樁基礎(chǔ)及其它深基礎(chǔ)課件

1、樁基礎(chǔ)及其它深基礎(chǔ),據(jù)古籍法苑珠林記載，塔基是在淤泥中打下木樁而形成的。,超化寺塔，位于鄭州密縣原超化寺遺址上，建于唐開(kāi)元二年（公元714年）。平面呈正方形，共十三層，高約28米。,基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基，長(zhǎng)度達(dá)100米，是我國(guó)目前最長(zhǎng)的樁基。,濟(jì)南黃河公路橋，大橋全長(zhǎng)2033.44m，其中主橋長(zhǎng)488m，為5孔連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔斜拉橋。, 變 形的要求,樁基礎(chǔ)的適用性,特殊土,較大偏心荷載、水平荷載、動(dòng)力或周期性荷載作用,地下水位很高,需要長(zhǎng)期保存、具有重要?dú)v史意義的建筑物,4.1 樁的分類與質(zhì)量檢測(cè),樁基的分類：?jiǎn)螛痘A(chǔ) 群樁基礎(chǔ),根據(jù)承臺(tái)與地面的相對(duì)位置： 低承臺(tái)樁 高承臺(tái)樁,4.1.

2、1 按承載性狀分類,摩擦型樁,摩擦樁,端承摩擦樁,端承型樁,端承樁,摩擦端承樁,4.1.2 按施工方法分類,預(yù)制樁,混凝土預(yù)制樁,鋼樁,木樁,灌注樁,沉管灌注樁,鉆（沖）孔灌注樁,挖孔樁,實(shí)心方樁：截面300-500mm 樁長(zhǎng)25-30m 分節(jié)長(zhǎng)度12m,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁： 先張法離心成型法制作 高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)（ PHC 管樁） 混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80 未經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)（PC管樁） 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C60-C80 外徑為300-600mm， 節(jié)長(zhǎng)5-13m。,上海寶山鋼鐵集團(tuán)馬跡山港的25萬(wàn)噸級(jí)海上鋼樁,圖一：電弧噴涂,圖二：防腐施工后,圖三：打樁現(xiàn)場(chǎng),錘擊法,135樁機(jī)+D100柴油樁錘施工,樁

3、錘,樁,斜撐,立柱,立柱支撐,車體,灌注樁 灌注樁是直接在所設(shè)計(jì)樁位處成孔，然后在孔內(nèi)下設(shè)鋼筋籠（也有直接插筋或省去鋼筋的)再澆灌混凝土而成。,灌注樁,沉管灌注樁,鉆（沖）孔灌注樁,挖孔樁,（1）沉管灌注樁,打樁機(jī)就位,灌注混凝土,沉管,邊拔管邊振動(dòng),安放鋼筋籠繼續(xù)澆灌混凝土,成型,沉管灌注樁,錘擊：直徑300-500mm，樁長(zhǎng)20m,振動(dòng)：直徑300-500mm，,內(nèi)擊式沉管灌注樁（弗朗基樁）,吊腳樁 縮頸樁,（2）鉆(沖)孔灌注樁 鉆（沖）孔灌注樁用鉆機(jī)(如螺旋鉆、振動(dòng)鉆、沖抓錐鉆、旋轉(zhuǎn)水沖鉆等）鉆土成孔，然后清除孔底殘?jiān)?放鋼筋籠，澆灌混凝土。 最大優(yōu)點(diǎn)：入土深，能進(jìn)入巖層，剛度大，

4、承載力高，樁身變形小，并可方便地進(jìn)行水下施工。,TS-22型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī),YCJF-25型全液壓沖擊反循環(huán)鉆機(jī),1.2-1.5m,400-600mm,（3）挖孔樁 挖孔樁可采用人工或機(jī)械挖掘成孔，逐段邊開(kāi)挖邊支護(hù)，達(dá)所需深度后再進(jìn)行擴(kuò)孔、安裝鋼筋籠及澆灌 混凝土而成。,4.1.3 按樁的設(shè)置效應(yīng)分類,按設(shè)置效應(yīng)可分為下列三類：,非擠土樁,小量擠土樁,擠土樁,4.1.4 樁的質(zhì)量檢驗(yàn) ： （1）開(kāi)挖檢查。 （2）抽芯法。(直徑100-150mm） （3）超聲波檢測(cè)法。 （4）動(dòng)測(cè)法。,聲波透視法測(cè)樁示意圖,對(duì)于內(nèi)部有缺陷（離析、蜂窩、孔洞、裂隙、泥砂夾層、夾泥等）的混凝土，由于缺陷、裂縫使聲波反射

