单桩轴向承载力
单桩轴向承载力控制因素
． ４ 施工 过程对 轴 向承 载力 的影 响 至 出现平均成孔直径小于设计桩径 的实例 。总之 ， 要让实际成孔 １ ①正确分析钻孔桩可靠度 。公路桥梁钻孔施工时， 往往要对 直径 的平均值 与设计桩 径接近。计算 出可 以达 到最经济效果 的 单桩 轴 向承 载 力 影 响 因素 分 析 和 可靠 度 计 算 。 要 依 照现 行 规 范 的 尺寸并应用 。此外， 还有成桩工艺等 因素都对桩的承载 力产 生影
响。
计算 方法 设计 的钻孔桩可靠度水平 的校准 。 目标可靠度指标及承
载力 极 限状 态 要 通 过 设 计 法 分项 系数 法 来 确 定 。 可 靠度 通 常 受 各
１ ． ２ 桩侧 负摩 阻力 因素
材料性 能、 几何参 数、 施工 工艺、 计算 公式 精确 性等诸多 桩侧 负摩阻力是影响承载力 的非常重要 的因素。桩侧 负摩 种荷 载、 因素 的影 响， 这 些因素具有随机性 。这就需要施工 的计算过程准 阻力并未必会发生在整个 软弱压缩土层 中，它作用 的深度主要 确无误 。 ②施工 中所采用的技术与方法在一定程度 上决定 了单桩 取决于桩侧土层对 于桩产 生相对 下沉的范 围， 并与桩侧土 、 桩身 过 的压缩程度 以及侧± 的固结方式等有关 。桩侧土 的压缩与地表 的承载力 ，如泥浆护壁技术在钻孔桩施工 中为最基础 的技术 ， 防止单桩在施工时因不堪 作 用 荷 载 及 土 的 压 缩 性质 有 关 ， 并 与 深度 成 反 比。而 单 桩 在 外 界 硬 的泥浆护壁技术保障 了孔壁 的稳定 ， 若土建工程 的单桩成形时间较 负载的作用下 ， 桩底下沉且下沉量为一定值 ， 桩 身压 缩 变 形 随 深 重负而坍塌 。③在施工时间 方面 ， 长 ， 桩与桩之 间应力解除 ， 会使桩体周 围出现应力松 弛现象 。 且这 度而相应 减少。在特 定深度 的桩断面上 ， 桩承 受负摩 阻力 的范 围 种现象 的严重程度与施工时间成正 比， 它会严重影响桩侧摩擦阻 是该深度 以上土 的下沉量大 于桩 的部分。如果深度 的桩的下沉 甚至在其侧面产生一定的负阻力。同时也将导致桩端 量大于土， 则桩受正摩 阻力 。如果某 一断面满足桩和土 的位移相 力 的发挥 ， 土 体 软 化 ， 影 响单 桩 轴 向承 载 力 。 等、 摩 阻力为零则该点为临界点 ， 称 为 中 性 点 。该 断 面 的 轴 向压 力最大 。中性 点的深度与桩 周围土的压缩性、 变 形条件 ， 以及桩 ２ 对应单桩轴 向承载 力的控制 因素确定承载力 和 持 力 层 土 的韧 度 等 因素 有 关 。 同 时 ， 在桩与土沉 降稳定前 ， 它 ２ ． １ 对 应影 响 因素 ， 做 出相 应判定 处于不断变换 的过程 中。专家 曾对大量 软土中桩侧 负摩 阻力进 上面 ， 笔者例举 了控制单 桩轴 向承载力 的主要 因素， 若考虑 行计算 ， 得出的结论是 ： 当负摩 阻力 的深度取软弱土层厚度 的 ４ ／ ５ 到这所有因素， 就必须采用严密的回归分析方法， 通过联立方程， 时， 其计 算结果较 为合理 。 由于桩与地基有紧密 的联系 ， 而 且不 同的单桩具有不同的地质条 至 于负摩 阻力的强度 ， 它 与基桩沉 降、 桩 侧土质 压缩沉 降 、 件， 所确定 的桩承载力就不同。所 以确定众多计算参数 是十分 困 沉 降的速 率、 达 到稳定状态 所需等因素有关 ， 具有时 间效应 。桩 难的 。鉴于此 ， 我们可以采 用按地基土分析法和使用静力分析法 侧土 与其 粘着 力和桩表面负摩阻力 的大小均取 决于土 的抗剪 强 来确 定单桩轴 向承载力 。 度， 地基土 的沉 降速率越 大， 负摩 阻力值亦越 大 。负摩 阻力 实质 ２ ． ２ 按地 基土确 定 单桩轴 向承 载 力 上是土 的抗剪强度 ，而负摩 阻力 的发生和 发展 经历着一个缓 慢 先介绍一下按地基土确定单桩轴 向承载力。 我们可以按土阻 的过程 ， 这是 由软土的固结沉 降特性决定 的。一般发展初期速度
桩基桩长的计算
一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩：端承桩和摩擦桩。
端承桩：桩基自身重及桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩：桩基自身重及及桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。
