基础工程ppt道路与桥梁专业桩基础的设计计算

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1、第四章桩基础的设计计算第四章桩基础的设计计算第一节单桩承载力单桩承载力容许值：是指单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。一般情况下，桩受到轴向力、横轴向力及弯矩作用，因此须分别研究和确定单桩轴向承载力和横轴向承载力。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算一、单桩轴向荷载传递机理和特点（一）荷载传递过程与土对桩的支承力基本概念：当轴向荷载逐步施加于单桩桩顶，桩身上部受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时桩侧表面就会受到土的向上摩阻

2、力。桩顶荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身轴力和桩身压缩变形随深度递减。在桩土相对位移等于零处，其摩阻力尚未开始发挥作用而等于零。随着荷载增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力。桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥到极限值。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度：桩端极限阻力的发挥需要比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值，这时总是桩侧摩阻力先充分发挥出来。当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限后，若继续增加荷载，其荷载增量将全部由

3、桩端阻力承担。桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的变形性态有关，并各自达到极限值时所需要的位移量是不相同的。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算（二）桩侧摩阻力的影响因素及其分布桩侧摩阻力除与桩土间的相对位移有关，还与土的性质、桩的刚度、时间因素和土中应力状态以及桩的施工方法等因素有关。土的影响：桩侧土极限摩阻力值随着桩侧土的抗剪强度的增大而增加。桩身刚度的影响：桩的刚度较小时，桩顶处桩侧摩阻力常较大；当桩刚度较大时，土的抗剪强度也较大，以致桩下部桩侧摩阻力大于桩上部。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算时间的影响：在桩基施工过程中及完成后桩侧

4、土的性质、状态在一定范围内会有变化，影响桩侧摩阻力，并且往往也有时间效应。影响桩侧摩阻力的诸因素中，土的类别、性状是主要因素。在分析基桩承载力时，各因素对桩侧摩阻力大小与分布的影响，应分别情况予以注意。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算a）沉桩（预制桩）b）钻孔灌注桩图4-1桩侧摩阻力分布曲线桩侧摩阻力沿深度分布的情况：4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算（三）桩底阻力的影响因素及其深度效应桩底阻力与土的性质、持力层上覆荷载（覆盖土层厚度）、桩径、桩底作用力、时间及桩底进入持力层深度等因素有关，其主要影响因素仍为桩底地基土的性质。深度效应：桩的承

5、载力（主要是桩底阻力）随着桩的入土深度(特别是进入持力层的深度而变化)的特性。临界深度：桩底端进入持力砂土层或硬粘土层时，桩的极限阻力随着进入持力层的深度线性增加。达到一定深度后，桩底阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临界深度hc。由此可见，对于以夹于软层中的硬层作桩底持力层时，要根据夹层厚度，综合考虑基桩进入持力层的深度和桩底硬层的厚度。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算（四）单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式轴向受压荷载作用下，单桩的破坏是由地基土强度破坏或桩身材料强度破坏所引起。而以地基土强度破坏居多。破坏模式分为如下3种情形：纵向挠曲破坏（图a）

6、：桩在轴向受压荷载作用下，如同一受压杆件呈现纵向挠曲破坏。桩的承载力取决于桩身的材料强度。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算整体剪切破坏（图b）：桩在轴向受压荷载作用下，由于桩底持力层以上的软弱土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体将形成滑动面而出现整体剪切破坏。桩的承载力主要取决于桩底土的支承力，桩侧摩阻力也起一部分作用。刺入式破坏（图c）：当具有足够强度的桩入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向受压荷载作用下，将出现刺入式破坏。根据荷载大小和土质不同。桩所受荷载由桩侧摩阻力和桩底反力共同承担，一般摩擦桩或纯摩擦桩多为此类破坏，且基桩承载力往往

7、由桩顶所允许的沉降量控制。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算二、按土的支承力确定单桩轴向承载力容许值单桩轴向承载力容许值，系指单桩在轴向荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围之内所容许承受的最大荷载，它是以单桩轴向极限承载力（极限桩侧摩阻力与极限桩底阻力之和）考虑必要的安全度后求得。单桩轴向承载力容许值的确定往往需选用几种方法作综合考虑和分析，以合理确定单桩轴向承载力容许值。4-1单桩承载力的确定第四章桩基础的设计计算（一）静载试验法概念：在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破坏状

8、态为止，并