单桩竖向极限承载力
准确确定管桩单桩竖向承载力的几种方法
准确确定管桩单桩竖向承载力的几种方法
1、通过现场静载试验确定
单桩竖向极限承载力标准值通过现场静载试验确定，试验方法应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94中关于单桩竖向抗压静载试验的规定。
2、利用经验公式进行估算
在根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按地方标准和地质勘察资料来进行估算，并作为参考。
3、用高应变动测法估算
用高应变动力试桩结果估计管桩承载力设计值时，可参照现行行业标准《建筑基桩检测技术规范~JGJ106的有关规定进行。
4、按桩身允许承载力来确定
单桩的承载力设计值的取值应在桩身允许承载力设计值的范围内。
《建筑桩基技术规范》JGJ94和《预应力混凝土管桩基础技术规程》DB42／489都规定了管桩基础的单桩竖向承载力计算公式。
以上四种方法各有利弊，在实际操作时可综合考虑，适当调整，这样就可比较合理地确定单桩承载力。
桩基础单桩竖向承载力的确定
双桥探头可同时测出侧阻fs及端阻qc，《建筑 桩基技术规范》在总结各地经验的基础上提出， 当按双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单 桩竖向极限承载力标准值Quk时，对于粘性土、 粉土和砂土，如无当地经验时可按下式计算
按材料强度确定单桩竖向承载力时，可将桩视
为轴心受压杆件，根据桩材按GB50010-2002
《混凝土结构设计规范》等混凝土或钢结构的计
算进行。
R
( C
fc Ap
f
' y
Ag
)
特点：这种方法适用范围受限，仅限于极少 数桩的竖向承载力由桩的强度控制的特殊情况。
二、按单桩竖向抗压静载试验法确定
静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可 靠的方法，其实质是桩受荷的现场模拟试验。因 此，其除了考虑到地基土的支承能力外，也计入 了桩身材料强度对于承载力的影响。 一级建筑物，必须通过静载荷试验,试桩数 量，不宜少于总数的l％，并不应少于3根。当桩 端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层 时、单桩承载力很高的大直径端承桩，可采用深 层平板荷载试验确定桩端土的承载力。
破坏状态，相应的荷载称为极限荷载（极限承载 力Qu）。 由桩的静载荷试验结果给出荷载与桩顶沉降 关系Q－s曲线，再根据Q－s曲线特性，根据沉 降随荷载的变化特征或根据沉降量确定单桩竖向 极限承载力Qu。
（1）、按沉降随荷载的变化特征确定Qu 陡降型Q－s曲线，取曲线发生明显陡降的
起始点所对应荷载为Qu。该法的缺点：（1）、 作图比例将影响Q－s曲线的斜率和所选择的Qu； （2）、Q－s曲线拐点的确定易渗入绘图者的主 观因素，有些曲线拐点也不甚明了，因此国外多 用切线交会法，即取相应于Q－s曲线始段和末 段两点切线交点所对应的荷载作为极限荷载Qu。
确定单桩竖向极限承载力方法的
砂类土承载力分析
砂类土具有较高的地层承载力，通过分析其颗粒组成、含水量、 密实度等指标，评估单桩在该土层中的承载能力。
岩石地层承载力分析
岩石地层具有较高的硬度和稳定性，通过分析岩石的岩性、产状、 风化程度等，评估单桩在岩石地层中的承载能力。
特殊地质条件承载力分析
对于软土、沼泽、盐渍土等特殊地质条件，需进行针对性的地层承 载力分析，考虑土层的变形特性、强度指标等因素。
详细描述
通过分析同类工程中相似的桩基设计经验，如相似的 地质条件、桩型、直径等，对单桩竖向极限承载力进 行估算。该方法主要适用于缺乏详细地质资料或经验 较少的情况，但需要充分考虑工程实际情况和地质条 件的差异。
06
综合确定单桩竖向极限承载力
静载试验与理论计算相结合
静载试验
通过静载试验可以获得单桩的实际承载力数 据，为理论计算提供依据。
理论计算
根据土力学、结构力学等理论，对单桩的极 限承载力进行计算，为实际工程提供参考。
工程地质法与经验估算法相结合
工程地质法
根据工程地质勘察报告，对桩基所在地的地质情况进行 评估，预测单桩的极限承载力。
经验估算法
根据类似工程的经验，对单桩的极限承载力进行估算， 为工程设计提供参考。
