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1、高层建筑地基基础,第7章 桩基础,概述,应用历史,十九世纪以前，木桩7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔十九世纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利，蒸汽动力十九世纪末，现场钻孔桩(1897,Raymond),应用历史,桩的作用?,（1）将荷载传至硬土层，或分配到较大的深度范围，以提高承载力。,（2）减小沉降，从而也减小沉降差，故地基强度够，而变形不合要求时亦用。,（3）抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等（4）有一定抗水平荷载能力，特别是斜桩（5）抗液化：深层土不易液化，浅层土液化后，有桩支撑，有助于上部结构的稳定。,4、精密或大型设备基础
2、；,5、表层软弱土层、需处理土层；,6、地震区。,3、较大水平荷载或上拔力的构筑物基础；,2、重型工业厂房、仓库、料仓；,1、高层、重要建筑物；,桩基适用范围：,桩的分类,承台:将几个桩结合起来传递荷载,按承台位置分类,桩的分类,1.低承台桩基 承台在地面以下,承台本身可承担部分荷载2.高承台桩基 承台在地面以上,桥桩,码头,栈桥,按桩轴线方向分,斜桩,竖直桩,叉桩,桩的分类,按形状,按纵断面：楔形桩、树根桩、螺旋桩、多节（分叉）桩、扩底桩、支盘桩、微型桩按横断面：圆形，八边形，十字桩、X形桩,桩的分类,按直径大小分一般直径桩、微桩、大直径桩,微桩（树根桩）d800，往往是端承，一柱一桩，人工
3、挖孔,一般直径桩(250d800mm),桩的分类,按材料分：木、钢、钢筋混凝土,木桩水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源不足，应少用,钢桩本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但造价是混凝土的3-4倍，用于海洋平台及陆上重要工程，如宝钢高炉、金茂大厦用钢管桩。,钢砼桩取材方便，价格便宜，耐久性好，可预制、现浇，尺寸易调，适用性强，故应用广泛，是主要研究对象。,桩的分类,按桩的制作方法分,预制桩质量易保证、现场整洁、用时间少，但配筋由运输、打桩控制，配筋率较大，长度不可过大，现场接桩、截桩难。,桩的分类,灌注桩钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵活，还可扩头，配筋率可以小，但现场脏，质量难保证，例断
4、桩、缩颈、露筋、清底不充分等。,按是否挤土,挤土桩打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土使土密实，但打入有噪声，挤土会发生漂桩，还会破坏周边设施,非挤土桩钻、挖孔桩，桩长、桩径可较大，可穿越硬土层。无挤密效果，但有些土（饱和软粘土）本不可挤密。,部分挤土桩钻小口径孔，再打入，或钢管、砼管桩,桩的分类,按荷载传递方式分,桩的分类,(一)摩擦桩,(二)端承桩,桩的极限状态,桩的两种极限状态,（一）桩基承载力极限状态1、超过最大承载力2、产生不适于继续承载的变形3、桩基发生整体失稳（二）桩基正常使用极限状态变形、耐久性，桩、承台等。,桩、土体系荷载传递机理,由实测，QS先达极限，对应位移仅4-10mm
5、，和土性、桩径关系不大；而QP达极限需s=0.1d（打入桩），甚至0.3d（灌注桩）,以上是针对摩擦型桩，对端承桩位移传递即刻完成，qs很小，而Q接近Qp,影响荷载传递的因素,（1）桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es,（2）桩土刚度比Ep/Es,Eb/Es增大，桩端分担荷载的比例增加。,Ep/Es增大，桩端分担荷载的比例增加。,当桩长增大时，桩端分担荷载减少。因桩身压缩变形大，桩端反力尚未发挥，桩顶位移已超过实用所要求的范围，此时传递到桩端的荷载极为微小。因此，很长的桩实际上总是摩擦桩，用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的。,(3)长径比 l/d,（4）桩端扩底直径与桩身直径比D/d,D/d增大，