5、或繞射，波幅也將明顯減小，,4.2 豎向荷載下單樁的工作性能 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(guò)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(guò)程，以及單樁的破壞機(jī)理等，對(duì)正確評(píng)價(jià)單樁軸向承載力設(shè)計(jì)值具有一定的指 導(dǎo)意義。,4.2.1 樁的荷載傳遞,N0=Q,由深度z處微元dz上靜力平衡：,z與NZ關(guān)系：,樁端阻力=樁底軸力,樁側(cè)總阻力：,up樁周長(zhǎng),樁頂位移0=s,Z截面位移：,Z=l時(shí)：,若通過(guò)沿樁身若干截面預(yù)先埋設(shè)應(yīng)力量測(cè)元件（傳感器）可獲得樁身軸力Ns分布圖，可利用上式求出z和z分布圖。,傳感器,4.2.2 樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,樁側(cè)土壓力系數(shù),樁的

6、側(cè)阻隨深度呈線性增大，但砂土中模型樁試驗(yàn)表明， 當(dāng)樁入土深達(dá)某一臨界值(約為510倍樁徑）后，側(cè)阻就不再隨深度增 加，該現(xiàn)象稱為側(cè)阻的深度效應(yīng)。,樁側(cè)摩阻力是樁截面對(duì)樁周土相對(duì)位移的函數(shù)，見(jiàn)OCD, 通常可簡(jiǎn)化為折線見(jiàn) OAB。其極限值u可用類似于土的抗剪強(qiáng)度的厙侖公式表達(dá)：,1）樁側(cè)極限摩阻力的影響因素。與所在的深度、土的類別和性質(zhì)，成樁方法等多種因素有關(guān)。而樁側(cè)摩阻力達(dá)到所需的樁土相對(duì)滑移極限值u時(shí)，則基本上只與土的類別有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)資料: 一般粘性土約為46mm 砂土約為610mm,2） 隨著樁頂荷載的逐級(jí)增加，樁側(cè)摩阻力及樁端阻力的發(fā)揮過(guò)程。,3） 極限端阻的深度效應(yīng)。,4）單樁端阻的

7、發(fā)揮不僅滯后于側(cè)阻，而且其充分發(fā)揮所需的樁底位移值比樁側(cè)摩阻力達(dá)到極限所需的樁身截面位移值大得多。 砂類土：d/12-d/10 (d為樁徑） 粘 土：d/10-d/4 (d為樁徑） 側(cè)阻和端阻的深度效應(yīng)問(wèn)題都有待進(jìn)一步研究。,4.2.3 單樁的破壞模式： 單樁在軸向荷載作用下其破壞模式主要取決于樁周土的抗剪強(qiáng)度、樁端支承情況、樁的尺寸以及樁的類型,1 屈曲破壞 樁底堅(jiān)埂、樁側(cè)軟弱，無(wú)約束；樁在軸向荷裁作用 下如同一細(xì)長(zhǎng)壓桿出現(xiàn)縱向撓曲破壞?！岸附敌汀逼茐?2 整體剪切破壞 當(dāng)具有足夠強(qiáng)度的樁穿過(guò)抗剪強(qiáng)度較低的土層，達(dá)到強(qiáng)度較高的土層，且樁的長(zhǎng)度不大時(shí)，樁底土層不能阻止滑動(dòng)土楔的形成，發(fā)生整體剪

8、切破壞。,3 刺入破壞 當(dāng)樁的入土深度較大或樁周土層抗剪強(qiáng)度較均勻時(shí)，樁在軸向力作用下將出現(xiàn)刺入破壞。 樁頂荷載主要由樁側(cè)摩阻力承受、樁端阻力極微，樁的沉降量較大。 當(dāng)樁周土質(zhì)較弱時(shí)， Q-s曲線“漸進(jìn)破壞”的緩變型，無(wú)明顯拐點(diǎn)，極限荷載難以判斷，承載力主要由su確定； 當(dāng)樁周土抗剪強(qiáng)度較高時(shí)、 Q-s曲線可能為陡降型，有明顯 拐點(diǎn)、樁的承載力主要取決 于樁周土的強(qiáng)度。,4.2.4 樁側(cè)負(fù)摩阻力,（1）穿越較厚松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土層進(jìn)入相對(duì)較硬土層； （2）樁周存在軟弱土層，臨近樁地面有較大長(zhǎng)期荷載，或地面大面積堆載。 （3）降低地下水位，土有效應(yīng)力增加，產(chǎn)生顯著沉降。,Q,Nl

