhì)不同 。樁所受荷載由樁側(cè)摩阻力和樁底反力共同承擔，一般摩擦樁或純摩擦樁多為此類破壞，且基樁承載力往往由樁頂所允許的沉降量控制。,71,單樁的荷載沉降曲線,單樁靜載荷試驗所得的荷載沉降（Qs）關(guān)系曲線可大體分為陡降型（A）和緩變型（B）兩類形態(tài)。,72,對樁底持力層不堅實、樁 徑不大、破壞時樁端刺入持力 層的樁，其曲線多呈“急進破壞”的陡降型，相應(yīng)于破壞時的特征點明顯，據(jù)之可確定單樁極限承載力。 對樁底為非密實砂類土或粉土、清孔不凈殘留虛土、

24、樁底面積大、樁底塑性區(qū),73,隨荷載增長逐漸擴展的樁，則 呈“漸進破壞”的緩變型，其曲 線不具有表示變形性質(zhì)突變的明顯特征點，因而較難確定極限承載力。為了發(fā)揮這類樁的潛力，其極限承載力宜按建筑物所能承受的最大沉降確定。換句話說，這類樁的承載力極限狀態(tài)是受“不適于繼續(xù)承載的變形”制約的。,74,二、單樁豎向承載力的確定,單樁極限承載力Qu由總極限側(cè)阻力Qsu和總極限端阻力Qbu組成，若忽略二者間的相互影響，可表示為：,Qu=Qsu+Qbu,75,以單樁豎向極限承載力Qu除以安全系數(shù)K即得單樁豎向承載力特征值Ra : Ra= Qu/K 通常取 K=2 。,76,確定單樁極限承載力標準值的方法規(guī)定,

25、一級建筑樁基：靜載荷試驗 靜力觸探 標準貫入等方法綜合確定 二級建筑樁基：據(jù)靜力觸探 標準貫入 經(jīng)驗參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定。 三級建筑樁基：無原位測試資料時用承載力經(jīng)驗參數(shù)法估算,77,1、原型試驗法 原型靜載荷試驗是傳統(tǒng)的 也是最可靠的確定承載力的方法。它不僅可確定樁的極限承載力，而且通過埋設(shè)各類測試元件可獲得樁身軸力、樁側(cè)阻力、樁端阻力、荷載沉降關(guān)系等諸多資料。,78,（一）靜載試驗法,概念：在樁頂逐級施加軸向荷載，直至樁達到破壞狀態(tài)為止，并在試驗過程中測量每級荷載下不同時間的樁頂沉降，根據(jù)沉降與荷載及時間的關(guān)系，分析確定單樁軸向容許承載力。,試樁要求：試樁可在

26、已打好的工程樁中選定，也可專門設(shè)置與工程樁相同的試驗樁。試樁數(shù)目應(yīng)不小于基樁總數(shù)的2%，且不應(yīng)少于2根；試樁的施工方法以及試樁的材料和尺寸、入土深度均應(yīng)與設(shè)計樁相同。,靜載試驗法的特點：確定單樁容許承載力直觀可靠，但費時、費力，通常只在大型、重要工程或地質(zhì)較復雜的樁基工程中進行試驗。配合其他測試設(shè)備，它還能較直接了解樁的荷載傳遞特征，提供有關(guān)資料，因此也是樁基礎(chǔ)研究分析常用的試驗方法。,79,（1）試驗裝置,加載系統(tǒng)：主要有堆載法與錨樁法兩種。堆載法是在荷載平臺上堆放重物，一般為鋼錠或砂包，也有在荷載平臺上置放水箱，向水箱中充水作為荷載。堆載法適用于極限承載力較小的樁。錨樁法是在試樁周圍布置4

27、6根錨樁，常利用工程樁群。錨樁深度不宜小于試樁深度，且與試樁有一定距離，一般應(yīng)大于3d且不小于1.5m(d為試樁直徑或邊長)，以減少錨樁對試樁承載力的影響。,錨樁法試驗裝置,80,堆載法靜載試驗,81,錨樁法靜載試驗,82,錨樁法靜載試驗,83,千斤頂及位移傳感器,84,錨樁法靜載試驗,85,（ 2）試驗方法,分級加載：試樁加載應(yīng)分級進行，每級荷載約為預(yù)估破壞荷載的1/101/15；有時也采用遞變加載方式，開始階段每級荷載取預(yù)估破壞荷載的1/2.51/5，終了階段取1/101/15。,測讀沉降時間：在每級加荷后的第一小時內(nèi)，按2、5、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔30min測讀