二、单桩基桩长理论计算公式及相关参数表1、摩擦桩单桩承载力容许值计算公式：[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中：[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值（KN），桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑；u——桩身周长（m）Ap——桩端截面面积（㎡）n——土的层数（注：公式中未写出）Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），扩孔部分不计；Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），宜采用单桩摩阻力实验确定，当无实验条件时按表5.3.3-1选用；Qr——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），当持力层为砂石、碎石土时，若计算值超过下列值，宜采用：粉砂1000kP；细砂1150kP；中砂、粗砂、砾砂1450kP；碎石土2750kP；[f ao]——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），按《公路桥涵地基及基础设计规范》第3.3.3条确定；h——桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的桩基，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起；h的计算值不大于40m，当大于40m时，按40m计算；k2——容许承载力随深度的修正系数，根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基及基础设计规范》3.3.4选用；K——桩端以上各土层的加权平均重度（kN/m3）,若持力层在水位以下且不透水时，不论桩端以上土层的透水性如何，一律取饱和重度；当持力层透水时，则水中部分土层取浮重度；R——修正系数，按表5.3.3-2选用；m0——清底系数，按表5.3.3-3选用。
表5.3.3-1 钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值Qik注：挖孔桩的摩阻力标准值可参照本表采用。
4 桩基础(第4节 单桩承载力确定)
1.一般预制桩及其中小直径灌注桩
Quk＝Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk Qpk u
q
sik li
q pk Ap
qsik和qpk按表取值
21
桩侧极限摩阻力标准值
22
桩侧极限端阻力标准值
23
4.4 单桩竖向承载力的确定
4.4.3按设计规范经验公式确定
2.大直径灌注桩 要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛
Qu k Qsk Qgsk Qgpk
u qsjk l j u si qsik l gi p q pk Ap
土层名称 淤泥 淤泥质土 1.2~1.3 黏性土 粉土 1.4~1.8 2.2~2.5 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 2.0~2.5 3.0~3.5 砾石 卵石 2.4~3.0 3.2~4.0 全风化岩 强风化岩 1.4~1.8 2.0~2.4
18
3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
（1）P-S曲线明显转折点法 在由静载试验绘制的P-S 曲线上，以曲线出现明显下 弯转折点所对应的作用荷载 作为极限荷载。 P-S曲线的转折点不明显 ，此时极限荷载就难以确定 ，需借助其他方法辅助判定 ，例如用对数坐标绘制 logP-logS曲线，可能使转折 点显得明确些。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩竖向承载力特征值： 单桩在轴向荷载作用下，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 范围之内所容许承受的最大荷载，它是以单桩 轴向极限承载力(极限桩侧摩阻力与极限桩底阻 力之和）考虑必要的安全度后求得的。 确定方法有多种 ，考虑地基土具有多变性 、复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分 析，合理地确定。
19
3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
3 桩基承载力计算
0.4 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 1.190