9、,負(fù)摩阻力,正摩阻力,中性點(diǎn)深度la應(yīng)安樁周土層沉降與樁的沉降相等的條件確定,單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值：,樁周負(fù)摩阻力系數(shù),樁周第I層土平均豎向有效上覆壓力(Kpa),經(jīng)驗(yàn)公式：,軟土或中等強(qiáng)度粘土：,砂土：,土的不排水抗剪強(qiáng)度,樁周底I層土經(jīng)鉆桿長(zhǎng)度修正后的平均標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)擊數(shù),樁側(cè)總的負(fù)摩阻力：,樁的周長(zhǎng),中性點(diǎn)以上各土層厚度,4.3 單樁豎向承載力的確定,4.3.1按材料強(qiáng)度確定 按材料強(qiáng)度確定單樁豎向求載力時(shí)，可將樁視為軸心受壓桿件，根據(jù)樁材相應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 或鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算。,混凝土樁：,4.3.2 按地基土的支承能力確定,1 靜載荷試驗(yàn)方法 試樁數(shù)量不宜少于總數(shù)1%，并不少于

10、3根。 預(yù)制樁間歇時(shí)間： 砂類土：10天；粉土、粘性土：15天；飽和粘性土：25天,（1）實(shí)驗(yàn)裝置,加荷穩(wěn)壓裝置,提供反力裝置,沉降觀測(cè)裝置,試驗(yàn)時(shí)加載方式常有慢速維持荷載法、快速維持荷載法、等貫入速率法以及循環(huán)加載法。工程中最常用的是慢速維侍荷載法即逐級(jí)加載，每級(jí)荷載值約為單樁承載力設(shè)計(jì)值的1/5-1/8。當(dāng)每級(jí)荷載下樁頂沉降量小于0.1mm/h時(shí)，架下一級(jí)荷載直到試樁破壞，再分級(jí)卸載引零。,（2）終止加載條件 某級(jí)荷載下，樁頂沉降量為前一級(jí)荷載下沉降量的5倍； 某級(jí)荷載下，樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載下沉降量的2倍， 且經(jīng)24h尚未達(dá)到穩(wěn)定 已達(dá)到錨樁最大抗拔力或壓重平臺(tái)的最大重量時(shí)；,（3）

11、按試驗(yàn)結(jié)果確定單樁承載力,根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定QU,根據(jù)沉降量確定QU 一般：S=40-60 大直徑樁：S=0.03-0.06d 細(xì)長(zhǎng)樁（l/d80)：S=60-80,根據(jù)沉降隨時(shí)間的變化特征確定Qn， 取曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載值作為極限荷載Qn。,計(jì)算平均值Qn,統(tǒng)計(jì)：,樁極限承載歷實(shí)測(cè)值與平均值之比：,i的標(biāo)準(zhǔn)差：,折減系數(shù)，查樁規(guī)范,2 按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定,以土力學(xué)原理為基礎(chǔ)，在土的杭剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值上考慮理論公式無(wú)法概括的某些影響因素，例如：土的類別和排水條件、樁的類型和設(shè)置效應(yīng)等，所以仍是經(jīng)驗(yàn)性公式。 單樁極限承載力：,Qsu、Qpu 樁側(cè)總極限摩阻力和樁端

12、總極限阻力：,由于樁的設(shè)置附加于地基上的重力，常設(shè)相等,上式簡(jiǎn)化為：,3 靜力觸探法 靜力觸探是將圓錐形的金屬探頭，以靜力方式按一定速率均勻壓入土中，借助探頭的傳感器，測(cè)出探頭側(cè)阻fs及端阻qc。探頭由淺人深測(cè)出各種土層的這些參數(shù)后，即可算出單樁承載力。,4 經(jīng)驗(yàn)公式法 利用經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk，是一種沿用多年的傳統(tǒng)方法，樁基規(guī)范在地基規(guī)范基礎(chǔ)上，積累了豐富的資料，使其適用于各類基樁，并以極限狀態(tài)設(shè)計(jì)形式表示。,(1)一般預(yù)制樁及灌注樁,(2)大直徑征(d0.8m) 大直徑樁的樁底持力層一般都呈漸進(jìn)破壞，其Q-s曲線呈緩變型，單樁承載力的取值常以沉降控制，極限端阻隨樁徑的