其他综合方法
有限元分析法
评估单桩的沉降特性
试验步骤
1. 选择试验场地，准备试桩。
2. 安装静载设备，包括反力装 置、加载设备和位移测量装置 。
3. 进行加载，通常采用分级加 载的方式，逐级增加荷载，每 级荷载稳定后进行位移测量。
试验步骤
4. 记录位移、荷载数据，分析单桩的沉降特性。 6. 卸载并拆除静载设备。
5. 根据试验数据绘制Q-S曲线，确定单桩竖向极限承载 力。
单桩承载力估算(PHC桩)
4
③
含黏性土粉 砂
24
0
4.6 4 5.9 5.9 5.5 3.5 2.6 2.1 3.5 5.7 5.7
5 ④ 粗砂
70
4500
0
0 3.1 3.1 0
0 4.1 0
0
0
0
6 ⑤ 圆砾
140
6000 10.8 10.7 7.5 7.5 11 11
6 10.8 10.9 10.2 10.6
7 ⑥ 墙风化泥岩
单桩竖向承载力特征值计算(PHC引孔桩兼作抗拔桩）
工程名称
南宁盛世金悦
1、计算依据：
《建筑桩基础技术规范》JGJ942008
2、单桩竖向承载力计算：
地块名称：
楼栋号
1#
《混凝土结构设计规范》GB500010-2010(2015版）
桩基类别 桩身壁厚 计算公式
层序
岩土名称
1 ① 杂填土
预应力管桩PHC-AB500(100)
取荷载效应标准组合下轴心竖向力= 1800
满足
3、抗拔验算：
抗拔系数λi 0.7
桩砼浮重度
15
N/mm2 桩土浮重度
10
kN/m3
设计参数
设计参数
群桩数n=
2
桩内直径Φ 300
桩芯混凝土强度
C30
地勘孔位编号
桩群外围周长UL
桩芯砼灌注长度
桩芯钢筋强度等级fy XK11 XK12 XK13
5.071 m
2139 1091
2163 1102
1872 957
1872 957
2162 1102
2201 1122
1832 937
2202 1122
单桩竖向极限承载力
•
如果在试桩时，同时测出桩顶竖向位移 s0及桩的弹性模量E则还可利用上述已测知 的轴力分布曲线N（z） ，根据材料力学公 式，求出桩端位移Sp和任意深度处的桩身截 面位移S（z），即
•
注意：图4-9中的荷载传递曲线（N－z曲 线）、侧阻分布曲线（qs－z曲线）及桩截 面位移曲线（s－z曲线），都是随着桩顶荷 载Q的增加而不断变化的。 • 如何采用不同荷载作用下的荷载传递曲 线，了解侧阻力和端阻力随荷载增大的发展 变化、它们的发挥程度及两种阻力与桩身位 移的关系等规律，无疑对合理地确定桩的承 载力和进行桩基础的设计是很有意义的。
负摩阻力的分布与中性点
（1）负摩阻力的产生条件
（2）负摩阻力的分布
正负摩阻力分界的地方，即桩土之间不发生相对 位移的截面称为中性点（见图4-10（b））。在中性 点以上，土层相对于桩产生向下的位移，在这部分桩 长范围内出现负摩阻力；在中性点以下，桩截面产生 相对于土层的向下位移，因而产生桩侧正摩阻力，同 时在中性点处下拉荷载（即由负摩阻力在桩身引起的 最大轴力）达到最大值（见图4-10 （d））。 中性点的深度Ln与桩周土的压缩性和变形条件及 桩和持力层土的刚度等因素有关，理论上可根据桩的 竖向位移和桩周土的竖向位移相等处来确定，但实际 上准确确定中性点的位置比较困难。
• •
• •
（2）桩ห้องสมุดไป่ตู้阻力
• 桩端处的阻力是在荷载作用下桩与桩周土之 间产生相对位移到一定程度之后，荷载传至桩端 处引起土的压缩变形而产生的。
• •
当作用于桩顶的荷载Q不断增大，桩侧摩阻 力完全发挥达到极限值后，继续增加的荷载就靠 桩端阻力的增大来承担，直到桩端下的土体达到 极限平衡，桩端阻力也达到极限值，此时桩所承 受的荷载即为极限承载力Qu。
单桩承载力的确定
单桩承载力的确定确定地基土承载力的基本原理与方法共3页第1页1.单桩竖向承载力特征值Ra的确定新的《建筑桩基技术规范》（jgj94-2021）已经出版，主要根据该规范的有关规定确定单桩竖向承载力特征值ra。
1.1基本定义ra=quk/kra―单桩竖向承载力特征值，quk―单桩竖向极限承载力标准值，k―安全系数，取k=2。