0.5 -0.02083 -0.00521 0.99922 0.49991 1.487
0.6 -0.03600 -0.01080 0.99806 0.59974 1.784
0.7 -0.05716 -0.02001 0.99580 0.69935 2.082
桩基计算 1、单桩轴向受压承载力验算
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)第1.0.8条，地基进行竖向承载力验算时，传 至桩顶面的作用效应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，其中可变作用的频遇值系数均为1.0，且 汽车荷载应计入冲击系数。
单桩桩顶竖向力 桩径
P0 = 12285 kN
d=
2
m
主筋直径
25 mm
主筋根数
45 根
桩基主筋中心至混凝土表面的距离
0.075 m
桥台桩基础采用嵌岩桩计算
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》第5.3.4条，支承、嵌岩桩的单桩轴向受压承载力容许值为
式中：
[Ra] = c1Apfrk+u∑c2ihifrki+0.5ζsu∑liqik
岩层的端阻发挥系数 桩端截面面积 桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值 ∴ 总端阻力 桩身周长
φ0
=
−(H0
1 α2E
I
×
A2D1 A2B1
− −
A1D2 A1B2
+
M0
1× αEI
A2C1 A2B1
− −
A1C2 ) A1B2
取αh＝4.0，由《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8查得
桩顶水平位移
第三章 桩基础(2)
桩身刚度——刚度小，上部变形大，侧阻力较大；刚度
大，桩身各截面变形接近，下部初始法向应力大，侧阻力 较大； 施工方法——不同施工方法，挤土效应不同（P.78图338）；
扰动影响——粘性土的灵敏度、触变形影响；砂土密实
度的影响。
• 桩底阻力的影响因素及其深度效应 土的性质——抗剪强度、受压刚度大，桩底承载力大； 持力层上覆荷载——上覆荷载大、桩底极限承载力大；
组合（地震作用除外）所引起时，桩允许受拉。摩擦桩单桩 轴向受拉承载力容许值按下式计算：
[ Rt ] 0.3uΣ i li qik
αi：振动沉桩对各土层桩侧阻力的影响系数，锤击、静压沉
注意：桩身自重与置换土重的差值作为荷载考虑（当自重 计入浮力时，置换土重也计入浮力）。
P.92表3-3增加粉土沉桩桩侧土摩阻力标准值 qik（新规范）
稍密 粉土 中密 20~35 35~65
密实
65~80
P.93表3-4增加粉土沉桩桩端土承载力标准值 qrk（新规范）
桩尖进入持力层的相对深度
1>hc/d 粉土 中密 1700 4>hc/d ≥1 2000 hc/d≥4 2300
sb
Qp
sb
Nl
Qs
荷载传递特征
桩侧阻力发挥至极限值是由上而下逐渐发挥； 桩侧阻力极限值发挥与桩底阻力极限值发挥所对应的位 移量不同；
桩底阻力：粘性土——桩底直径25%；砂性土——桩底直径8~10%
桩侧阻力：粘性土——4~6mm；砂性土——6~10mm
侧阻力、底阻力的发挥与桩型、桩长、持力层条件有关
加载方式 分级加载（预计破坏荷载1/10~1/15）、递变加载（开始
1/2.5~1/5，终了1/10~1/15）；
《基础工程》教案(四1——单桩承载力)
黏性土
1 软塑 0.75 I L 1 可塑、硬塑 0 I L 0.75 坚硬 I L 0
中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密 密实
黑龙江工程学院
粉土 粉砂、细砂 中砂 粗砂、砾砂 圆砾、角砾 碎石、卵石 漂石、块石
本表采用。
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
表 4-2 修正系数 值
hd
桩端土情况 透水性土 不透水性土
4～20 0.70 0.65
20～25 0.70～0.85 0.65～0.72
>25 0.85 0.72
注： h 为桩的埋置深度，取值同式(4-4)； d 为桩的设计直径。
表 4-3 清底系数 m0 值
黑龙江工程学院
23
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
②
S n 1 2 ，且24h未稳定 Sn
黑龙江工程学院
13
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
