第4章桩基础489.ppt

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1、1,48 桩承台的设计,承台分类：柱下独立承台、柱下或墙下条形承台(粱式承台)，以及筏板承台和箱形承台等。,承台的作用是将各桩联成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整、分配于各桩。,承台内力计算：受弯、受冲切、受剪切和局部承压承载力计算。,承台设计内容：选择承台的材料及其强度等级、几何形状及其尺寸、进行承台结构承载力计算，并使其构造满 足一定的要求。,2,一、构 造 要 求,1、承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边 缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。2、承台的最小厚度不应小于30

2、0mm，其最小埋深500mm,3,3、承台的配筋（1）矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm;（2）三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内,4,（3）承台梁的主筋：主筋 直径不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直径不宜小于6mm,5,4、承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于40mm.,6,5、桩顶嵌入承台的长度：（1）大直径桩嵌入长度应100mm；（2）中等直径的桩嵌入长度应50mm。,6、桩顶纵筋伸入承台内的锚固长度应大于纵筋直

3、径的30倍，对于抗拔桩为40倍。,7,二、柱下桩基独立承台,1、受弯计算(1)柱下多桩矩形承台柱下多桩矩形承台在配筋不足情况下将产生弯曲破坏，其破坏特征呈梁式破坏。梁式破坏，指挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现。承台在两个方向交替呈粱式承担荷载，最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。,柱下桩基独立承台的计算：受弯计算、受冲切计算、受剪切计算、局部受压计算,8,利用极限平衡原理可导得二个方向的承台正截面弯矩计算公式。,计算截面应取在柱边和承台高度变化处，并按下式计算：,9,根据计算的柱边截面和截面高度变化处的弯矩，分别计算同一方向各截面的配筋量后，取各向的最大值按双向均布配置：,10,（

4、2）柱下三桩三角形承台,柱下三桩承台分等边和等腰两种形式，其受弯破坏模式有所不同,11,取图中二种破坏模式所确定的弯矩平均值作为设计值：,M-由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯矩设计值;Nmax-扣除承台和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本组合时的最大单桩竖向力设计值；s-桩距(图4-32d);c-方柱边长,圆柱时c=0.866d(d为圆柱直径)。,1）等边三角形承台,12,2)等腰三桩承台承台弯矩按下式计算：,M1、M2-分别为由承台形心到承台两腰和底边的距离范围内板带的弯矩设计值;s-长向桩距;a-短向桩距与长向桩距之比,当a小于0.5时,应按变截面的二桩承台设计；c1、c2-分

5、别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。,13,2受冲切计算,当桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。承台冲切破坏的方式，一种是柱对承台的冲切，另一种是角桩对承台的冲切。,14,(1)柱对承台冲切的承载力按下式计算,15,(2)角桩对承台的冲切,1)多桩矩形承台受角桩冲切的承载力应按下式计算：,16,2）三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算,底部角桩,顶部角桩,对圆柱和圆桩，计算时可将圆形截面换算成正方形截面。,17,3、受剪切计算,柱下桩基独立承台应分别对柱边和桩边、变截面和桩边联线形成的斜截面进行受剪计算.,18,斜截面受剪承载力可按下列公式计算：,19,阶梯形承台变阶

6、处及锥形承台的计算宽度b0按以下方法确定：,1)对于阶梯形承台应分别在变阶处(A1-A1，B1-B1)及柱边处(A2-A2,B2-B2)进行斜截面受剪计算：,20,2)对于锥形承台应对A-A及B-B两个截面进行受剪承载力计算，截面有效高度均为ho，截面的计算宽 度按下式计算：,21,4局部受压计算 当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力：当进行承台的抗震验算时，应根据现行建筑抗震设计规范的规定对承台的受弯、受剪切承载力进抗震调整。,22,49 桩基础设计的一般步骤,对地基桩端持力层来说，要有足够的承载力和不产生过量的变形。,桩基设计应符合安全

7、、合理和经济的要求。,桩基基础设计原则：,对桩和承台来说，应有足够的强度、刚度和耐久性；,考虑到桩基相应于地基破坏的极限 承载力甚高，因此，大多数桩基的首要问题在于控制沉降量，即桩基设计应按桩基变形控制设计；,23,桩基础设计的一般步骤,一、收集资料二、选定桩型，确定承载力（竖向和水平向）三、桩的平面布置及承载力验算四、桩身结构设计五、承台设计,24,一、设计资料的收集,进行桩基设计前应进行调查研究：(1)建筑物上部结构的类型、尺寸、构造和使用要求，以及上部结构的荷载；(2)符合国家现行规范规定的工程地质勘探报告和现场勘察资料；(3)当地建筑材料的供应及施工条件；(4)施工场地及周围环境（包括