28、一次，直至沉降穩(wěn)定為止。沉降穩(wěn)定的標準，通常規(guī)定為對砂性土為30min內(nèi)不超過0.1mm；對粘性土為1h內(nèi)不超過0.1mm。待沉降穩(wěn)定后，方可施加下一級荷載。循此加載觀測，直到樁達到破壞狀態(tài)，終止試驗。,86,破壞荷載的確定：當出現(xiàn)下列情況之一時，一般認為樁已達破壞狀態(tài)，所相應(yīng)施加的荷載即為破壞荷載： （1）樁的沉降量突然增大，總沉量大于40mm，且本級荷載下的沉降量為前一級荷載下沉降量的5倍。 （2）本級荷載下樁的沉降量為前一級荷載下沉降量的2倍，且24h樁的沉降未趨穩(wěn)定。,87,由于土體因打樁擾動而降 低的強度有待隨時間而恢復， 在樁身強度達到設(shè)計要求的前提下，樁設(shè)置后開始載荷試驗所需的間

29、歇時間：對于砂類土不得少于7天；粉土和粘性土不得少于15天，飽和軟粘土不得少于25天。,88,靜載試驗在試樁頂上分級施加靜載荷，直至破壞為止，根據(jù)Q-S曲線定樁的極限承載力Qu。試驗中當樁頂發(fā)生劇烈或不停滯的沉降時，樁破壞，相應(yīng)的荷載稱極限荷載Qu。 單樁靜載荷試驗所得的荷載沉降（Qs）關(guān)系曲線可大體分為陡降型（A）和緩變型（B）兩類形態(tài)。,89,90,根據(jù)Q-S曲線定Qu: （1）如有明顯陡降段，取相應(yīng)的陡降段起點； （2）如無明顯陡降段，取樁頂總沉降s=40-60mm時對應(yīng)的Q。 計算極限承載力的平均值，當其極差不 超過平均值的30時，取平均值為單樁豎向 極限承載力；對樁數(shù)3的柱下樁臺，取

30、最小 值為單樁豎向極限承載力。 將單樁豎向極限承載力Qu除以安全系數(shù)2,作為單樁豎向承載力特征值Ra.,91,2、按土的抗剪強度指標確定,92,3、原位測試法 對地基土進行原位測試， 利用樁的靜載荷試驗與原位測試參數(shù)間的關(guān)系，確定樁的側(cè)阻力和端阻力。常用的原位測試法有靜力觸探法(CPT)、標準貫入試驗法(SPT)、旁壓試驗法(PMT)。,93,靜力觸探法,靜力觸探法是借觸探儀的探頭貫入土中時的貫入阻力與受壓單樁在土中的工作狀況有相似的特點，將探頭壓入土中測得探頭的貫入阻力，并與試樁結(jié)果進行比較，通過大量資料的積累和分析研究，建立經(jīng)驗公式確定單樁軸向受壓容許承載力。測試時，可采用單橋或雙橋探頭。

31、 公橋基規(guī)采用的，根據(jù)雙橋探頭資料確定沉入樁的單樁容許承載力公式：,94,4.按規(guī)范經(jīng)驗公式估算 規(guī)范規(guī)定，初步設(shè)計時，單樁豎向承載力特征值可按下式估算：,Ra=Qsu+Qbu=upliqsia+Apqpa,式中 li 、Up樁周第i層土厚度和相應(yīng)的樁身周長； Ap樁底面積； qsia、qpa第i層土的樁側(cè)阻力和持力層樁端 阻力 特征值。,95,當樁端嵌入完整或較完整的硬質(zhì)巖石中時，可按下式估算 Ra=qpaAp qpa-樁端巖石承載力特征值。,96,地基規(guī)范規(guī)定，單樁豎向承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載試驗確定。在同一條件下的試樁數(shù)量，不宜少于

