第4章桩基础(第4节).ppt

14.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定单桩竖向容许承载力：单桩竖向容许承载力：单桩在轴向荷载作用下，地基土和桩本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桩轴向极限承载力(极限桩侧摩阻力与极限桩底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的。阻力之和）考虑必要的安全度后求得的。确定方法有多种确定方法有多种 ，考虑地基土具有多变性、，考虑地基土具有多变性、复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分析，复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分析，合理地确定。合理地确定。24.4.1 4.4.1 按材料强度确定按材料强度确定4.4.2 4.4.2 用静载试验确定用静载试验确定4.4.3 4.4.3 按设计规范经验公式确定按设计规范经验公式确定 4.4.4 4.4.4 按静力触探法确定按静力触探法确定4.4.5 4.4.5 按动测试桩法确定按动测试桩法确定 4.4.6 4.4.6 按土的抗剪强度确定按土的抗剪强度确定4.4.7 4.4.7 桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力4.4.84.4.8单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定34.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.14.4.1按材料强度确定按材料强度确定back4垂直静载试验法：垂直静载试验法：在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破坏状态为止，并在试验过程中测量每级荷载下坏状态为止，并在试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间的关系，分析确定单桩轴向容许承载力。的关系，分析确定单桩轴向容许承载力。试桩的要求：试桩的要求：可在已打好的工程桩，也可专门设置与工可在已打好的工程桩，也可专门设置与工程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异性程桩相同的试验桩。考虑到试验场地的差异性及试验的离散性，不少及试验的离散性，不少2%2%，不应少于，不应少于2 2根，试根，试桩的施工方法以及试桩的材料和尺寸、入土深桩的施工方法以及试桩的材料和尺寸、入土深度均应与设计桩相同。度均应与设计桩相同。4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.24.4.2按按静载试验静载试验确定确定51.1.试验装置试验装置2.2.测试方法测试方法 3.3.极限荷载和轴间容许承载力的确极限荷载和轴间容许承载力的确定定 back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.24.4.2按按静载试验静载试验确定确定61.1.试验装置试验装置 装置：装置：加荷稳压、反力、沉降观测。加荷稳压、反力、沉降观测。back72.2.测试方法测试方法加载应分级：加载应分级：每级荷载约为预估的破坏荷载的每级荷载约为预估的破坏荷载的1/10-1/151/10-1/15。有时也采用递变加载，开始。有时也采用递变加载，开始1/2.51/51/2.51/5，终了，终了阶段阶段1/101/151/101/15。测读沉降时间：测读沉降时间：每级加荷后的第一小时内，按每级加荷后的第一小时内，按2 2、5 5、1515、3030、4545、60min60min测读一次，以后测读一次，以后每隔每隔30min30min测测读一次，直至沉降稳定为止。读一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准：沉降稳定的标准：对砂性土为对砂性土为30min30min内不超过内不超过0.lmm0.lmm，对粘，对粘性土为性土为lhlh内不超过内不超过0.lmm0.lmm。82.2.测试方法测试方法终止试验：终止试验：待某一级沉降稳定后，施加下一级。循此加待某一级沉降稳定后，施加下一级。循此加载观测，直至桩达到破坏状态。载观测，直至桩达到破坏状态。破坏状态标准：破坏状态标准：所相应施加的荷载即为破坏所相应施加的荷载即为破坏 荷载荷载 （1 1）桩的沉降量突然增大，总沉降量大于）桩的沉降量突然增大，总沉降量大于40mm40mm，且本级荷载下的沉降量为前一级荷载，且本级荷载下的沉降量为前一级荷载下下沉降量的沉降量的5 5倍以上。