13、增大而減少，且以持力層為無(wú)粘性土?xí)r為甚。由于大直徑樁一般為鉆、沖、挖孔灌注樁，在無(wú)粘性土的成孔過(guò)程中將使孔壁因應(yīng)力解除而松弛使側(cè)阻降幅隨孔徑的增大而增大。,(3)嵌巖樁 一般情況下，只要嵌巖樁不是很短，上覆土層的側(cè)阻力就能部分發(fā)揮；此外，嵌巖深度內(nèi)也有側(cè)阻力作用，故傳遞到樁端的應(yīng)力隨嵌巖深度增大而遞減，當(dāng)嵌巖深度達(dá)5d時(shí)，該應(yīng)力接近于零。所以樁端嵌巖深度一般不是很大，超過(guò)某一界限則無(wú)助于提高樁的豎向承載力。,5 動(dòng)力試樁法,H,Q,e,土對(duì)樁的抗力,回跳高度,能量損耗 材料的非彈性變形,能量消耗系數(shù) 確定十分復(fù)雜，與樁的材料、打樁方式、土的性質(zhì)有關(guān)，采用不同的假定得出不同的,4.4 樁基豎向承

14、載力設(shè)計(jì)值,國(guó)內(nèi)外大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用單一的群樁效率系數(shù)不能正確反映群樁基礎(chǔ)的工作狀況，其低估了群樁基礎(chǔ)的承載能力。其原因是： 群樁基礎(chǔ)的沉降量只需滿足建筑物樁基變形允許值的要求，無(wú)需按單樁的沉降量控制； 群樁基礎(chǔ)中的一根樁與單樁的工作條件不同，其極限承載力也不一樣。 由于群樁基礎(chǔ)成樁時(shí)樁側(cè)土體受擠密的程度高，潛在的側(cè)阻大，樁間土的豎向變形量比單樁時(shí)大，故樁與土的相對(duì)位移減小，影響側(cè)阻力的發(fā)揮。 通常，砂土和粉土中的樁基，群樁效應(yīng)使樁的側(cè)阻力提高；而粘性土中，群樁效應(yīng)使側(cè)阻力降低。,目前工程上考慮群樁效應(yīng)的方法有兩種：,以概率極限設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，通過(guò)實(shí)測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析對(duì)群樁內(nèi)每根樁

15、的側(cè)阻力和端阻力分別乘以群樁效應(yīng)系數(shù)；,把承臺(tái)、樁和樁間土視為一假想的實(shí)體基 礎(chǔ)，進(jìn)行基礎(chǔ)下地基承載力和變形驗(yàn)算。,8.5.2 承臺(tái)下土對(duì)荷載的分擔(dān)作用,樁基在荷載作用下，由樁和承臺(tái)底地基土共同承擔(dān)荷載，構(gòu)成復(fù)合樁基，復(fù)合樁基中基樁的承載力含有承臺(tái)底的土阻力，故稱為復(fù)合基樁。承臺(tái)底分擔(dān)荷載的作用隨樁群相對(duì)于基土向下位移幅度的加大而增強(qiáng)，為了保證臺(tái)底與土保持接觸而不脫開(kāi)并提供足夠的上阻力，則樁端必須貫入持力層促使群樁整體下沉。此外，樁身受荷壓縮，產(chǎn)生樁-土相對(duì)滑移，也使底反力增加。,8.5.3 按規(guī)范確定樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值 樁基的群樁效應(yīng)難以通過(guò)承臺(tái)一樁一土相互作用分析的理論方法求解，樁基規(guī)根

16、據(jù)大量試驗(yàn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，給出了隨基土類別、樁距-樁徑比sa/d、承臺(tái)寬-樁長(zhǎng)比Bcl等因素而變化的各項(xiàng)群樁效應(yīng)系數(shù)值。其分別定義為：,側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)：,端阻群樁效應(yīng)系數(shù)：,側(cè)阻端阻綜合群樁效應(yīng)系數(shù)：,承臺(tái)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)：,復(fù)合基樁或基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值R為：,靜載荷試驗(yàn)確定豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)：,Qck相應(yīng)于任一復(fù)合基樁的承臺(tái)底地基土的總極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值； qck承臺(tái)底1/2承臺(tái)寬度深度范圍（=5m）內(nèi)地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值; Ac承臺(tái)底地基土凈面積； s p sp c分別為樁側(cè)阻樁端阻、樁側(cè)阻瑞阻綜合抗力及承臺(tái)底土 阻抗力分項(xiàng)系數(shù)，可按表8.12采用； s p sp分別為樁側(cè)阻、樁端阻、樁