32、總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根。單樁豎向承載力特征值取單樁豎向靜載荷試驗所得單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2。 當樁端持力層為密實砂卵石或其他承載力類似的土層時，對單樁承載力很高的大直徑端承型樁，可采用深層平板載荷試驗確定樁端土的承載力特征值。,單樁豎向承載力特征值,97,（2）地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級的建筑物，可采用靜力觸探及標貫試驗參數(shù)確定Ra值。 （3）初步設(shè)計時單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算： Ra = qpaAp+uqsiali （4-26） 當樁端嵌入完整及較完整的硬質(zhì)巖中時，可按下式估算單樁豎向承載力特征值： Ra=qpaAp （4-27） （4）嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍

33、內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應(yīng)在樁底應(yīng)力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。,98,地基規(guī)范所稱的單樁豎向承載力特征值是表示正常使用極限狀態(tài)下的單樁豎向承載力值；而建筑樁基規(guī)范的單樁豎向承載力設(shè)計值是指單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態(tài)前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時所對應(yīng)的最大荷載（即單樁豎向極限承載力）經(jīng)分項系數(shù)處理后得到的承載力值。此外，兩者在荷載取值中也存在一定差別，按單樁豎向承載力特征值設(shè)計應(yīng)取荷載效應(yīng)的標準組合，而按單樁豎向承載力設(shè)計值計算時則取荷載效應(yīng)的基本組合。,99,三、豎向荷載下的群樁效應(yīng),群樁基礎(chǔ)：由2根以上樁組成的樁基。 群樁效應(yīng)：在豎向荷載作用下，由于承臺、樁、土相互作用

34、，群樁基礎(chǔ)中的基樁的承載力和沉降性狀，往往與相同地質(zhì)條件和設(shè)置方法的單樁有顯著不同。這種群樁不同于單樁的工作性狀所產(chǎn)生的效應(yīng)，稱其為群樁效應(yīng)，它主要表現(xiàn)在對樁基承載力和沉降的影響上。 群樁承載力不等于其中各單樁承載力之和。,100,群樁效應(yīng)系數(shù),衡量群樁基礎(chǔ)中各單樁的平均承載力比獨立單樁降低（1 ）的幅度。,101,1、端承型群樁基礎(chǔ) 由端承樁組成的群樁基礎(chǔ)，通過承臺傳遞到各樁頂?shù)呢Q向荷載，其大部分由樁身直接傳遞到樁端,再傳給樁底持力層，并近似地按某一壓力擴散角向下擴散。,端承型群樁基礎(chǔ),低承臺群樁基礎(chǔ)的群樁效應(yīng)：,102,由于端承樁的持力層剛硬，樁端貫入變形小，樁身壓縮引起的樁頂沉降也不大，

35、因而承臺底面土反力（接觸應(yīng)力） 很小，樁與樁的相互作用、承臺與土的相互作用，都可忽略不計。 因此，端承型群樁中基樁（樁群中的單樁）的工作性狀與（獨立）單樁相近，端承型群樁的承載力可近似取為各單樁承載力之和，群樁效應(yīng)系數(shù)1 。 由于端承型群樁的樁端持力層比較剛硬，因此其沉降也不致因樁端應(yīng)力的重疊效應(yīng)而顯著增大，一般無需計算沉降。,103,2、摩檫型群樁基礎(chǔ) （1）承臺底面脫地的情況（非復合樁基） 假定同單樁，群樁基礎(chǔ)中各樁均受荷Q，荷載Q主要通過樁側(cè)阻力傳遞到擴散角范圍內(nèi)的樁周土中。各樁在樁端平面土的附加壓力分布面積的直徑為D=d+2l.tana。,104,摩擦型樁的樁頂荷載通過側(cè)阻擴散形成的樁

36、端平面壓力分布（a）單樁；（b）群樁,105,當樁距S1。 影響群樁效應(yīng)的因素： a.承臺剛度 中心荷載作用下的剛性承臺在迫使各樁同步均勻沉降的同時，也使各樁的樁頂荷載發(fā)生由承臺中部向外圍轉(zhuǎn)移。剛性承臺下的樁頂荷載分配一般是角樁最大、中心樁最小、邊樁居中。隨承臺柔度的增加，樁頂荷載分配將逐漸與承臺上荷載的分布一致。,106,b.基土性質(zhì) 打入疏松的砂類土中的擠土群樁，其樁間土被擠密，使樁側(cè)和樁端阻力增大；同類土中的非擠土樁群在受荷沉降過程中，樁間土增密、樁側(cè)法向應(yīng)力增大，樁側(cè)摩阻力增大。由這兩種原因引起的摩阻力增值以中間樁為大、邊樁、角樁相對較小。 c.基樁間距 常用樁距S3d-4d;當SD,

