4.4桩基础沉降计算解析
桩筏基础沉降计算算例
桩筏基础沉降计算算例假设有一座桥梁需要建设，我们需要设计桥梁的基础沉降计算，以确保桥梁的稳定性和安全性。
首先，我们需要进行现场勘察和土壤试验，以获取有关该区域土壤的相关参数。
根据土壤参数的不同，可以选择不同的基础类型，如桩基础或桩筏基础。
在这个算例中，我们将使用桩筏基础。
假设该区域土壤为粉土。
根据土壤试验结果，我们得到土壤的重度γ=18kN/m³，饱和度S=70%。
此外，根据地质调查，我们发现该地区地下水位高度为1.5m。
在进行桩筏基础设计时，首先需要确定桩的长度和直径。
根据桥梁荷载和土壤参数，我们估计桩的长度为30m，直径为1m。
接下来，我们需要计算桩的侧阻力。
根据经验公式，侧阻力可以通过以下公式计算：Rs=ΣCi*Ai其中，Rs表示侧阻力，Ci表示桩身周围单位长度土壤对桩侧面的侧阻力系数，Ai表示单根桩身周围单位长度土壤对桩侧面的面积。
假设该区域土壤的侧阻力系数为60kPa，根据桩的直径，可以计算出桩侧面的面积为3.14平方米。
那么，侧阻力Rs=3.14*60=188.4kN/m。
接下来，我们需要计算桩的端承力。
根据经验公式，端承力可以通过以下公式计算：Rp = Ap * (Nc * qn + Ng * qg + Nd * γd * d)其中，Rp表示桩的端承力，Ap表示桩顶面积，Nc表示土壤的内摩擦角，qn表示正常压力，Ng表示水平压力系数，qg表示地下水压力，Nd表示地震作用系数，γd表示地震作用时的土壤重度，d表示桩的埋深。
最后，我们可以计算桩的总荷载，并通过以下公式计算基础的沉降量：P=Rp+Rsδ=P/(E*A)其中，P表示桩的总荷载，E表示土壤的弹性模量，A表示基础的截面面积，δ表示基础的沉降量。
根据上述算例，我们完成了桩筏基础的沉降计算。
通过设计合适的桩长度和直径，并计算出桩的侧阻力和端承力，我们可以预测基础的沉降量，以确保桥梁的稳定性和安全性。
这些计算结果可以为工程师和设计师提供有关桥梁基础设计的重要参考。
桥梁工程设计中桩基沉降问题解析
桥梁工程设计中桩基沉降问题解析摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，桥梁工程建设越来越多。
为了方便运输的便利，很多地方都设建了公路桥梁，公路桥梁多处于无法进行普通构建的额路段上，是使运输化繁为简的建筑手段。
因此，如何保证公路桥梁的质量成为相关人员最关注的问题，而在公路桥梁施工过程中，桩基设计尤为重要，会影响到桥梁的整体质量。
本文就桥梁工程设计中桩基沉降问题进行研究，以供参考。
关键词：桥梁设计；桩基沉降；处理措施引言随着居民生活水平的日益提升与科技水平的不断进步，人们的出行方式发生了巨大变化，对道路桥梁要求明显提升。
我国需要注重公路桥梁等基础设施的建设工作，同时也对道路桥梁建设质量提出了更高的要求。
在公路桥梁建筑工程施工建设中，最常见的就是桩基施工技术。
桥梁桩基施工时，其受土质等因素的影响，如果应用浅基施工技术，则无法满足工程结构对地基强度与稳定性方面的需求，须考虑应用桩基施工技术来进行施工建设。
不同的工程有着不同的特征，不同项目桩基施工的作用也是不同的。
为显著提升公路桥梁的整体施工质量，要重点做好桥梁桩基础施工工作。
1桥梁工程桩基施工的概述桩基施工是桥梁工程中的基础，同时也是桥梁发挥自身功能的必备条件，因此，建设桩基往往是桥梁工程中的必备环节，但由于桩基的使用环境相对复杂，施工流程也呈现出专业化的特征，在施工建设的过程中常出现质量问题与安全问题，不利于保障桥梁的行驶安全。
近年来，随着我国产业经济的转型与发展，建筑产业的市场环境也出现了新的变化，大量建筑企业的出现使得现场竞争愈发激烈，而当前迅速增长基建需求也为建筑领域的发展带来了新的机遇。
通常来说，由于桥梁工程中桩基环节的施工建设难度相对较大，在进行合同签订时大多采用了工程承包合同的形式，由具备能力和资质的企业单独负责桩基施工，确保桩基施工的质量能够达到桥梁建设的需求。
在工程合同中，各方需明确标注出工程的开工日期、竣工期限、工程总量、工程造价以及工程进度等详细信息，为后续的施工建设活动和相关问题的处理提供参考。
浅谈桩基础沉降计算方法
浅谈桩基础沉降计算方法摘要：桩基础工程应用广泛，对桩基础的沉降计算研究一直是热点问题，本文介绍了常见的几种群桩沉降计算方法，弹性理论法、等代墩基法和等效分层总和法，就几种方法的计算原理和计算步骤做出简要介绍，希望对工程师有所借鉴。
桩基础一般是由桩和承台组成的基础形式，因具有较高的承载力，较好的抗震性能和稳定性，同时能够适应各种地质条件而在工业与民用建筑、桥梁工程、港口工程、船坞工程、边坡工程以及抗震工程中被广泛应用[1]。
1.群桩沉降计算方法桩基础的应用大都是以群桩的形式出现，例如独立建筑物的基础下面的桩以及墩基础等，通常都为群桩。
群桩与单桩的在竖向荷载的作用下的工作性能是有所区别的。
群桩效应在群桩沉降问题上表现得非常突出且相当重要，对于高承台的群桩而言，桩间应力之间的重叠效应改变了桩土之间的受力状态，虽然桩侧摩阻力会随着荷载的增大从桩顶开始逐渐向下发挥，但是群桩的沉降量要比单桩大得多，甚至有些群桩的沉降量是单桩的几十倍，而对于低承台型群桩而言，除了应力重叠的影响之外，承台与地基土之间的相互作用也使得群桩沉降的计算趋于复杂。
