土力学与地基基础》桩基础及其他深基础

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1、第十一章桩基础设计及其他深基础本章提要与教学目标1了解桩基础的使用，熟悉桩基础的设计内容、设计原则、分类及成桩效应；2了解桩基础单桩传递机理，熟悉掌握桩基础竖向承载力的确定，熟悉群桩效应；3了解单桩沉降计算，熟悉群桩沉降计算及减小桩负摩阻力的措施。4掌握桩基础承台设计，熟悉桩基础设计步骤及施工图绘制。§11.1概述桩基础：通过承台把若干根单桩连接成为整体，共同承受动静荷载的一种深基础。特点：承载力高稳定性好沉降量小而均匀便于机械化施工适应性强一、选择桩基础的条件地基土的性质：特殊土，强度不均荷载：较大的竖向荷载，具有偏心荷载、水平荷载、动力

2、荷载等其他形式的荷载作用结构物：对不均匀沉降较为明显，需要长期保存的历史性建筑物地下水位：水中的构筑物何种情况下选用桩基础方案？二、桩基设计的主要内容2持力层与桩长3桩的合理布置4桩基的水平承载力1桩基形式地质条件。建筑的体型与结构特点建筑功能对地下空间利用的方式1）能提供足够大的单桩承载力。2）保证建筑物不产生过大的沉降与差异沉降。3）考虑桩基造价。4）考虑桩基施工技术的可能性。桩基础设计包括哪些项目？三、建筑桩基的安全等级建筑桩基安全等级与重要性系数安全等级破坏后果建筑物类型重要性系数一级二级三级很严重严重不严重重要的工业与民用建筑；对

3、桩基变形有特殊要求的工业建筑一般的工业与民用建筑次要的建筑1.1（1.2）1.0（1.1）0.9（1.0）对于20层以上的高层建筑，其总高度（从地面起算）将超过60m，桩基允许倾斜值为2.5‰，建筑物顶端的倾斜位移值允许值不超过15cm，此时，尚不致对人们心理产生不良影响，电梯也能保持运转。若倾斜超过该项限值，则会造成人们心理上的恐惧，电梯不能正常运转。因此，对于20层以上的高层建筑应列入重要建筑物。对于有纪念意义的或供群众性集会的民用建筑，经济意义重大的工业建筑也应列入重要建筑物。四、桩基计算的荷载效应组合根据《建筑桩基技术规范》JGJ9

4、4-94进行设计时：①桩基承载能力极限状态的计算采用作用效应的基本组合和地震作用效应组合。②当进行桩基的抗震承载能力计算时，荷载设计值和地震作用设计值应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规定。③按正常使用极限状态验算桩基沉降时采用荷载的长期效应组合。④验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求和裂缝控制等级，分别采用作用效应的短期效应组合。桩基计算的荷载效应组合2.根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002进行设计时：①按单桩承载力确定桩数时，传至承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合；

5、相应的抗力采用单桩承载力特征值。②计算地基变形时，传至承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合；相应的限值为地基变形允许值。③确定桩承台高度、配筋和验算桩身材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。④验算桩台或桩身的裂缝宽度时，按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。§11.2桩的类型桩的类型根据桩体材料划分天然材料桩、混凝土桩、钢桩、水泥土桩、砂浆桩、特种(改良)型桩按桩的承载性状和使用功能划分竖向抗压桩、侧向受荷桩竖向抗拔桩、复合受荷桩根据成桩方法对土层影响划分

6、挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩按成桩方法划分图11-1图11-1按成桩方法划分桩的类型back钻孔扩底灌注桩，按成桩方法分类应为（B）A.挤土桩；B.非挤土桩；C.部分挤土桩D.端承桩沉管灌注桩和钻孔灌注桩又都属于挤土桩（F）。烟台大学住宅楼人工挖孔灌注桩寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩寿光造纸厂长螺旋压贯砼桩三水大厦钻孔灌注桩烟台国税大厦钻孔灌注混凝土桩-钢筋笼烟台大学文经学院预制桩烟台大学8、9号楼预制桩烟台滨海路桥冲击钻进成孔混凝土桩§11.3单桩竖向承载力的确定孤立的一根桩称为单桩，群桩中的一根桩称为基桩，群桩中考虑群桩效应的一根桩称为复合

7、基桩。一、竖向荷载下单桩的荷载传递桩的荷载传递机理研究揭示的是桩土之间力的传递与变形协调的规律，因而它是桩的承载力机理和桩—土共同作用分析的重要理论依据。桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程就是桩土体系荷载的传递过程。桩土体系荷载传递分析由上图可以看出，任一深度z桩身截面的荷载为：竖向位移为：由微分段dz的竖向平衡可求得为：微分段dz的压缩量为：由上两式得：式中A—桩身截面积；—桩身弹性模量；u—桩身周长。上式就是桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程。通过在桩身埋设应力或位移测试元件，即可求得轴力和侧阻力沿桩身的变化曲线。根据力的竖向平衡，有

8、：式中—桩侧总摩阻力；—桩端总阻力。根据和的大小，定性地将桩分为：摩擦桩（大致在0.8以上）端承摩擦桩（大致在0.6－0.75左右）端承桩（大致在0.8以上）摩擦端承桩（大致在0