37、一般大于6d，各項影響趨于消失，各樁的工作性狀接近獨立單樁。,107,（2）承臺底面貼地的情況（復合樁基） 由摩擦型樁組成的群樁，在豎向荷載 作用下，其樁頂荷載的大部分通過樁側(cè)阻 力傳遞到樁側(cè)土層中，其余部分由樁端承 受。由于樁端的貫入變形和樁身彈性壓縮 ，對于低承臺群樁，承臺底土也產(chǎn)生一定 反力，使得承臺底土、樁間土、樁端土都 參與工作，形成承臺、樁、土共同工作。,108,承臺底面貼地的樁基，當其承受豎向荷載而沉降時，承臺底一般會產(chǎn)生土反力，從而分擔一部分荷載，使承臺兼有淺基礎(chǔ)的作用，稱為復合樁基。樁基承載力隨之提高。,樁端貫入量,樁基整體下沉,109,承臺底分區(qū)圖,剛性承臺底面土反力呈馬鞍

38、形分布。內(nèi)區(qū)反力比外區(qū)小而且較均勻。 承臺分擔荷載以樁基整體下沉為前提，樁端應(yīng)貫入持力層促使其整體下沉，分擔作用隨樁群相對于基土向下位移加大而增強。,110,承臺土反力變化的一般規(guī)律如下：承 臺底土的壓縮性愈低、強度愈高，承臺土反 力愈大；樁距愈大，承臺土反力愈大；承 臺外區(qū)土反力大于承臺內(nèi)區(qū)土反力；承臺 土反力隨著荷載水平提高，樁端貫入變形增 大，樁、土界面出現(xiàn)滑移而提高；樁愈短 ，樁長與承臺寬度比愈小，樁側(cè)阻力發(fā)揮值 愈低，承臺土反力相應(yīng)提高。,111,幾個基本概念： 1.樁基礎(chǔ)：由樁及承臺共同構(gòu)成的深基礎(chǔ)。 2. 基樁：群樁基礎(chǔ)中的單樁稱為基樁。 3復合基樁：多數(shù)情況下，樁頂承臺下地基土

39、也分擔一部分荷載，將承臺底地基土也承擔荷載(即包含承臺底土阻力)的基樁稱為復合基樁。 4復合樁基:由樁和承臺底地基土共同承擔荷載的樁基統(tǒng)稱為復合樁基。工程中絕大多數(shù)樁基礎(chǔ)均屬復合樁基(當不應(yīng)考慮承臺底土反力時及樁承臺與地基土脫開時除外)。,112,基樁 復合基樁,113,目前工程上考慮群樁效應(yīng)的方法有兩種： 一種是基于概率極限設(shè)計法的群樁分項效應(yīng)系數(shù)法； 另一種是把承臺、樁和樁間土視為一假想的實體基礎(chǔ)的實體基礎(chǔ)法。,群樁效應(yīng)的計算方法,114,按規(guī)范確定基樁豎向承載力設(shè)計值 考慮群樁效應(yīng)計算群樁的極限承載力，將使計算結(jié)果的可靠性提高，使設(shè)計趨于更經(jīng)濟合理。建筑樁基技術(shù)規(guī)范采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法

40、，樁基中復合基樁的承載力設(shè)計值按下列公式計算：,當根據(jù)靜載荷試驗確定單樁豎向極限承載力標準值時，按下式計算基樁豎向承載力設(shè)計值：,115,式中Qsk、Qpk、Quk單樁總極限側(cè)阻力、總極限端阻力和單樁極限承載力標準值； Qck相應(yīng)于每一復合基樁的承臺極限土阻力平均標準值： 、 、 和 抗力分項系數(shù), s、 p、sp和c群樁效應(yīng)系數(shù)。,116,當承臺底與土脫開時，不考慮承臺效應(yīng)， c0。 對端承樁、n3的非端承樁，不考慮群樁效應(yīng)。 c0， sp=sp=1.0 整個樁基的承載力設(shè)計值就等于樁數(shù)乘以R值。,117,四、群樁基礎(chǔ)沉降的計算,根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）的規(guī)定：