1.2确定单桩竖向极限承载力标准值的基本原则1.2.1设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定：（1）设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；（2）对于设计B级的建筑桩基，当地质条件较简单时，可参照相同地质条件的桩基试验数据，结合静力触探试验等现场试验和经验参数综合确定；其余由单桩静载试验确定；（3）建筑桩基设计等级为C级，可根据现场试验和经验参数确定。
1.2.2单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定：（1）单桩竖向静载试验应按现行工业标准《建筑基桩JGJ106检测技术规范》进行；（2）对于大直径端承桩，极限端阻力也可通过深板荷载试验确定（板直径应与孔径一致）；（3）对于嵌岩桩，可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值，也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；（4）桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。
并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系，以经验参数法确定单桩竖向极限承载。
1.3确定单桩竖向极限承载力标准值的基本方法确定地基土承载力的基本原理与方法共3页第2页1.3.1现场试验方法《建筑桩基技术规范》（jgj94-2021）推荐的原位测试方法是静力触探，包括单桥和双桥两种，采用单桥静力触探的ps值确定极限侧阻力和端阻力标准值时计算过程较为复杂，且与经验参数法对比性较差，因此建议采用双桥静力触探的qs及fs确定极限端阻力及极限侧阻力较为适宜。
单桩承载力计算方法简述
单桩承载力计算方法简述摘要：按单桩受力状态的不同对桩基进行了分类，对不同受力状态下的单桩进行分析，总结了单桩在不同受力情况下的极限承载力计算方法，分析了各种计算方法的适用性，并指出了目前计算方法中存在的问题。
关键词：桩基；荷载；承载力0 引言桩是深入土层的柱型构件，其作用是将上部结构的荷载通过桩身穿过较弱地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层中，从而减少上部建筑物的沉降，确保建筑物的长久安全。
1 单桩极限承载力计算方法单桩极限承载力是指单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载[1]。
一般情况下，桩受到竖向荷载、水平荷载及弯矩的作用，因此需要分别研究和确定单桩的竖向承载力和水平向承载力。
（一）承受竖向荷载的单桩竖向极限承载力的计算方法单桩竖向极限承载力为桩土体系在竖向荷载作用下所能长期稳定承受的最大荷载，即单桩静载试验时桩顶能承受的最大试验荷载。
它反映了桩身材料、桩侧土与桩端土性状、施工方法等综合指标。
目前计算单桩竖向极限承载力的方法主要有以下几种：（1）静载试验法：静载试验是传统的也是最可靠的确定承载力的方法。
它不仅可以确定桩的极限承载力，而且可以通过埋设各类测试元件获得荷载传递、桩侧阻力、桩端阻力、荷载与沉降关系等诸多资料。
静载试验法通过在桩顶逐级施加竖向荷载，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，分析确定单桩竖向极限承载力。
但由于试验费用、工期、设备等原因，往往只能对部分工程的少量桩进行试验。
（2）经验公式法：根据全国各地大量的静载试验资料，经过理论分析和统计整理，给出不同类型的桩，按土的类别、密实度、稠度、埋置深度等条件下有关桩侧摩阻力及桩底阻力的经验系数、数据及相应的公式。
经验公式法是计算单桩竖向极限承载力的一种简化计算方法，计算方便，便于使用。
单桩竖向承载力特征值名词解释
单桩竖向承载力特征值名词解释
单桩竖向承载力特征值名词解释
单桩竖向承载力特征值是指一个地基单桩承受荷载时可能发生的不同状况的极限值。
该极限值是由竖向承载力特征值所决定的。
1、最大静载荷（ultimateload）：指一个地基单桩承受的最大永久荷载，一般指深基桩除入桩土体外，其他如芯筋、土墙等都没有发挥作用时的最大荷载。
2、最大活载荷（liveload）：指一个地基单桩承受的活载最大永久荷载，一般指深基桩在入桩土体作用下，其他如芯筋、土墙等发挥其支撑效果时的最大荷载。