倍以上。(2)(2)本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉降量的降量的2 2倍，且倍，且24h24h桩的沉降未趋稳定。桩的沉降未趋稳定。back93.3.极限荷载和轴间容许极限荷载和轴间容许承载力的确定承载力的确定 极限荷载极限荷载 破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向容许承载力极限荷载，从而确定单桩轴向容许承载力 P=P=P Pj j/K/K式中：式中：PP单桩轴向受压容许承载力单桩轴向受压容许承载力(kNkN););P Pj j 试桩的极限荷载试桩的极限荷载(kNkN););K K 安全系数，一般为安全系数，一般为2 2。103.3.极限荷载和轴间容许极限荷载和轴间容许承载力的确定承载力的确定破坏荷载的标准方面的分歧意见：破坏荷载的标准方面的分歧意见：上述破坏标准虽然符合桩开始破坏时将发生上述破坏标准虽然符合桩开始破坏时将发生剧烈的或不停滞的下沉这一概念，却人为地统一剧烈的或不停滞的下沉这一概念，却人为地统一规定了以某个沉降值或沉降速率作为破坏标准，规定了以某个沉降值或沉降速率作为破坏标准，实际上对处于各种土层中的桩，在破坏荷载下的实际上对处于各种土层中的桩，在破坏荷载下的沉降量及沉降速率是不相同的。沉降量及沉降速率是不相同的。比较准确地的方法，根据试验测得资料所作比较准确地的方法，根据试验测得资料所作成的试验曲线来分析，分析试桩曲线的方法很多，成的试验曲线来分析，分析试桩曲线的方法很多，下面介绍两种常用方法。下面介绍两种常用方法。113.3.极限荷载和轴间容许极限荷载和轴间容许承载力的确定承载力的确定（1 1）P-SP-S曲线明显转折点法曲线明显转折点法 在由静载试验绘制的在由静载试验绘制的P-SP-S曲线上，以曲线出曲线上，以曲线出现明显下弯转折点所对应的作用荷载作为极限现明显下弯转折点所对应的作用荷载作为极限荷载。荷载。P-SP-S曲线的转折点不明显，此时极限荷载就难曲线的转折点不明显，此时极限荷载就难以确定，需借助其他方法辅助判定，例如用对以确定，需借助其他方法辅助判定，例如用对数坐标绘制数坐标绘制logP-logSlogP-logS曲线，可能使转折点显得曲线，可能使转折点显得明确些。明确些。123.3.极限荷载和轴间容许极限荷载和轴间容许承载力的确定承载力的确定 (2)S-logt (2)S-logt法法(沉降速率法沉降速率法)这种方法是按沉降随时间的变化特征来确定极这种方法是按沉降随时间的变化特征来确定极限荷载的，根据以往大量的试桩资料分析，发现桩限荷载的，根据以往大量的试桩资料分析，发现桩在破坏荷载以前的每级下沉量在破坏荷载以前的每级下沉量(S)(S)与时间与时间(t)(t)的对数成的对数成线性关系，用公式表示为：线性关系，用公式表示为：S=S=mlogtmlogt back13 1.1.一般预制桩及其中小直径灌注桩一般预制桩及其中小直径灌注桩4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.34.4.3按设计规范经验公式确定按设计规范经验公式确定 q qsiksik和和q qpkpk按表取值按表取值142.2.大直径灌注桩大直径灌注桩要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.34.4.3按设计规范经验公式确定按设计规范经验公式确定 siksik和和pkpk按表取值按表取值15 3.3.嵌岩桩嵌岩桩下端嵌入中等风化、微风化或新鲜基岩下端嵌入中等风化、微风化或新鲜基岩嵌入深度不大于嵌入深度不大于5 5倍桩径倍桩径4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.34.4.3按设计规范经验公式确定按设计规范经验公式确定 s s和和p p按表取值按表取值16 建筑披基规范建筑披基规范规定规定:(1)(1)一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标贯等原位测试方法综合并结合静力触探、标贯等原位测试方法综合确定；确定；(2)(2)二级建筑桩基应根据静力触探、标贯、二级建筑桩基应根据静力触探、标贯、经验参数等估算、并参照地质条件相同的试经验参数等估算、并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。无可参照时。应由现场静桩资料综合确定。无可参照时。应由现场静载荷试验确定；载荷试验确定；(3)(3)三级建筑桩基，如无原位测试资料，可三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力经验参数估算利用承载力经验参数估算。