41、對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為 甲級的建筑物樁基；體型復雜、荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設(shè)計等級為乙級的建筑物樁基；摩擦型樁基；應(yīng)進行沉降驗算。 嵌巖樁、設(shè)計等級為丙級的建筑物樁基、對沉降無特殊要求的條形基礎(chǔ)下不超過2排樁的樁基、吊車級別A5及以下的單層工業(yè)廠房樁基，可不進行沉降驗算。,118,群樁基礎(chǔ)沉降 樁范圍內(nèi)壓縮 + 樁端以下土的沉降 群樁基礎(chǔ)沉降的計算沒有考慮前者,采用單向壓縮分層總和法計算。樁端平面下土層應(yīng)力可按實體深基礎(chǔ)（樁距不大于6d）和明德林公式計算。 （1）實體深基礎(chǔ)（樁距不大于6d） 計算時假定群樁基礎(chǔ)為一假想的實體深基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的底面與樁端齊平，按與淺基礎(chǔ)相同方法（分層綜合法

42、），計算樁尖平面以下由附加應(yīng)力引起的壓縮層范圍內(nèi)地基的變形量。并引入經(jīng)驗系數(shù)對結(jié)果修正。,119,qsia,l,b0,b0+2l tan/4,d,qsia,b0,按淺基礎(chǔ)方法計算基底沉降時，關(guān)鍵要確定基底附加壓力p0,即樁底平面處的附加壓力?？煞謨煞N情況來求，考慮擴散作用和不考慮擴散作用。,120,五、關(guān)于樁的負摩阻問題,（一）負摩阻力的意義及其產(chǎn)生原因,在一般情況下，樁受軸向荷載作用后，樁相對于樁側(cè)土體作向下位移，土對樁產(chǎn)生向上作用的摩阻力，稱正摩阻力。但當樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，其沉降變形大于樁身的沉降變形時，在樁側(cè)表面的全部成一部分面積上將出現(xiàn)向下作用的摩阻力，稱其為負摩阻力。,樁的

43、正、負摩阻力,121,樁的負摩阻力產(chǎn)生的原因有： 1在樁附近地面大量堆載，引起地面沉降； 2土層中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土層產(chǎn)生自重固結(jié)下沉； 3樁穿過欠壓密土層（如填土）進入硬持力層，土層產(chǎn)生自重固結(jié)下沉； 4樁數(shù)很多的密集群樁打樁時，使樁周土中產(chǎn)生很大的超孔隙水壓力，打樁停止后樁周土的再固結(jié)作用引起下沉； 5在黃土、凍土中的樁，因黃土濕陷、凍土融化產(chǎn)生地面下沉。,122,中性點,123,負摩阻力的危害： 在中性點處樁身軸力達到最大值 Q+F負，樁端總軸力為Q +（F負F正）?？梢姡瑯秱?cè)負摩阻力的發(fā)生，使樁側(cè)土的重力和地面荷載通過負摩阻力傳遞給樁。因此，樁的負摩阻力非但不能成

44、為樁承載力的一部分，反而相當于是施加于樁上的外荷載，導致樁的承載力相對降低、樁基沉降加大。,124,中性點深度多按經(jīng)驗估計，即：,（三）負摩力的計算,對于軟粘土層的負摩阻強度計算，可按太沙基所建議的方法計算，即：,砂類土也可按下式估算負摩阻力標準值 ：,樁側(cè)總的負摩阻力(下拉荷載)Qn為：,125,(四) 消減與避免負摩阻力的技術(shù)措施,主要有降低摩擦法、隔離法、預(yù)處理等方法。 （1）樁側(cè)涂層法： 在可能產(chǎn)生負摩阻力范圍的樁段，采用在樁側(cè)涂瀝青或其他化合物的辦法來降低土與樁身的摩擦，從而消減負摩阻力的方法稱為涂層法。 （2）預(yù)鉆孔法： 在樁位采用預(yù)鉆孔，然后將樁插入，在樁周圍灌入膨潤土混合漿，達