3、抗拔承载力（pulloutcapacity）：指一个地基单桩承受的竖向拔出力的最大永久拔出力。
4、抗压承载力（compressivecapacity）：指一个地基单桩遭受的竖向压力的最大永久压力承载力。
5、水平抗拔承载力（horizontalpulloutcapacity）：指一个地基单桩承受水平拔出力的最大永久拔出力。
6、水平抗压承载力（horizontalcompressivecapacity）：指一个地基单桩承受的水平压力的最大永久压力承载力。
7、抗振承载力（seismiccapacity）：指一个地基单桩对地震作用的最大永久耐受力。
8、抗滑承载力（slidecapacity）：指一个地基单桩遭受的滑动压力的最大永久滑动压力承载力。
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1、单桩的竖向极限承载力标准值的基本概念
单桩的竖向极限承载力标准值是基桩承载力的最基本参数，其他如特征值、设计值都是根据竖向极限承载力标准值计算出来的。
新旧桩基规范对单桩的竖向极限承载力标准值的定义是一致的，是指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适合继续承载的变形时所对应的最大荷载，它取决于对桩的支承阻力和桩身材料强度。
对单桩竖向极限承载力的影响，一方面是可以人为控制的，包括桩的类型、材料、截面尺寸、入土深度、桩端进入持力层深度、成桩后休止时间以及成桩施工方法等；另一方面由桩端、桩侧土的性质决定，体现为土的极限侧阻力和极限端阻力，是决定承载力的基本因素，但其发挥受一方面因素的影响。
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002和《建筑基桩检测技术规范》均规定了单桩竖向极限承载力标准值确定方法，一般根据以下几点综合分析确定：
（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
（2）根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
（3）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍，或桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，或已达到设计要求的最大加载量，取前一级荷载值。
（4）对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取s=40mm对应的荷载值；当桩长大于40mm时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取s=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。
对于单桩竖向抗压极限承载力标准值应明确以下几个概念：
（1）它是实测值统计的结果；
（2）根据规范公式计算的极限承载力标准值为设定极限承载力标准值，实际值应由实测值最后确定；
（3）一些工程中，桩的检测没有达到极限承载力，而是根据规范公式计算出的设定值进行检测设计，达到设定值即终止检测，，而没有真正得到桩的极限承载力标准值，造成一定程度的浪费。
2、桩侧阻力和端阻力经验参数的调整背景
2.1 单桩侧阻力和端阻力经验参数的本质
这两个参数的本质是经验统计值，一般按照土的类别、物理性质指标（液性指数或密实度）和桩入土深度给出。
这些数值是根据大量的基桩静载试验结果经统计分析得到的。
因此规范公式的可靠性如何，直接取决于作为统计依据的试桩数量、地区分布、桩长分布及统计分析方法。
因此，这两个参数需要随着试桩成果的积累不断进行改进。
桩端阻力和桩侧阻力各自的发挥规律，不仅与土层的类别有关，还与土层的结构、桩的设置及类型、桩身材料与尺寸、施加荷载的水平、时间等因素有关。
2.2 经验参数在JGJ94-94规范中的应用情况
JGJ94-94规范中提出了较为完整的桩的极限侧、端阻力标准值表，从其颁布至今的十年间，桩基础作为常用的基础形式，已在全国各地得到越来越广泛的应用，同时也积累了大量试桩资料和丰富的设计、施工及使用经验。