back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.34.4.3按设计规范经验公式确定按设计规范经验公式确定17触探仪的探头贯入土中时的贯入阻力与受触探仪的探头贯入土中时的贯入阻力与受压单桩在土中的工作状况有相类似。压单桩在土中的工作状况有相类似。将探头压入土中测得探头的贯入阻力，取将探头压入土中测得探头的贯入阻力，取得资料与试桩结果进行比较，通过大量资料的得资料与试桩结果进行比较，通过大量资料的积累和分析研究，建立经验公式确定轴向受压积累和分析研究，建立经验公式确定轴向受压单桩容许承载力。单桩容许承载力。测试时，可采用单桥或双桥探头。测试时，可采用单桥或双桥探头。4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.44.4.4按按静力触探法静力触探法确定确定184.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.44.4.4按按静力触探法静力触探法确定确定建筑桩基规范建筑桩基规范粘性土粘性土砂性土砂性土19 公桥基规公桥基规采用的，根据双桥探头资料确定采用的，根据双桥探头资料确定沉入桩的单桩容许承载力公式沉入桩的单桩容许承载力公式:P=U P=Ui ii i l li ii i+A+AR R/2/2 i i 桩侧第桩侧第i i层土的静力触探测得的平均局部层土的静力触探测得的平均局部侧摩阻侧摩阻(kPakPa)，当，当i i 5kPa5kPa时取时取i i=5kPa;=5kPa;R R 桩底标高以上和以下桩底标高以上和以下4d4d范围内静力触探范围内静力触探端阻的平均值，若桩底标高以上端阻的平均值，若桩底标高以上4d4d范围内的端阻范围内的端阻平均值大于桩底以下平均值大于桩底以下4d4d范围内的端阻平均值，则范围内的端阻平均值，则 R R 取桩底以下取桩底以下4d4d范围内的端阻平均值范围内的端阻平均值;i i、分别为侧摩阻和端阻的综合修正系数。分别为侧摩阻和端阻的综合修正系数。back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.44.4.4按按静力触探法静力触探法确定确定20动测法：动测法：指给桩顶施加一动荷载指给桩顶施加一动荷载(用冲击、振动等方式用冲击、振动等方式施加施加)，量测桩土系统的响应信号，然后分析计，量测桩土系统的响应信号，然后分析计算桩的性能和承载力。算桩的性能和承载力。低应变动测法：低应变动测法：由于施加于桩顶的荷载远小于桩的使用荷载，由于施加于桩顶的荷载远小于桩的使用荷载，不足使桩土间发生相对位移，而只通过应力波不足使桩土间发生相对位移，而只通过应力波沿桩身的传播和反射的原理作分析，可用来检沿桩身的传播和反射的原理作分析，可用来检验桩身质量，不宜作桩承载力测定。验桩身质量，不宜作桩承载力测定。高应变动测法：高应变动测法：一般是以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间一般是以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间产生相对位移，从而可以分析对桩的外来抗力产生相对位移，从而可以分析对桩的外来抗力和测定桩的承载力，也可检验桩体质量。和测定桩的承载力，也可检验桩体质量。back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.54.4.5按按动测法动测法确定确定21 根据土的极限平衡理论和土的强度理论，计算桩底极根据土的极限平衡理论和土的强度理论，计算桩底极限阻力和桩侧极限摩阻力，也即利用土的强度指标计算桩限阻力和桩侧极限摩阻力，也即利用土的强度指标计算桩的极限承载力，然后将其除以安全系数从而确定单桩容许的极限承载力，然后将其除以安全系数从而确定单桩容许承载力。承载力。1 1桩底极限阻力的确定桩底极限阻力的确定 QQpupu 将桩作为深埋基础，假定地基的破坏滑动面模式将桩作为深埋基础，假定地基的破坏滑动面模式（假假定地基为刚塑性体的几种破坏滑动面形式。除此，还有定地基为刚塑性体的几种破坏滑动面形式。除此，还有多种其它有关地基破坏滑动面的假定）运用塑性力学中的多种其它有关地基破坏滑动面的假定）运用塑性力学中的极限平衡理论，导得桩底极限阻力的理论公式。极限平衡理论，导得桩底极限阻力的理论公式。4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.64.4.6按土的抗剪强度确定按土的抗剪强度确定22 各种假定所导的桩底地基的极限荷载公式均可归各种假定所导的桩底地基的极限荷载公式均可归纳为以下一般形式，只是所求得有关系数不同。纳为以下一般形式，只是所求得有关系数不同。