17、側(cè)阻端阻綜合群樁效應(yīng)系數(shù)，可 按表8.13取值； c臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)，可按下式計(jì)算：,其中：,當(dāng)承臺(tái)底面與土脫開(kāi)(非復(fù)合樁基)時(shí)，不應(yīng)考慮承臺(tái)效應(yīng)，即取co， s、p、 sp取表813中Bc/l=0.2一欄的對(duì)應(yīng)值； 對(duì)端承樁基和樁數(shù)不超過(guò)3根的非端承樁基，也不考慮群樁效應(yīng)， co， s=p=sp=1.0,8.6 樁基承載力和沉降驗(yàn)算,8.6.1 樁頂作用效應(yīng),荷載效應(yīng),地震作用效應(yīng),作用效應(yīng),相應(yīng)基本組合,荷載效應(yīng)基本組合,地震作用效應(yīng) 基本組合,8.6.1 .1 基樁樁頂荷載效應(yīng)的計(jì)算,假定：,承臺(tái)是剛性的,各樁剛度相同,x,y是樁平面慣性主軸,軸心豎向力作用下:,偏心豎向力作用下:

18、,水平力:,當(dāng)基樁承受較大水平力，或?yàn)楦叱信_(tái)樁基時(shí)，樁頂作用效應(yīng)的計(jì)算應(yīng)考慮承臺(tái)與基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力。,自重荷載分項(xiàng)系數(shù) 取1.2，有利時(shí)1.0,8.6.1.2 地震作用效應(yīng),對(duì)主要承受豎向荷載的抗震設(shè)防區(qū)低承臺(tái)樁，下列條件不考慮地震作用,1、按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)抗震承載力計(jì)算的建筑屋。 2、不位于斜坡地帶和地震可能導(dǎo)致滑移、地裂地段的建筑物。 3、樁端及樁身周圍無(wú)可液化土層； 4、承臺(tái)周圍無(wú)液化土、淤泥、淤泥質(zhì)土。,對(duì)位于8度和8度以上抗震設(shè)防區(qū)的高大建筑物低承臺(tái)樁基，在計(jì)算各基樁的作用效應(yīng)和樁身內(nèi)力時(shí)可考慮承臺(tái)與基樁共同工作和土的彈性抗力作用。,8.6.2

19、基樁豎向承載力驗(yàn)算,8.6.2.1 荷載效應(yīng)基本組合,軸心荷載：,偏心荷載：,8.6.2.2 地震作用效應(yīng)組合,地震災(zāi)害調(diào)查表明，不論樁周土類別如何，基樁承載力均可提高25%。,軸心荷載：,偏心荷載：,8.6.3 樁基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算,軟弱下臥層經(jīng)深度修正后的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,地基承載力分項(xiàng)系數(shù)，可取1.65,1.樁距sa=6d，可按整體沖剪考慮：,樁側(cè)第I層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值,2.樁距sa6d，且硬持力層厚度t(sa-dc)ctan/2的群樁基礎(chǔ)，以及單樁基礎(chǔ)，應(yīng)作基樁沖剪破壞計(jì)算,圓樁de=d 方樁de=1.13b,當(dāng)建筑物對(duì)樁基的沉降有特殊要求，或樁端存在有軟弱下臥層，或?yàn)槟Σ列腿?/p>

20、樁基礎(chǔ)時(shí)，尚應(yīng)考慮披基的沉降驗(yàn)算。 目前在工程中計(jì)算樁基沉降量，仍假定樁群為一假想的實(shí)體深基礎(chǔ)，按與淺基礎(chǔ)相同的計(jì)算方法和步驟計(jì)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，但計(jì)算過(guò)程中各土層的壓縮模量，按實(shí)際的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力由實(shí)驗(yàn)曲線確定，同時(shí)，基底邊長(zhǎng)取承臺(tái)底面邊長(zhǎng)(ac、bc)；最后引入樁基等效沉降系數(shù)e對(duì)沉降計(jì)算結(jié)果加以修正，,864 樁基沉降驗(yàn)算,樁基最終沉降量,按分層總和法計(jì)算的樁基沉降量,樁基等效沉降系數(shù)，可按樁基規(guī)有關(guān)規(guī)定計(jì)算。,樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù),865 樁基負(fù)摩阻力驗(yàn)算,群樁中任一基樁：下拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qgn，可取單樁下拉荷載Qn乘以負(fù)摩阻力樁群樁效應(yīng)系數(shù)n（