这期间应用JGJ94-94规范中表5.2.8-1、5.2.8-2（分别见表7.3-1、表7.3-2）给出的值来计算单桩竖向极限承载力标准值，对桩基础的设计发挥了重要作用。
同时也发现了一些问题，例如，由于所收集的资料限制，水下钻（冲）孔桩桩端阻力的入土深度分为5、10、15及大于30m，在实际应用中明显感到了不方便。
因此，很有必要对两表进行补充及适当的修正，提出更为合理、适用的设计参数以适应广大设计人员的需要。
2.3 资料的统计分析与参数的确定
（1）确定承载力参数的方法
确定桩的极限侧、端阻力标准值的方法一般有两种，即解联立方程组和试算方法。
一些资料分析表明，前一种方法求解常可能出现负值或一些不合理的结果，其主要原因是试桩桩侧各土层厚度和性质以及计算时采用的桩的尺寸与实际情况有出入，若利用少数几根桩建立联立方程组来求解，这种差别容易影响到计算结果的可靠性。
而试算方法可以避免用前一种方法分析时出现的不合理现象，但选用试算参数时应避免任意性。
本资助修订参数表时采用的是试算方法，即选择表7.3-1、7.3-2（即JGJ94-94规范中表5.2.8-1、5.2.8-2）作为试算基本值，计算各试桩的极限承载力并与实测值比较，不断调整表中的参数值，调整参数的同时还应参考极限状态下各土层的桩侧阻力和桩端阻力实测值，以及各地制定的地方规范中的参数表，使计算结果尽可能的接近实测值。
3、规范修订前后的比较
在此次规范修订过程中，共收集到437根桩的详细试桩资料，其中包括预制混凝土桩88根，水下钻（冲）孔桩184根，干作业钻孔桩165根。
试桩数量、分布地区以及试桩的长度、穿越的土（岩）层等等方面与规范JGJ94-94承载力参数统计所收集的资料相比较有较大的提高。
作为本次修订的结果，建议单桩竖向承载力采用（7.3-1）式计算时，当无实测值及当地经验时可采用表7.3-5、7.3-6所列桩的极限侧、端阻力标准值的经验值。
需要指出，本文给出的承载力参数表是基于本次收集的437根试桩实测与计算值之比的平均值等于1的条件给出的。
修订后的桩的极限侧阻力标准值表与桩的极限端阻力标准值表（即表7.3-5、7.3-6）与表7.3-1、7.3-2相比，作了如下调整：
1）取消了有关沉管灌注桩的极限侧阻力和极限端阻力参数；
2）根据现今各地区工程地质勘查报告的内容，在表表7.3-5、7.3-6
的土的状态一栏中增加了文字描述，与各类土的物理力学指标相对应，土的分类与状态完全条例《岩土工程勘察规范》（GB5021-2001）中的规定；
3）修订后的桩的极限侧阻力标准值表（即表7.3-5）中的水下钻（冲）孔桩和干作业钻孔桩两栏分别增加了圆砾、碎石、卵石等三种土层的极限侧阻力标准值；
4）因缺乏红黏土的土层资料，所以表7.3-5中红黏土的侧阻力标准值未作修改；
5）对于混凝土预制桩，因缺乏中砂、粗砂、砾砂的土层资料，表7.3-5中这几种土层的侧阻力值未作修改；其余如填土、淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土及粉细砂等几种土层的侧阻力均作了适当的提高，增幅在2-9kPa之间；
6）对于水下钻（冲）孔桩，因缺乏粗砂和砾砂的土层资料，表7.3-5中这几种土层的侧阻力值未作修改；其余如填土、淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、粉细砂及中砂等几种土层的侧阻力均作了适当的提高，增幅在1-10kPa之间； 7）对于干作业钻孔桩，除红黏土外表7.3-5中的侧阻力值均作了适当的提高，增幅在1-10kPa之间；
8）修订后的桩的极限端阻力标准值表（即表7.3-6）将各类桩的入土深度改为桩长；
9）表7.3-6中的干作业钻孔桩一栏增加了角砾、圆砾、碎石、卵石等几种土层的极限端阻力标准值；
10）表7.3-6中的泥浆护壁钻（冲）孔桩一栏桩长的范围由原来的5、10、15、>30改为5≤l＜10、10≤l＜15、15≤l＜30、l＞30四项；
11）表7.3-6中的干作业钻孔桩一栏桩长的范围由原来的5、10、15
改为5≤l＜10、10≤l＜15、l≥15三项；
12）对于混凝土预制桩的极限端阻力标准值，表7.3-6中仅对黏性土、粉土及粉砂的端阻力值作了适当提高，增幅在70-400kPa之间，其余土层均未作改变；对于干作业钻孔桩的极限端阻力标准值，表7.3-6中对各土层的端阻力值也作了适当提高，增幅在50-400kPa之间。