05年《桩基工程》演讲稿03

'桩基工程（第三讲） 2—2桩基础竖向承载力计算桩为承载力是设计桩基础的关键所在。我国确定桩的承载力的方法有两种：1、根据《建筑地基基础设计规范》2、根据《建筑桩基技术规范》 桩的承载力包括：单桩竖向承载力群桩竖向承载力桩的水平承载力 一、单桩竖向承载力1．对各级建筑物的规定(1)对于一级建筑物单桩的竖向承载力标准值，应通过现场静载荷试验确定。在同一条件下的试柱数量不宜少于总桩数的1％，并不应少于3根。《建筑桩基技术规范》还要求结合静力触探、标准贯入度等原位测试方法综合确定。 (2)对于二级建筑物也可参照地质条件相同的试验资料．根据具体情况确定。《建筑桩基技术规范》规定：应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算。当缺乏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。 (3)对于三级建筑桩基如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。 二、单桩竖向极限承载力标准值的确定①.按桩身材料确定抗压承载力②.土对桩的支承力确定抗压承载力③.按静载荷试验确定抗压承载力 1、土对桩的支承力确定抗压承载力《建筑桩基技术规范》（JCJ94-94）推荐的经验公式进行计算。（根据土的物理性能指标建立的经验公式）（见书P17） （1）对于混凝土预制桩、水下钻（冲）孔桩、沉管灌注桩、干作业钻孔桩，都可按该式计算单桩竖向极限承载力标准值。注：该式只适用于桩径<0.8m的小直径桩 式中：U—桩身横截面周长（m）Ap—桩身横截面面积,扩底桩是柱底部水平投影（m2）li—按土层划分，第i层土的分段桩长（m）qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kpa）qsik—极限桩端阻力标准值（kpa） （2）对于大直径桩（d≥0.8m），单桩竖向极限承载力标准值可按下式计算。式中：ψsi，ψp——大直径侧阻、端阻尺寸效应系数按（P18表面2-10）取值。 2．单桩竖向抗压静载荷试验确定承载力(1)试验目的:在建筑工程现场实际工程地质和实际工作条件下，采用与工程规格尺寸完全相同的试桩．进行竖向坑压静载荷试验。直至加载破坏．由此确定单桩竖向极限承载力，作为桩基设计的依据。这是确定单桩竖向承载力最可靠的方法。 (2)试验准备a)在建筑工地选择有代表性的桩位．将与设计采用的工程桩的截面、长度及质量完全相同的试桩，用设汁采用的施工机具与方法，将试桩沉至设计标高； b)确定试桩加载装置，根据工程的规模、试桩的尺寸、地质情况及设计采用的单桩竖向承载力，以及经费情况、全面考虑后确定；c)筹备荷载与沉降的量测仪表； d)从成桩到试桩需间歇的时间，在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土不应少于10天，对于粉土和一般粘性土不应少于15天，对于淤泥或淤泥质土中的桩不应少于25天，用以消散沉桩时产生的孔隙水压力和触变等影响，才能反映真实的桩的端承力与桩侧摩擦力的数值。 (3)试验加载装置通常试验采用油压干斤顶加载，千斤顶的反力装置常见如下2种形式： 如采用工程桩作锚桩时，试桩与两则锚桩之间的中心距不小于4倍桩径，并不小于2.0m。锚桩数量不得少于4根，并应检测静载试验过程中锚桩的上拔量。 桩基静载荷试验确定单桩竖向（抗压）极限承载力确定单桩或复合地基的竖向极限承载力对工程桩的承载力进行抽样检验和评价 堆载平台确定单桩或复合地基的竖向极限承载力对工程桩或复合地基的承载力进行抽样检验和评价 （4）静载荷试验要点a.试验加载方式：采用慢速维持荷载法，即逐级加载。每级荷载达到相对稳定后，加下一级荷载、直到试桩破坏，然后分级卸载到零。(b).加载分级：P=（1/5~1/8）R或P=（1/10~1/15）R；第一级可为二倍的P加荷。 (c).桩顶沉降观测：每级加荷后间隔5，10，15，15，15，30，20，30，…分钟测记一次沉降。(d).沉降相对稳定标准：每一小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，认为已达到相对稳定．可加下—级荷载。 (e).终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载：当荷裁—沉降曲线上，有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量S＞40mm；桩顶总沉降量S＝40mm后，继续增二级或二级以上荷载仍无陡降段；某级荷载作用下．桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍。即Si>5Si-1；某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，即Si>2Si-1;且经24小时尚未达到相村稳定； 桩底端支承在坚硬岩上层上。桩的沉降量很小时，最大加载量已达到设计荷载的2倍。已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。 (f)卸载与卸载沉降观测：a)每级卸载值为每级加载值的2倍；b)每级卸载后，间隔15、15、30分钟各测记一次后，即可卸下一级荷载；c)全部卸载后、间隔(3—4)小时再读—次。 (6)单桩竖向承载力标准值的确定a)单桩竖向极限承载力实测值取直角坐标，以柱顶荷载P为横坐标，桩顶沉降S为纵坐标(向下)，绘制荷载一沉降(P—S)曲线 2单桩竖向极限承载力标准值Quka.《建筑地基基础设计规范》法参加统计的试桩的实测值，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取实测值的平均值为单桩竖向极限承载力标准值Qum。对桩数n<3根的桩下承台，取实测值的最小值为单桩竖向极限承载力标准值。 b．《建筑桩基技术规范》法 例题：一建筑物场地，采用预制桩，桩的静载荷试验结果见图，求单桩竖向极限承载力标准值Quk [例题2]我国南方某国际一流饭店，为一幢高度超过l00m的高层建筑。经场地的工程地质勘察，已知建筑地基土层分以下8层；表层为中密状态人工填土，层厚1.0m；第2层为软塑粉质粘土，IL＝0.85，层厚2.0m；第3层为流塑粉质粘土，IL＝1.10，层厚2.5m；第4层为软塑粉质粘土，IL＝0.80，层厚2.5m；第5层为硬塑粉质粘土，IL＝0.25，层厚2.0m；第6层为粗砂，中密状态，层厚为38m，第7层为强风化岩石，层厚为1．7m；第8层为泥质页岩，微风化，层厚大于20m。 因地表8m左右地基软弱，设计采用桩基础。桩的规格为：外径550mm，内径390mm，钢筋混凝土预制管桩。桩长16m，以第8层微风化泥质页岩为桩端持力层。共计314根桩。计算此桩基础的单桩竖向承载力。 计算题1：1.某厂房作用在某号柱下桩基承台顶面的荷载设计值F=2000KN，My=300KN.m，地基表层为杂填土，厚1.8m；第二层为软粘土，厚为7.5m，qs1=28kpa;第三层为粉质粘土，厚为5m，qs2=60kpa,qpk=1600kpa.若选取承台埋深d=1.8m,承台厚度1.5m,承台底面积取2.4m*3.0m。选用截面积为300*300mm的钢筋混凝土预制桩，试确定桩长L及桩数n,并进行桩位布置和群桩位中单桩受力验算。 解题指导：该题属综合应用题，主要考查对经验公式法确定单桩竖向承载力，怎样选择持力层，确定桩数，各单桩受力的计算和验算等问题的掌握情况，要求能正确运用所学的理论知识求解桩基设计中最基本的问题。 解：（1）确定桩长L：根据地质资料，将第三层粉质粘土层作为桩端持力层较好，设桩打入第三层的深度为5倍的桩宽，即5*0.3=1.5m则桩的长度L为：L=0.05+7.5+1.5=9.05m取L=10m(包括桩尖长度） 解：（2）根据题意，画出工程地质剖面图，并标出各层的土性指标。 （3）确定单桩竖向承载力标准值Quk：由经验公式进行计算 （4）确定基桩竖向承载力设计值R：预估桩数n>3根的非端承桩复合桩基，应考虑桩群、土、承台的相互作用效应，由P29式（3-23）计算：注：查P29知γs=γp=γsp=1.65，γC=1.70。 因承台下软粘土，不考虑承台效应，即ηc=0，ηs、ηp取P29表3-12中Bc/l≤0.2一栏的对应值。因为桩数n未知，桩距Sa也未知，先按Sa/d=3查表，待确定桩数及桩距后，再验算基桩的承载力设计值是否满足要求。ηs=0.8ηp=1.64ηsp=0.93 （5）桩数n、桩距Sa及平面布置:承台及其以上土的平均重量G为：桩数n为：（公式：P40，4-1）μ-偏心受力不均增加经验系数1.1至1.2,取n=9根 （5）桩数n、桩距Sa及平面布置:承台及其以上土的平均重量为：桩数n为：（公式：2-33，2-32）取n=8根 （5）桩在承台底面上的布置：桩的最小中心距：桩位的布置见图： （6）群桩中单桩的受力验算：①.单桩所受的平均竖向力为： ②.群桩中单桩所受的最大、最小竖向力为： 计算题2：某工程地质土第一层土厚2m,w=30.6%,wL=35%,wp=18%；第二层土厚7m,e=0.8,w=24.5%,wL=25%,wp=16.5%；第三层为中密的中砂，厚5m。如果承台埋深取1m，采用桩长9m(不包括桩尖长度），载面边长300mm方形钢筋混凝土预制桩，试求单桩的竖向承载力设计值。 解题前复习土力学知识：w——土的含水量；wL——液限，土从可态塑转为流动态界限；wp——塑限，土从半固态转到可塑态界限；Ip——塑性指数，Ip=wL-wp当Ip>10为粘土，否则为粉土IL——液性指数，e——孔隙比， 解题指导：该题属简单应用题，主要考查对经验公式法求单桩竖向承载力的理解和掌握情况，要求熟记各单桩竖向承载力的经验公式，并理解公式中各项的含义。 解：（1）根据题意，画出工程地质剖面图，并标出各层的土性指标。 (2).判断各层土的类别第一层土：Ip=wL-wp=35-18=17>10(为粉质粘土）见P15表2-6 第二层土：Ip=wL-wp=25-16.5=8.5<10(为粉土）0.703,侧有γsp=1.65ηsp=0.93 例题1.某工程位于软土地区，采用桩基础。已知基础顶面竖向荷载N＝3900kN，弯矩M＝400kN·m,水平方向剪力T=50kN工程地质勘察查明地基土层如下：表层为人工填土，松散，层厚h1=2.0m；第2层为软塑状态粘土，层厚h2＝8.5m；第3层为可塑状态粉质粘上，层厚h3＝6.8m。地下水位埋深2.0m，位于第2层粘土层顶面。地基土的物理力学性质试验结果，如表所示。采用钢筋混凝土预制桩，桩的横截面面积为300mm×300mm，桩长10m。进行单桩现场静载荷试验，试验成果P—S曲线如图所示。设计此工程的桩基础。 [解]1．根据《建筑桩基技术规范》法(1)确定桩的规格：据地质勘察资料，确定第②层粉质粘土为极端持力层。采用与现场'