21、單樁n=1）,當(dāng)土層不均勻和建筑物對(duì)不均勻沉降較敏感時(shí)，尚應(yīng)將負(fù)摩阻力引起的下拉荷載計(jì)入附加荷載驗(yàn)算樁基沉降。,驗(yàn)算基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R時(shí):,端承型基樁：應(yīng)計(jì)入下拉荷載Qgn ，,摩擦型基樁：取樁身計(jì)算中性點(diǎn)以上側(cè)阻力為零,87 樁的水平承載力與位移,建筑工程中的樁基礎(chǔ)大多以承受豎向荷載為主，但在風(fēng)荷載、地震荷載、機(jī)械制動(dòng)荷載或土壓力、水壓力等作用下，也將承受一定的水平荷載。尤其是橋梁工程中的樁基，除了滿足樁基的豎向承載力要求之外，還必須對(duì)樁基的水平承載力進(jìn)行驗(yàn)算。,確定單樁水平承載力的方法，以水平靜載荷試驗(yàn)最能反映實(shí)際情況，所得到的承載力和地基土水平抗力系數(shù)最符合實(shí)際情況，若預(yù)先埋設(shè)量測(cè)元

22、件，還能反映出加荷過(guò)程中樁身截面的內(nèi)力和位移。此外，也可采用理論計(jì)算，根據(jù)校頂水平位移容許值，或材料強(qiáng)度、抗裂度驗(yàn)算等確定，還可參照當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)加以確定。,871 單樁水平靜載荷試驗(yàn),樁和承臺(tái)：足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性 地基（主要樁端持力層)：足夠的承載力和不產(chǎn)生過(guò)量的變形,88 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì),進(jìn)行調(diào)查研究，場(chǎng)地勘察，收集有關(guān)資料； 綜合勘察報(bào)告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件確定樁基持力層； 選擇樁材，確定校的類型、外形尺寸和構(gòu)造； 確定單校承裁力設(shè)計(jì)值； 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定校的數(shù)量和平面布置； 根據(jù)樁的平面布置，初步擬訂承臺(tái)輪廓尺寸及承臺(tái)底標(biāo)高； 驗(yàn)算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；

23、 驗(yàn)算承臺(tái)尺寸及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度； 必要時(shí)驗(yàn)算樁基的整體承載力和沉降量，驗(yàn)算軟弱下臥層地基承載力； 單樁設(shè)計(jì)，繪制樁和承臺(tái)的結(jié)構(gòu)及施工祥圖。,設(shè)計(jì)樁基之前必須充分掌握設(shè)計(jì)原始資料，包括建筑類型、荷載、工程地質(zhì)勘察資料、材料來(lái)源及施工技術(shù)設(shè)備等情況，并盡量了解當(dāng)?shù)厥褂脴痘慕?jīng)驗(yàn)。,881收集設(shè)計(jì)資料,882 樁型、樁長(zhǎng)和截面尺寸選擇 樁基設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況、地層條件、施工能力及環(huán)境限制(噪音、振動(dòng))等因素，選擇預(yù)制樁或灌注樁的類別，樁的截面尺寸和長(zhǎng)度以及樁端持力層等。 一般當(dāng)土中存在大孤石、廢金屬以及花崗巖殘積層中未風(fēng)化的石英脈時(shí)，預(yù)制樁將難以穿越；當(dāng)土層分布很不均勻時(shí)，混凝土

24、須制樁的預(yù)制長(zhǎng)度較難掌握；在場(chǎng)地土層分布比較均勻的條件下，采用質(zhì)量易于保證的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁比較合理。,樁的長(zhǎng)度主要取決于樁端持力層的選擇,粘性土、粉土：不宜小于2d， 砂類土： 不宜小于1.5d， 碎石類土: 不宜小于1d。 當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí): 樁端以下硬持力層厚度不宜小于4d 嵌巖灌注樁的周邊嵌入微、中等風(fēng)化 巖體的dmin不宜小于0.5m，,樁端阻力的臨界深度: 砂、礫為(3-6)d， 粉土、粘性土為(5-10)d。,樁端進(jìn)入持力層的深度：,樁全長(zhǎng)l=承臺(tái)底至持力層頂厚度+樁沉入持力層深度 +深入承臺(tái)深度+樁尖長(zhǎng),883 樁數(shù)及樁位布置,8831 樁的根數(shù),作用在承臺(tái)上的軸向壓力設(shè)