6、桩端分担荷载的比例增加。,负摩阻力,桩的负摩问题,正摩阻力：桩受轴向荷载作用后，桩相对于桩侧土体作向下位移，使土对桩产生向上作用的摩阻力。,桩的负摩问题,负摩阻力：当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率大于桩的下沉时，则桩侧土就相对于桩作向下位移，而使土对桩产生向下作用的摩阻力。,(1)桩周附近地面大面积堆载(2)大面积降低地下水位(3)欠固结土,新填土(4)湿陷性黄土遇水湿陷(5)砂土液化、冻土融解,负摩擦的产生条件,引起桩侧负摩阻力的条件是，桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。,中性点的位置：,中性点：桩侧下沉量有可能在某一深度处与桩身的位移量相等，此处不产生负摩阻力。在此深度以上桩侧士下沉大
7、于桩的位移，桩身受到向下作用的负摩阻力;在此深度以下，桩的位移大于桩侧土的下沉，桩身受到向上作用的正摩阻力。正、负摩阻力变换处的位置，即称中性点。,桩与桩侧土的相对位移，桩周土的性质，当桩侧土层压缩变形大，桩底下土层坚硬，桩的下沉量小时，中性点位置就会下移;反之，中性点位置就会上移。,负摩擦力的计算,在考虑桩侧负摩阻力验算桩基承载力时，对于摩擦桩和端承桩有何不同？,(1)对摩擦桩，出现负摩阻力后，由于持力层压缩性大，随之引起沉降，桩基沉降一出现，则土对桩的相对位移减小，负摩阻力降低，直到转化为零。因此，可近似把中性点以上侧阻力取为零来计算桩基承载力。,(2)对端承桩，出现负摩阻力后，由于桩端持
8、力层较坚硬，不引起沉降，负摩阻力将长期作用于桩身中性点以上侧表面。因此，应该计算中性点以上负摩阻力形成的下拉荷载，并作为外荷载一部分来验算桩基承载力。,消除负摩擦的措施,填土场地,大面积堆载,湿陷性黄土,16.某一柱一桩(二级桩基、摩擦型桩)为钻孔灌注桩，桩径d850m，桩长l22m，如图所示，由于大面积堆载引起负摩阻力，按建筑桩基技术规范JGJ94-94计算下拉荷载标准值最接近下列哪一个值：(已知中性点为LnL00.8，淤泥质土负摩阻力系数n0.2，负摩阻力群桩效应系数n1.0),15.图为一穿过自重湿陷性黄土端承于含卵石的极密砂层的高承台基桩，有关土性系数及深度值如图表，当地基严重浸水时，
9、接建筑桩基技术规范JGJ94-94计算，负摩阻力最接近下列哪一个值?(计算时取n0.3，n1.0饱和度为80%时的平均重度为18KN/m3，桩周长1.884m，下拉荷载累计至砂层顶面。),(A)178KN；(B)366KN；(C)509KN；(D)610KN；,单桩的承载力,1、屈曲破坏,2、整体剪切破坏,3、刺入破坏,小直径端承桩，细长木桩,一般的打入式短桩、钻扩短桩,钻孔灌注桩,单桩破坏模式,R取决于三个方面：(三者同时兼顾，并取最小值),桩本身材料强度,上部结构的容许变形值,土层的支承能力,单桩承载力的确定,自由长度lc由端部约束及桩土相对刚度定，再由lc/d查f,按桩身强度定,建筑桩基
10、技术规范 JGJ94-2008,桩基规范规定，确定单桩竖向极限承载力标准值尚需满足以下规定：一级建筑桩基应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入试验等原位测试方法综合确定；二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入试验、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。无可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力经验公式。,经验方法,仅限初步设计阶段或不很重要的工程，以下针对不同桩讲,桩基规范推荐经验公式法确定单桩承载力标准值（1）一般预制桩及中小直径灌注桩对直径800的预制桩和灌注桩，单桩竖向极限承载力标准值：式中：单桩总极限侧阻力标准值（KN）；单桩总极限端阻力标准值（KN）；桩侧第层土的极限侧阻力标准值（KPa），当无当地经验值时，可按表8-6取值；桩端极限端阻力标准值（KPa），当无当地经验值时，可按表8-7取值；,
