第4章 桩基础-43-44.pptVIP

§4.3 桩的竖向承载力 4.3.1 单桩轴向荷载的传递机理 单桩轴向荷载的传递过程： 桩侧阻力和桩端阻力发挥的过程。 一般来说， 桩身上部土层侧阻力先于下部侧阻力； 侧阻力先于端阻力发挥。 沿桩身，桩的沉降、摩阻力、轴力的变化规律如何？ 单桩轴向荷载传递的基本微分方程 微分方程表明：桩侧阻力是桩身沉降（轴向变形）的函数。 根据竖向平衡，有 桩身轴力 桩端轴力，即桩端总阻力Qp为 桩身截面位移 桩端位移为δl Mattes-Poulos根据线弹性理论分析(1969,1971)，单桩荷载传递的影响因素有： 桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es 桩土（桩侧土）刚度比Ep/Es 桩端扩底直径与桩身直径之比D/d 桩的长径比 l/d (1)桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es Eb/Es愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快，即传递到桩端荷载愈小 例如，对于中长桩(l/d10)， 当Eb/Es=1 (即均匀土层)时， 桩侧摩阻力接近均匀分布 几乎承担了全部荷载，桩端阻力仅占荷载的5%左右。 属于摩擦桩。 当Eb/Es=100时 桩端阻力分担了60%以上荷载。属于端承型桩； 当Eb/Es100时 桩端阻力分担荷载比变化不大。 (2) 桩土（桩侧土）刚度比Ep/Es Ep/Es愈大 桩端荷载Qp分担荷载比例愈大； Ep/Es1000 桩端阻力分担荷载比例变化不大。 例如，中长桩（l/d10） Ep/Es≤10，即桩的刚度接近土的刚度。 桩端阻力分担荷载近于零。 这表明：对于土层中的砂桩、碎石桩、灰土桩等低刚度桩，应按复合地基工作原理进行设计。 (3) 桩端扩底直径与桩身直径之比D/d D/d愈大 桩端阻力分担的荷载比愈大。 例如，均匀土层中的中长桩（l/d10） ， D/d=1（等直径桩）时，桩端阻力分担的荷载比例约占5% D/d=3时，桩端阻力分担的荷载比例约占35% 因此，实际端土层好时，做成扩底桩。 (4) 桩的长径比l/d 随l/d 增大， 传递到桩端的荷载减小，桩身下部侧阻力的发挥降低。 例如，在均土层中的长桩(l/d40)，其桩端阻力分担的荷载 比例趋于零。 因此，长径比大的桩多为摩擦桩。 单桩荷载-沉降曲线 4.3.2 单桩竖向承载力的确定 单桩竖向承载力的确定，取决于两方面： 桩身的材料强度； 地层的支承力。 设计时分别按这两方面确定后，取两者中小值。 桩身的材料强度 桩按轴心受压杆计算，由于桩周土地约束，不考虑纵向弯曲（纵向弯曲系数取1）。 地层的支承力Qu 由桩侧总极限摩阻力Qs和桩端总极限阻力Qb构成，忽略两者的相互影响，有 单桩竖向极限承载力特征值Ra为： 《建筑地基基础设计规范》目前仍取单一安全系数，K通常取2。 单桩竖向承载力如何确定？ 1. 静载荷试验 静载荷试验是评价单桩承载力各种方法中可靠性较高的一种方法。 试验时间： 挤土桩需要考虑孔隙水压力u的消散， 预制桩试验间歇时间： 砂类土≥7天 粉土和粘性土≥15天 饱和软粘土≥25天 灌注桩达到混凝土设计强度 试桩根数： max(桩总数1%，3根) 2、按土的抗剪强度指标确定 (1) 单桩承载力的一般表达式 单桩净极限承载力Qu： 桩侧总极限摩阻力Qsu与桩端总极限阻力Qbu之和，减去桩的自重 根据桩侧摩阻力τu(式4-7)和端阻力qpu(式4-10)计算公式，有 2、按土的抗剪强度指标确定 (1) 单桩承载力的一般表达式 单桩承载力特征值（竖向允许承载力）为 3. 确定单桩竖向承载力特征值的规范经验公式 4.3.3 竖向荷载下的群桩效应 群桩效应： 由于承台、桩、土相互作用，群桩基础中的一根桩单独受荷时的承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和设置方法的同样独立单桩有显著差别，这种现象称为群