45、到消減負摩阻力的方法，該方法一般適用于黏性土地層。 （3）雙重套管法： 即在樁外側(cè)設(shè)置套管，用套管承受負摩阻力的方法。,126,（4）設(shè)置消減負摩阻樁群法： 即在群樁周圍設(shè)置一排樁，用以承受負摩阻力，從而達到消減負摩阻力的方法。 （5）地基處理法： 對于松散填土、欠固結(jié)土層，如采用預(yù)固結(jié)法、強夯法等使土層密實、充分固結(jié)；對于濕陷性黃土采用浸水、強夯等方法消除濕陷，從而達到消減與避免負摩阻力產(chǎn)生的方法。 （6）其他方法： 在飽和軟土地區(qū)，可選擇非擠土樁或部分擠土樁，對擠土型樁，可適當增加樁距，選擇合理的打樁流程，控制沉樁速率及打樁根數(shù)，打樁后休止一段時間后再施工基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)；對于周邊有大面積抽

46、吸地下水或降水情況時，在樁群周圍采取回灌等方法來達到消減或避免負摩阻力的產(chǎn)生。,127,第六節(jié) 樁的水平承載力的確定,樁的水平承載力，是指樁在與樁軸線垂直方向受力時的承載力。樁在水平力（包括彎矩）作用下的工作情況較軸向受力時要復雜些，但仍然是從保證樁身材料和地基強度與穩(wěn)定性以及樁頂水平位移滿足使用要求來分析和確定樁的水平承載力。,（一）在水平荷載作用下，樁的破壞機理和特點,樁在橫向力作用下變形示意圖 a)剛性樁；b)彈性樁（饒曲變形）,128,彈性樁：當樁的入土深度 時，樁的相對剛度小， 必須考慮樁的實際剛度，按彈性樁來計算。其中 稱為樁 土變形系數(shù)， （詳見后述）。一般情況下，橋梁樁基 礎(chǔ)的

47、樁多屬彈性樁。 剛性樁：當樁的入土 深度時，則樁的相對剛度較 大，可按剛性樁計算（沉井基礎(chǔ)就可看作剛性樁構(gòu)件），其內(nèi)力位移計算方法詳見第五章。,129,橫向荷載作用下樁身內(nèi)力與位移的計算方法國內(nèi)外已有不少，我國普遍采用的是將樁作為彈性地基上的梁，按文克爾假定（梁身任一點的土抗力和該點的位移成正比）進行求解，簡稱彈性地基梁法。根據(jù)求解的方法不同，通常有半解析法（冪級救解、積分方程解、微分算子解等）、有限差分法和有限元解等。以文克爾假定為基礎(chǔ)的彈性地基梁解法從土力學的觀點認為不夠嚴密。但其基本概念明確，方法較簡單，所得結(jié)果一般較安全，故國內(nèi)外使用較為普遍。我國鐵路、水利、公路及房屋建筑等領(lǐng)域在樁的

48、設(shè)計中常用的“m”法以及“K”法、“常數(shù)”法（或稱張有齡法）、“C”法等均屬于此種方法。,130,樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下產(chǎn)生位移（包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角），樁的豎向位移引起樁側(cè)土的摩阻力和樁底土的抵抗力。樁身的水平位移及轉(zhuǎn)角使樁擠壓樁側(cè)土體，樁側(cè)土必然對樁產(chǎn)生一橫向土抗力zx，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的作用，土的這種作用力稱為土的彈性抗力。zx即指深度為Z處的橫向（X軸向）土抗力，其大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及荷載等因素。,1土的彈性抗力,131,假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，即,式中： zx橫向土抗力（kN/m2）；

49、 C地基系數(shù)（kN/m3） xz深度Z處樁的橫向位移（m）。,132,地基系數(shù)變化規(guī)律,133,相應(yīng)的基樁內(nèi)力和位移計算方法為： 1）“m”法： 假定地基系數(shù)C隨深度呈線性增長，即C=mZ，如上圖a）所示。m稱為地基系數(shù)隨深度變化的比例系數(shù)（kN/m4）。 2）“K”法： 假定地基系數(shù)C隨深度呈折線變化即在樁身第一撓曲變形零點（上圖b）所示深度t處）以上地基系數(shù)C隨深度呈凹形拋物線增加；該點以下，地基系數(shù)C=K（kN/m3）為常數(shù)。 3）“c”法： 假定地基系數(shù)C隨深度呈拋物線增加，即=cZ0.5，當無量綱入土深度達4后為常數(shù)，如上圖c）所示。c為地基系數(shù)的比例系數(shù)（kN/m3.5）。 4）“