3、极限荷载和轴向容许承载力的确定 直接计算法 曲线分析法
黑龙江工程学院
14
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
①直接计算法——P-S曲线明显转折
破坏荷载
极限荷载 P j 容许荷载
黑龙江工程学院
4
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
单桩承载力之单桩轴向容许承载力的确定
计算目的： 1、确定桩长 2、验算桩长
黑龙江工程学院
5
基础工程
第四章 桩基础 之单桩承载力
4.1.1 单桩工作机理
(一) 荷载传递与土对桩的支承力 1、桩顶轴向位移（沉降）=桩身弹性压缩+桩底土层压缩 桩身弹性压缩桩与侧土的相对位移
桩基承载力计算公式
一、嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力计算公式采用嵌岩的钻（挖）孔桩基础，基础入持力层1～3倍桩径，但不宜小于，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第条推荐的公式计算。
公式为：[P]=(c1A+c2Uh)Ra公式中，[P]—单桩轴向受压容许承载力(KN)；Ra—天然湿度的岩石单轴极限抗压强度(KPa)，按表查取，粉砂质泥岩：Ra =14460KPa；砂岩：Ra =21200KPah—桩嵌入持力层深度(m)；U—桩嵌入持力层的横截面周长(m)；A—桩底横截面面积(m2)；c1、c2—根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数。
挖孔桩取c1=，c2=；钻孔桩取c1=，c2=。
二、钻（挖）孔桩单桩轴向受压容许承载力计算公式采用钻（挖）孔桩基础，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第条推荐的公式计算。
公式为：[]()RpAUlPστ+=21公式中，[P] —单桩轴向受压容许承载力(KN)；U —桩的周长(m)；l—桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)；A —桩底横截面面积(m2)，用设计直径(取计算；p τ— 桩壁土的平均极限摩阻力(kPa)，可按下式计算：∑==n i i i p l l 11ττ n — 土层的层数；i l — 承台底面或局部冲刷线以下个土层的厚度(m)； i τ— 与i l 对应各土层与桩壁的极限摩阻力(kPa)，按表查取；R σ— 桩尖处土的极限承载力(kPa)，可按下式计算： {[]()}322200-+=h k m R γσλσ[]0σ— 桩尖处土的容许承载力(kPa)，按表查取； h — 桩尖的埋置深度(m)； 2k — 地面土容许承载力随深度的修正系数，据规范表取为；2γ— 桩尖以上土的容重(kN/m 3)； λ— 修正系数，据规范表，取为； 0m — 清底系数，据规范表，钻孔灌注桩取为，人工挖孔桩取为。
桩的静载试验
桩的静载试验桩的静载试验是确定桩轴向或横向承载力最为可靠的方法，也是基桩质量检测中一项很重要的方法。
其试验结果整理是否正确对桩在静荷载作用下性状的了解，关系极为密切。
1.单桩竖向承载力的确定2.单桩水平承载力的确定桩的水平容许承载力是指对应于桩和桩侧土某一个工作状态时桩能承受的最大水平荷载。
相应于这种工作状态包括两个方面：桩侧土不致因桩在水平荷载作用下桩的水平位移过大同时产生很大的塑性变形，从而丧失对桩的嵌固作用，亦即要求桩的水平位移和桩侧土的塑性变形较小，使桩长范围内大部分土仍处于弹性变形阶段；对于桩身而言，桩身断面虽已开裂，但裂缝宽度尚未超出规范规定的容许值，并在卸载后裂缝即闭合，亦即将桩看作弹性杆件不致会导入很大误差。
因此，确定桩的水平承载力仍然要从保证桩身材料和地基强度与稳定性，以及桩顶水平位移满足使用要求来分析，通常可采取水平静载试验和分析计算法两种途径。
桩的质量检测与竖向承载力动测1.桩位偏差检查基桩施工前应按设计桩位平面图落放桩的中心位置，施工结束后应检查中心位置的偏差，并应将其偏差值绘制在桩位竣工平面图中，检测时可采用经纬仪对纵、横方向进行量测。
桩孔中心位置的偏差要求，对于群桩不得大于100mm；单排桩不得大于50mm。
2.桩倾斜度检查在灌注桩的施工过程中，能否确保桩的垂直度，是衡量基桩能否有效发挥作用的一个关键因素。
因此，必须认真地测定桩孔的倾斜度。
一般要求对于竖直桩，其允许偏差不应超过1%。
桩倾斜度的检查可采用JDL-1型陀螺测斜仪或JJX-3型井斜仪，也可采用声波孔壁测定仪。