8、交通、进出场条件、有无对振动敏感的建筑物、有无噪音限制）等。,25,二、选定桩型，确定单桩竖向及水平承载力,1桩的类型、截面和桩长的选择,桩型的选择应根据上部结构荷载的大小及性质、工程地质条件、施工条件等进行综合考虑:（1）土层中存在大孤石、金属残渣及未风化岩脉时，可采用灌注桩；（2）坚硬土层埋得很深，宜采用摩擦桩；摩擦桩的桩长与桩基的承载力和沉降量有关，在确定桩长时，应综合考虑桩基的承载力和沉降量。桩的实际长度包括桩尖及嵌入承台的长度。,26,（3）桩的截面尺寸选择应考虑的主要因素是成桩工艺和结构的荷载情况，从楼层数和荷载大小来看10层以下：直径500mm左右的灌注桩和边长为400mm的预制

9、桩；1020层：直径8001000mm的灌注桩和边长450 500mm的预制桩；2030层：直径10001200mm灌注桩和边长或直径等于或大于500mm的预制桩；3040层：直径大于1200mm孔灌注桩和直径 500550mm的预应力混凝土管桩和大直径钢管桩：楼层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m左右。,27,（4）桩的设计长度，主要取决于桩端持力层的选择；通常，坚实土(岩)层最适宜作为桩端持力层。桩端进入坚实土层的深度，应根据地质条件、荷载及施工工艺确定，一般宜为1-3倍桩径,嵌岩桩或端承桩桩端以下35倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带、洞穴和空隙分布，这对于荷载很大的一柱一

10、桩基础尤为重要。,28,2确定单桩竖向及水平承载力,桩的类型和几何尺寸确定之后，应初步确定承台底面标高。承台埋探的选择一般主要考虑结构要求和方便施工等因素：初定出承台底面标高后，便可按前述方法计算单桩竖向及水平承载力了。,29,三、桩的平面布置及承载力验算,（一）基桩的根数和布置1、桩的根数,式中 fk相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；Gk桩基承台及承台上土自重标准值：,初拟桩数时，大多不考虑群桩效应及承台底面处地基土的承载力，当桩基为轴心受压时，基桩数 n 可按下式估算：,30,偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载台力作用点重合，则仍可

11、按上式 估定桩数，否则，桩的根效应按上式确定的增加1020%：,所选的桩数是否合适，尚待各桩受力验算后确定。,31,2、桩在平面上的布置,经验证明，桩的布置合理与否，对发挥桩的承载力、减小建筑物的沉降，特别是不均匀沉降是至关重要的。因此，桩在 平面上的布置应遵循47节的原则；,32,（二）桩基承载力验算,1、桩顶荷载计算以承受竖向力为主的群桩基础的单桩桩顶荷载效应,（1）轴心竖向力作用下,33,（2）偏心竖向力作用下,假设：承台是刚性的；各桩刚度相同；x、y是桩基平面的惯性主轴。,34,（3）水平力作用下,35,2、单桩承载力验算,承受轴心竖向力作用的桩基，相应于荷载效应标准组合时作用于单桩的

12、竖向力Qk应符合：,承受偏心竖向力作用的桩基满足：,承受水平向作用力的桩基满足：,36,对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：,承受轴心竖向力作用：满足,承受偏心竖向力作用满足：,37,3、桩基软弱下卧层承载力验算,桩基软弱下卧层承载力验算常将桩与桩间土的整体视作实体深基础与浅基础的软弱下卧层验算类似,38,4、桩基沉降验算,一般来说，对地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基，体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级 为乙级的建筑物桩基，以及摩擦型桩基，应进行沉降验算；对于地基基础设计等级为丙级的建筑物、群桩效应不明显的建筑物桩基，可不进行沉降验算。,

13、对于嵌岩桩、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基可不进行沉降验算；当有可靠地区经验时，对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。,39,5、桩基负摩阻力验算,在考虑桩侧负摩阻力的桩基承载力验算中，单桩竖向承载力特征值Ra只计中性点以下部分的侧阻力和端阻力,1)摩擦型桩基取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算单桩承载力：Qik Ra 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。,40,2)端承型桩基端承型桩基除应满足式：,41,1、预制桩（1）混凝土强度应不低于C30。（2）配筋率min一般为1%

14、左右，一般按截面的形状和大小采用48根直径1215mm的钢筋（边长30mm以下者用4根）。箍筋直径采用68mm，间距不大于200mm，在桩尖和桩顶处加密。（3）主筋的保护层一般取35mm，（4）预制桩的截面常设计成圆形、方形的实心截面、圆柱体的空心截面。（5）根据施工和运输条件考虑桩身的分节，一般桩长超过2530m时需要接桩，桩的接头不宜超过两个。,四、桩身结构设计,（一）构造要求,42,2、混凝土灌注桩（1）灌注桩的混凝土强度不得低于C20。（2）通常钢筋直径不小于12mm，配筋率不小于0.2%。（3）主筋的保护层厚度应35mm，水下浇筑时，主筋的保护层厚度应50mm；（4）箍筋一般采用螺旋式箍筋，直径应6mm，间距为200300mm。,43,（二）桩身强度计算,桩身强度应满足：,44,五、桩的质量检验,下列几种较为常用。1开挖检查。2抽芯法。3、声波检测法4、动测法,45,本章例题,46,47,48,49,50,51,52,53,