50、常數(shù)”法，又稱“張有齡法”： 假定地基系數(shù)C沿深度為均勻分布，不隨深度而變化，即C=K0（kN/m3）為常數(shù)，如上圖d）所示。,134,樁身受力圖示,135,（三）樁身最大彎矩位置ZMmax和最大彎矩Mmax的確定,目的：用于檢驗樁的截面強度和配筋計算（關(guān)于配筋的具體計算方法，見結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材內(nèi)容）。,一般方法：要找出彎矩最大的截面所在的位置及相應(yīng)的最大彎矩Mmax值。一般可將各深度Z處的Mz值求出后繪制ZMz圖，即可從圖中求得。,數(shù)解法 ：,在最大彎矩截面處，其剪力Q等于零，因此Qz=0處的截面即為最大彎矩所在的位置 。,在ZMmax深度以下,樁身的內(nèi)力M,V實際上可忽略不計,只需按構(gòu)造配

51、筋或不配筋.,136,樁身最大彎矩及其位置 首先計算如下系數(shù) （4-39） 由系數(shù)CI從表4-16查得相應(yīng)于最大彎矩的換算深度 ，（ = z ），于是求得最大彎矩的深度： （4-40） 由系數(shù)從表4-7查得相應(yīng)的系數(shù)CII，樁身最大彎矩按下式計算： （4-41） 表4-7適合于l 4.0即樁長l 4.0/ 的長樁。,137,有彎矩作用時，可先求出樁身最大彎矩及其相應(yīng)位置，再根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求，按偏心受壓確定出樁身截面所需的主筋面積，但應(yīng)滿足最小配筋率的要求。,138,（二）單樁的水平向承載力的確定方法,1、單樁水平靜載試驗,樁水平靜載試驗裝置示意,由千斤頂同時對二根樁施加水平荷載，由百

52、分表測得樁頂?shù)乃轿灰?，作水平荷載-位移曲線，確定水平極限荷載。,139,(1）按樁的數(shù)量分類 1）單樁基礎(chǔ) 2）群樁基礎(chǔ) (2）按承臺位置分類 1）高承臺樁基 2）低承臺樁基 (3）按承臺形式分類 1）板式承臺（矩形、三角形） 2）條形承臺（十字交叉、環(huán)形） 3）沉井、箱形、筏板 平面布置可采用對稱式、梅花式、行列式和環(huán)狀排列，也可使用不等距排列，宜用外密內(nèi)疏方式。樁間距一般為3-4倍樁徑，應(yīng)滿足最小中心距的規(guī)定。,第7節(jié) 樁的平面布置原則,140,樁的平面布置示例 橫墻下“探頭”樁的布置 (a) 柱下樁基；(b) 墻下樁基,141,橋梁工程中的樁基礎(chǔ),142,建筑工程中的樁基礎(chǔ),143,第

53、8節(jié) 樁承臺的設(shè)計,樁基承臺可分為柱下獨立承臺、柱下或墻下條形承臺（梁式承臺），以及筏板承臺和箱形承臺等。 承臺的作用是將樁聯(lián)結(jié)成一個整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺應(yīng)有足夠的強度和剛度。承臺設(shè)計包括確定承臺的材料、形狀、高度、底面標高、平面尺寸，以及局部受壓、受沖切、受剪及受彎承載力計算，并應(yīng)符合構(gòu)造要求。,144,承臺的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式?jīng)Q定。通常，墻下樁基做成條形承臺，即梁式承臺；柱下樁基宜采用板式承臺（矩形或三角形）如圖所示。其剖面形狀可作成錐形、臺階形或平板形。 條形承臺和柱下獨立承臺的厚度不應(yīng)小于300mm，寬度不應(yīng)小于500mm，承臺邊緣至邊樁中心距離

54、不宜小于樁的直徑或邊長，且邊緣挑出部分不應(yīng)小于150mm，對于條形承臺梁邊緣挑出部分不應(yīng)小于75mm。,一、構(gòu)造要求,145,混凝土強度等級不宜小于 C20。承臺的配筋按計算確定，對于矩形承臺板配筋宜按雙向均勻配置，鋼筋直徑不宜小于10，間距應(yīng)滿足100200mm；對于三樁承臺，應(yīng)按三向板帶均勻配置，最里面的三根鋼筋相交圍成的三角形應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)。承臺梁的縱向主筋不應(yīng)小于12。,146,柱下獨立樁基承臺配筋示意 (a) 矩形承臺；(b) 三樁承臺,147,為了保證群樁與承臺之間聯(lián)結(jié)的整體性，樁頂應(yīng)嵌入承臺一定長度，對大直徑樁不宜小于100mm；對中等直徑樁不宜小于50mm?；炷翗兜臉俄?/p>