25、計(jì)值,承臺(tái)及其上方填土的重力,偏心受壓,軸心受壓,8.8.3. 2 樁的中心距 樁的間距過(guò)大：承臺(tái)體積增加，造價(jià)提高； 間距過(guò)?。簶兜某休d能力不能充分發(fā)揮，且給施工造成困難,1、上部荷載的中心與樁群的橫截面形心重合或接近。,2、采用外密內(nèi)疏,8833 樁位的布置,3、保持樁距 Sa=(3-4)d為宜，擴(kuò)底樁1.5-2.0d,884樁身截面強(qiáng)度計(jì)算,混凝土強(qiáng)度等級(jí)： 預(yù)制樁：宜C30 ，灌注樁：宜 C20，預(yù)應(yīng)力混凝土樁：宜C40,鋼筋： 預(yù)制樁主筋： 打入法宜min 0.8%， 靜壓法宜min 0.6% 灌注樁: min 0.20.65% (小直徑樁 取大值）,箍筋： 直徑：6-8mm， 間距

26、200mm,灌注樁： 混凝土強(qiáng)度：C15，水下C20，預(yù)制樁尖應(yīng)C30。 當(dāng)樁頂軸向壓力和水平力滿足樁基規(guī)受力條件時(shí)，可按構(gòu)造要求配置樁頂與承臺(tái)的連接鋼筋籠。 一級(jí)建筑樁基，主筋：6-10根12-14， mian 0.2，錨入承臺(tái)30dS(主筋直徑)，伸入樁身長(zhǎng)度 10d，且不小于承臺(tái)下軟弱土層層底深度； 二級(jí)建筑樁基，主筋： 4-8根10-12 ，錨入承臺(tái)30dS，且伸人樁身長(zhǎng)度 5d，對(duì)于沉管灌注樁，配筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于承臺(tái)軟弱土層層底厚度 三級(jí)建筑樁基可不配構(gòu)造鋼筋。 一般g可取0.2一0.65(小直徑取高值，大直徑取低值),對(duì)受水平荷載特別大的樁、抗拔樁和嵌巖端承樁應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。 主筋：

27、長(zhǎng)度一般可取4.0(為樁的水平變形系數(shù)），當(dāng)為抗拔樁、端承樁或承受負(fù)摩阻力和位于坡地岸邊的基樁應(yīng)通長(zhǎng)配置。 承受水平荷載的樁：主筋宜810， 抗壓和抗拔樁：610，周邊均勻布置，凈距60mm， 箍筋宜采用 6-8200-300mm的螺旋箍筋，受水平荷載較大和抗震的樁基，樁頂35d內(nèi)箍筋應(yīng)適當(dāng)加密，當(dāng)鋼筋籠長(zhǎng)度超過(guò)4m時(shí)，每隔2m左右應(yīng)設(shè)一道 12-18的焊接加勁箍筋。 主筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng) 35mm，水下澆灌混凝土?xí)r應(yīng) 50mm。,軸心荷載作用下的樁身截面強(qiáng)度可按8.4節(jié)方法計(jì)算； 偏心荷載(包括水平力和彎距)作用時(shí)，可先按8.7節(jié)方法求出樁身最大彎短及其相應(yīng)位置，再根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

28、要求，按偏心受壓確定出樁身截面所需的主筋面積，但尚需滿足各類樁的最小配筋率。 對(duì)于受長(zhǎng)期或經(jīng)常出現(xiàn)的水平衡載或上拔力的建筑物，還應(yīng)驗(yàn)算樁身的裂縫寬度，其最大裂縫寬度不得超過(guò)0.2mm，對(duì)處于腐蝕介質(zhì)中的樁基則不得出現(xiàn)裂縫；對(duì)于處于含有酸、氯等介質(zhì)環(huán)境中的樁基，還應(yīng)根據(jù)介質(zhì)腐蝕性的強(qiáng)弱采取專門(mén)的防護(hù)措施，以保證樁基的耐久性。,預(yù)制樁除了滿足上述計(jì)算之外，還應(yīng)考慮運(yùn)輸、起吊和錘擊過(guò)程中的各種強(qiáng)度驗(yàn)算。,吊點(diǎn)位置應(yīng)按吊點(diǎn)間的正彎短和吊點(diǎn)處的負(fù)彎矩相等的條件確定。,885 承臺(tái)設(shè)計(jì),樁基承臺(tái)可分為柱下獨(dú)立承臺(tái)、柱下或墻下條形承臺(tái)(梁式承臺(tái))，以及筏板承臺(tái)和箱形承臺(tái)等。承臺(tái)的作用是將樁聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，并