3.超声脉冲法超声脉冲法是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级的有效方法。
它能准确地检测出桩内混凝土中因灌注质量问题造成的夹层、断桩、孔洞、蜂窝、离析等内部缺陷，并能测出混凝土灌注桩均匀性及强度等级等性能指标。
超声脉冲检测法基本原理：声波在正常混凝土中的传播速度一般3000m/s~4200m/s之间，当传播路径上遇到混凝土有裂缝、夹泥和密实度等缺陷时，声波将发生衰减，部分声波绕过缺陷前进，产生漫射现象，因此传播时间延长，波速减小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 Qd R (U q fili qR A)
桩入土长L（m） 31.69
单桩承载力设计值（kN）
单桩轴向承载力分项系数
桩身截面周长（m） 桩身截面面积（m2）
桩身直径（m） 空心直径（m） 极限桩侧摩阻力标准值（kPa） 极限桩端阻力标准值（kPa）
Q γd
U A Φ φ Σqfili qR
80.00 488.00
-23.29 2.20
2.20
58.00 127.60
-25.49 2.10
2.10
58.00 121.80
-27.59 1.90
1.90
60.00 114.00
土层标高 （m）
-1.50
土层厚度 （m）
2.59
桩身穿过
第i层土 的长度li
2.59
（m）
qfi （kPa）
12.00
桩身截面周长（m） 桩身截面面积（m2）
桩身直径（m） 空心直径（m） 极限桩侧摩阻力标准值（kPa） 极限桩端阻力标准值（kPa）
Q
γd
U A Φ φ Σqfili qR η
2389.50
1.45
1.88 0.28 0.60 0.00 1388.12 3000.00 1.00
土层标高 （m）
-1.50
Q
γd
U A Φ φ Σqfili qR ψsi ψp
1342.92
1.55
1.88 0.28 0.60 0.00 924.28 1200.00 1.00 1.00
钢管桩或预制砼管桩轴向承载力计算
Qd
1 R
(U
q fili
qR A)
桩入土长L（m） 31.69
单桩承载力设计值（kN）
单桩轴向承载力分项系数
土层厚度 （m）
2.59
桩身穿过
第i层土 的长度li
2.59
（m）
qfi （kPa）
8.00
qfi*li 20.72
-4.09 8.90
8.90
12.00 106.80
-12.99 2.00
2.00
54.00 108.00
-14.99 2.20
2.20
36.00 79.20
-17.19 6.10
6.10
2.00
54.00 108.00
-14.99 2.20
2.20
36.00 79.20
-17.19 6.10
6.10
80.00 488.00
-23.29 2.20
2.20
58.00 127.60
-25.49 2.10
2.10
58.00 121.80
-27.59 1.90
1.90
60.00 114.00
2389.50
1.45
1.88 0.28 0.60 0.00 1388.12 3000.00
灌注桩轴向承载力计算
Qd
1
R
(U siqfili
PqR A)
桩入土长L（m）
23.30
6.70 3Leabharlann .00单桩承载力设计值（kN）
单桩轴向承载力分项系数
桩身截面周长（m） 桩身截面面积（m2）
桩身直径（m） 空心直径（m） 极限桩侧摩阻力标准值（kPa） 极限桩端阻力标准值（kPa）
qfi*li 31.08
-4.09 8.90
8.90
12.00 106.80
-12.99 2.00
2.00
56.00 112.00
-14.99 2.20
2.20
38.00 83.60
-17.19 6.10
6.10
82.00 500.20
-23.29 2.20
1.51
60.00 90.60
-25.49 2.10
2.10
60.00 126.00
-27.59 1.90
1.90
38.00 72.20
土层标高 （m）
-1.50
土层厚度 （m）
2.59
桩身穿过
第i层土 的长度li
2.59
（m）
qfi （kPa）
8.00
qfi*li 20.72
-4.09 8.90
8.90
12.00 106.80
-12.99 2.00
-29.49 -33.19 3.70 -33.19
3.70 -33.19
60.00 61.00 222.00 -2024.59
-29.49 3.70
-33.19 1.40
-34.59 -34.59
3.70
1.40
38.00 140.60
61.00 85.40
-29.49 -33.19 3.70 -33.19
3.70 -33.19
60.00 61.00 222.00 -2024.59