55、主筋應(yīng)伸入承臺內(nèi)，其錨固長度不宜小于30倍主筋直徑，對于抗拔樁基不應(yīng)小于40倍主筋直徑。,148,樁和承臺的連接,149,樁和承臺的連接,150,二、柱下樁基獨立承臺 1.受彎計算 （1）柱下多樁矩形承臺 配筋不足,柱下獨立承臺將產(chǎn)生彎曲破壞，其破壞特征呈梁式破壞。例如，四樁承臺破壞時屈服線如下圖所示，最大彎矩產(chǎn)生于屈服線處。,151,152,計算截面應(yīng)取在柱邊和承臺高度變化處（杯口外側(cè)或臺階邊緣），根據(jù)極限平衡原理，承臺正截面彎矩計算如下：,分別為垂直于y、x軸方向計算截面 處的彎矩設(shè)計值； 垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應(yīng) 計算截面的距離； 扣除承臺和其上填土自重后第i樁豎向 力設(shè)計值。,

56、153,矩形承臺 三樁三角形承臺,154, 柱下三樁三角形承臺 計算截面應(yīng)取在柱邊,彎矩按下式計算： Mx Nx x My Ny y 當計算截面不與主筋方向正交時（例如三角形承臺），須對主筋方向角進行換算。 柱下或墻下條形承臺梁 彎矩一般可按彈性地基梁進行分析，地基的計算模型應(yīng)根據(jù)地基土層的特性選取。通常可采用文克爾假定，將基樁視為彈簧支承，其剛度系數(shù)可由靜載荷試驗的Qs曲線確定，具體可參見有關(guān)文獻。當樁端持力層較硬且樁柱軸線不重合時，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。,（4-71）,155,承臺厚度及強度計算 承臺厚度可按沖切及剪切條件確定。

57、一般可先經(jīng)驗估計承臺厚度，然后再校核沖切和剪切強度，并進行調(diào)整。承臺配筋通常按抗彎條件確定。 2.受沖切計算 如承臺有效高度不足，將產(chǎn)生沖切破壞。其破壞方式可分為沿柱（墻）邊的沖切和角樁對承臺的沖切兩類。柱邊沖切破壞錐體斜面與承臺底面的夾角大于等于45度，該斜面的上周邊位于柱與承臺交接處或承臺變階處，下周邊位于相應(yīng)的樁頂內(nèi)邊緣處。,156,157,F柱根部軸力設(shè)計值； 沖切破壞錐體范圍內(nèi)各樁的凈反力 設(shè)計值之和。,（1）柱對承臺沖切的承載力,158,（2）角樁對承臺的沖切,159,3.受剪切計算 樁基承臺的剪切破壞面為一通過柱（墻）邊與樁邊連線所形成的斜截面。當柱（墻）外有多排樁形成多個剪切斜

58、截面時，對每一個斜截面都應(yīng)進行受剪承載力計算。,V扣除承臺及土重后斜截面的最大剪力設(shè)計值,160,161,4.局部受壓計算 對于柱下樁基承臺，當混凝土強度等級低于柱的強度等級時，應(yīng)按現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002)驗算承臺的局部受壓承載力。當需要進行承臺的抗震驗算時，尚應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定對承臺的受彎、受剪切承載力進行抗震調(diào)整。 5. 受彎計算 承臺的受彎計算，可根據(jù)承臺類型分別按上述方法求得承臺內(nèi)力，然后按現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范驗算其正截面受彎承載力，計算方法同于一般梁板，故此不贅述。,162,第9節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計,和淺基礎(chǔ)一樣，樁基的設(shè)計也應(yīng)符合安全、合理和經(jīng)濟的要求。對樁和承臺來說，應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐久性；對地基來說，要有足夠的承載力和不產(chǎn)生過量的變形。樁基相應(yīng)于地基破壞的極