29、把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺(tái)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。,8851 外形尺寸及構(gòu)造要求,承臺(tái)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，墻下樁基作成條形承臺(tái)，即梁式承臺(tái)；柱下樁基宜采用板式承臺(tái)(矩形或三角形) ，其剖面形狀可作成錐形、臺(tái)階形或平板形。,承臺(tái)厚度應(yīng) 300mm，寬度 500mm，承臺(tái)邊緣至邊樁中心距離不應(yīng)小于校的直徑或邊長(zhǎng)，且邊緣挑出部分應(yīng) 150mm，對(duì)于條形承臺(tái)梁應(yīng) 75mm。,為保證群樁與承臺(tái)之間連接的整體性，校頂應(yīng)嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度，對(duì)大直徑樁宜100，對(duì)中等直徑樁宜 50mm?；炷翗兜臉俄斨鹘顟?yīng)伸入承臺(tái)內(nèi)，其錨固長(zhǎng)度宜 30ds，對(duì)于抗拔樁基應(yīng) 40ds。 承臺(tái)的

30、混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜 C15，采用級(jí)鋼筋時(shí)宜 C20。承臺(tái)的配筋按計(jì)算確定，對(duì)于矩形承臺(tái)板，宜雙向均勻配置，鋼筋直徑宜 10，間距應(yīng)滿足100-200mm，對(duì)于三樁承臺(tái)，應(yīng)按三向板帶均勻配置。最里面3根鋼筋相交圍成的三角形，應(yīng)位于柱截面范圍以內(nèi)。,臺(tái)底鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度宜 70mm。承臺(tái)梁的縱向主筋應(yīng)12。,8852 承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算 模型試驗(yàn)研究表明，柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)(四樁及三樁承臺(tái))在配筋不足的情況下將產(chǎn)生彎曲破壞，其破壞特征呈梁式破壞。,柱下多樁矩形承臺(tái),式中 MX,MY垂直x、y軸方向計(jì)算截面處彎矩設(shè)計(jì)值；,Ni扣除承臺(tái)和承臺(tái)上土自重設(shè)計(jì)值后i樁豎向凈反力設(shè)計(jì)值；當(dāng)不考慮承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，則為

31、i樁豎向總反力設(shè)計(jì)值。,xi、yi垂直y軸x軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；,柱下三樁三角形承臺(tái) 計(jì)算截面應(yīng)取在柱邊(圖8.35)，并按下式計(jì)算,柱下或墻下條形承臺(tái)梁 其正截面彎矩設(shè)計(jì)值一般可按彈性地基梁進(jìn)行分析，地基的計(jì)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(yàn)的Q-s曲線確定，具體計(jì)算可參見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)。當(dāng)樁端持力層較硬且樁軸線不重合時(shí)，可視樁為不動(dòng)支座，按連續(xù)梁計(jì)算。,8853 承臺(tái)厚度及強(qiáng)度計(jì)算,承臺(tái)厚度可按沖切及剪切條件確定，一般可先按沖切計(jì)算，再按剪切復(fù)核；其強(qiáng)度計(jì)算包括受沖切、受剪切、局部承壓及受彎計(jì)算。,（1）受沖切計(jì)算

32、,Fl作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值 ft承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； um沖切破壞錐體有效高度中線周長(zhǎng)； h0承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度； 沖切系數(shù)；沖跨比,沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力(不計(jì)承臺(tái)和承臺(tái)上土自重)設(shè)計(jì)值之和。,對(duì)于圓柱及圓樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方柱或方樁，取換算柱或樁截面邊寬bp0.8d,柱下矩形獨(dú)立承臺(tái)受柱沖切時(shí)可按下列公式計(jì)算:,(2)受剪切計(jì)算,例題2 某二級(jí)建筑樁基如圖8.38所示，柱截面尺寸為450mm600mm，作用在基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值為：F2800kN，M210kNm(作用于長(zhǎng)邊方向)，H145kN，擬采用截面為350mm 350mm的預(yù)制混凝土方樁，樁長(zhǎng)l 2m，已確定基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R500.0kN，水平承載力設(shè)計(jì)值Rh45kN，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，配置級(jí)鋼筋，試設(shè)計(jì)該樁基礎(chǔ)(不考慮承臺(tái)效應(yīng))。,89 其