QQpupu=c c NNc c c+c+q q NNq qhh 式中式中:QQpupu 桩底地基单位面积的极限荷载桩底地基单位面积的极限荷载(kPakPa););c c、q q 与桩底形状有关的系数与桩底形状有关的系数;NNc c 、NNq q 承载力系数，均与土的内摩擦角有关承载力系数，均与土的内摩擦角有关;c c 地基土的内聚力地基土的内聚力(kpakpa)；桩底平面以上土的平均容重桩底平面以上土的平均容重(kN/m3);(kN/m3);h h 桩的入土深度桩的入土深度(m)(m)。太沙基，梅耶霍夫，别列赞捷夫，魏西克公式太沙基，梅耶霍夫，别列赞捷夫，魏西克公式4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.64.4.6按土的抗剪强度确定按土的抗剪强度确定232 2桩侧极限摩阻力的确定桩侧极限摩阻力的确定 桩侧单位面积的极限摩阻力是取决于桩侧桩桩侧单位面积的极限摩阻力是取决于桩侧桩土间的剪切强度。按库仑强度理论得知土间的剪切强度。按库仑强度理论得知:q qsiusiu=h htg+Ctg+Ca a=KKv v tg+Ctg+Ca a式中：式中：q qsiusiu 桩侧单位面积的极限摩阻力桩侧单位面积的极限摩阻力 h h、v v 土的水平应力及竖向应力土的水平应力及竖向应力 C Ca a、桩、土间的粘结力及摩擦角桩、土间的粘结力及摩擦角;K K 土的侧压力系数。土的侧压力系数。4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.64.4.6按土的抗剪强度确定按土的抗剪强度确定24 粘性土中极限承载力粘性土中极限承载力back4.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.54.4.5按土的抗剪强度确定按土的抗剪强度确定254.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.74.4.7桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力受上拔力的桩：受上拔力的桩：抗拔承载力：抗拔承载力：桩身材料，摩阻力，自重桩身材料，摩阻力，自重抗拔承载力计算公式：抗拔承载力计算公式：理论计算理论计算经验公式经验公式影响抗拔承载力的因素：影响抗拔承载力的因素：土类别土类别桩长度，桩径桩长度，桩径桩类型，施工方法桩类型，施工方法264.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.74.4.7桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力1.1.单桩抗拔静载试验单桩抗拔静载试验（1 1）慢速维持荷载法；）慢速维持荷载法；（2 2）等时间间隔法；）等时间间隔法；（3 3）连续上拔法；）连续上拔法；（4 4）循环加载法。）循环加载法。274.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.74.4.7桩的抗拔承载力桩的抗拔承载力桩基受拔可能出现的情况：桩基受拔可能出现的情况：单桩受拔单桩受拔群桩中部分桩受拔群桩中部分桩受拔群桩整体受拔群桩整体受拔（1 1）单桩或部分桩受拔的承载力：）单桩或部分桩受拔的承载力：（2 2）群桩整体受拔的承载力：）群桩整体受拔的承载力：back284.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.84.4.8单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范采用是正常使用极限采用是正常使用极限状态计算，如下规定：状态计算，如下规定：（1 1）单桩竖向承载力特征值应通过静载试验确定；）单桩竖向承载力特征值应通过静载试验确定；（2 2）丙级建筑可采用静力触探和标贯试验确定；）丙级建筑可采用静力触探和标贯试验确定；（3 3）初步设计单桩竖向承载力特征值）初步设计单桩竖向承载力特征值 （4 4）嵌岩桩底三倍桩径内无软夹层、断裂带和洞）嵌岩桩底三倍桩径内无软夹层、断裂带和洞穴，应力扩散范围内无岩体临空面。穴，应力扩散范围内无岩体临空面。294.4 4.4 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定4.4.84.4.8单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范采用是正常使用极限采用是正常使用极限状态计算单桩竖向承载力特征值。状态计算单桩竖向承载力特征值。建筑桩基规范建筑桩基规范采用是承载能力极限状态计算采用是承载能力极限状态计算单桩竖向承载力设计值。单桩竖向承载力设计值。两者有所不同。两者有所不同。back