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第四节 桩的水平承载力确定 1 水平荷载作用下单桩的工作特点 2 单桩水平静载荷试验 3 水平受荷桩的理论分析 土力学地基基础 第七章 桩基础 * 单桩水平承载力的大小主要取决于桩身的强度、刚度、桩周土的性质、桩的入土深度以及桩顶的约束条件等因素。 单桩水平承载力的确定原则　 确定单桩水平承载力的途径有两类：一类是通过水平静载荷试验，另一类是通过理论计算，二者中以前者更为可靠。 单桩的水平承载力：单桩承受水平荷载作用而不破坏的能力，也称桩的横向承载力。 短桩在水平荷载作用下整个桩身易被推倒或发生倾斜，故桩的水平承载力很低。 长桩为一细长的杆件，在水平荷载作用下，桩将形成一端嵌固的地基梁，桩的变形呈波浪状，沿桩长向深处逐渐消失。 　　 图15 竖直桩受水平力 z （1）试验装置 图16 单桩静载荷试验的加载装置 根据静载试验可以得到 (2)试验方法 桩顶水平荷载?时间?桩顶水平位移（H0?t?x0）曲线水平荷载?位移梯度（H0??x0/?H0）曲线 　　一般采用单向多循环加卸载法。 (3)水平承载力的确定 水平荷载?位移（H0?x0）曲线 应力沿桩身分布图及水平荷载与最大弯距截面钢筋应力（H0?σg）曲线 图17 水平静载荷试验H0?t?x0曲线 图19 单桩H0?σg曲线 图18 单桩H0??x0/?H0曲线 临界荷载Hcr 　　Hcr是相当于桩身开裂、受拉区混凝土退出工作时的桩顶水平力 一般可取： H0?t?x0曲线出现明显变化的前一级荷载； H0??x0/?H0曲线的第一直线段的终点或logH0~logx0曲线拐点所对应的荷载； H0?σg曲线第一突变点对应的荷载。 极限荷载Hu （亦称单桩水平极限承载力） Hu相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶水平力，一般可取： ② H0??x0/?H0曲线第二直线段终点所对应的荷载； ① H0?t?x0曲线明显陡降的前一级荷载或水平位移 包络线向下凹曲时的前一级荷载； ③ 桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载。 单桩水平承载力设计值Rh 　式中, γh 称为水平抗力分项系数，取为1.6。 对于钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身全截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，也可根据水平静载荷试验结果，取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取6mm）所对应的荷载为单桩水平承载力设计值Rh。 对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取水平静载试验的临界荷载作为单桩水平承载力设计值Rh。 当验算地震作用的水平承载力时，上述承载力设计值应提高25%。 　设单桩在桩顶竖向荷载No、水平荷载Ho、弯矩Mo和地基水平抗力作用下产生挠曲，其弹性挠曲线微分方程为： 式中的p 是土层对于桩的水平抗力。 其中 kh?kzn, 采用较多的有以下几种： (1) 桩的挠曲线微分方程 通常假定p 服从下列规律 (7-28) 图20 地基水平抗力系数的分布图式 (a) 常数法 (b) k法 (c) m法 (d) c法 (2) m法求解桩的内力和位移 得到桩的挠曲线微分方程式 ： 假定地基水平抗力系数随深度呈线性增加 m为地基水平抗力系数随深度线性增长的比例系数 令 ? 称为桩的水平变形系数，单位是m-1 (7-30) (7-29) 上式已有幂级数解答，如已知桩的边界条件，可以求得桩身各截面的位移、内力和土抗力。 有一种简捷算法的公式如下： 位移 弯矩 转角 剪力 (7-34) (7-33) (7-32) (7-31) 式中 均为无量纲系数，可从有关设计规范或手册查用。 水平抗力 按上式计算出的单桩水平抗力、内力、变形随深度的变化见图21。 　　按m法进行计算时，比例系数m宜通过水平静载试验确定。无试验资料时可参考规范表格所列数值。 1. m值的确定方法 (7-35) 图21 单桩内力与变位曲线 (a) 挠曲x分布; (b) 弯矩M分布; (c) 剪力V分布; (d) 水平抗力p分布 土力学地基基础 第七章 桩基础