群桩沉降的计算方法有很多，根据他们的适用范围，可以归纳为以下几大类：弹性理论法、等代墩基法、等效作用分层总和法、原位测试估算法与经验法以及有限元法等。
1.1弹性理论法群桩沉降弹性理论分析与单桩沉降弹性理论分析的假定是基本相同的，弹性理论简化方法，即叠加法，叠加法[2]、[3]、[4]的主要内容：图1摩擦群桩的工作原理叠加法的计算原理可见图1，与摩擦单桩类似，对于有同样的m根桩的群桩，将每根单桩分成n个单元，每根桩每个单元的土位移方程为：（1-1）同样，桩端土的位移方程为：(1-2)式中：Iij，Iib分别为单元j 上的单位剪应力(τj)时以及桩端单位竖向应力(qb=1)基于每根单桩的荷载为未知量，所以求解上述m(n+1)个方程时还需假定与群桩性状有关的特殊条件。
一般情况下，最简单的两种情况为：(1)各单桩所承担得荷载相等，即为柔性承台桩基。
桩沉降计算(新桩基规范法)
桩基沉降计算
桩形状：圆形
桩直径d或边长b：0.70m
桩面积Ap：0.385m2
下承台底的平均附加压力F:270450KN
天然地基平均附加应力P0：601Kpa
地上层数32地下层数1
实际承台长度Lc：30m
实际承台宽度Bc：15m
承台总面积A：450.00m2
基础长宽比Lc/Bc: 2.00
总桩数n：70
桩长L:50m
桩距Sa: 3.00m
是否规则布桩？是附加应力σz:距径比Sa/d: 4.3自重应力0.2σc:
长径比L/d:71.4沉降计算长度Zn判断：短边布桩数nb:6
C0:0.063
C1: 1.811
C2:10.381
桩基等效沉降系数ψe:0.320
平均压缩模量Es:25.2Mpa
桩基沉降计算经验系数ψ：0.598
桩基中心点沉降量S：35.93mm
注：1、对于采用后注浆施工工艺的灌注桩，桩基沉降计算经验系数
应根据桩端持力土层类别，乘以0.7（砂、砾、卵石）～0.8（黏性土、粉土）折减系数；
2、饱和土中采用预制桩（不含复打、复压、引孔沉桩）时，
应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素，乘以1.3～1.8 挤土效应系数，
土的渗透性低，桩距小，桩数多，沉降速率快时取大值。
土层沉降计算表格
162.75Mpa
162.83Mpa
OK
(z。
桩基础沉降计算计算书
桩基础沉降计算书计算依据：1、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-20122、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20113、《建筑桩基技术规范》JGJ94-20084、《建筑施工计算手册》江正荣编著一、基本参数基础剖面图三、沉降计算1、基础底面附加应力计算考虑土的内摩擦角，基底截面计算长度：l= A0+2L×tanφ=4.2+2×1.2×tan(45)°=6.6m考虑土的内摩擦角，基底截面计算长度：b= B0+2L×tanφ=3.4+2×1.2×tan(45)°=5.8mP0=F/A+(γ0-γ)(d+L)=4500/(6.6×5.8)+(18.4-19.66)×(1.1 + 1.2)= 114.657 kN/m32、分层变形量计算z i(m) 基础中心处平均附加应力系数αi相邻基础影响αi总附加应力系数αi总z i×αi总z i×αi总-z i-1×αi-1总土的压缩模量E si(MPa)A iΔs iΣΔs i土的自重应力σc附加应力系数a附加应力σz0.4 4×0.2498 2×3×(0.20.9998 0.3999 0.3999 5.6 0.4 8.188 8.188 52.618 0.249 114.198σz /σc=32.104/182.818=0.176≤ 0.2满足要求。
4、地基最终变形量计算∑A i=6.552，得Es=5.727Mpa距径比：s a/d=(A/n)0.5/b=(L c×B c/n)0.5/b=(4.6×3.8/4)0.5/0.6=3.484长径比：L/b=1.2/0.6=2基础长宽比：L c/B c=4.6/3.8=1.211查《规范》JGJ94-2008附录表E得：C0=0.230941464，C1=1.525562524，C2=3.273900372ψe=C0+(n b-1)/(C1(n b-1)+C2)= 0.230941464+(2-1)/ (1.525562524×(2-1)+3.273900372)=0.439=ψ×ψe×∑△s=0.6×0.439×116.007=30.556mm。
第六节桩基础沉降的计算
第六节桩基础沉降的计算 Esi──桩端平面以下第i层土的压缩模量 z z、──桩端平面第 j 块荷载至第 i 层土、第 i-1层土底面的距离； 、──桩端平面第 j 块荷载至第 i 层土、 第i-1层土底面深度范围内的平均附加应
ij ( i 1) j ij ( i 1) j
力系数，可按《建筑地基基础设计规范》 (GB2002-50007)附录十采用。
桩基的变形允许值如无当地经 验可按表4－15采用。
第六节桩基础沉降的计算 建筑物桩基的变形允许值
变形特征 容许值
砌体承重结构基础的局部倾斜 各类建筑相邻柱（墙）基的沉降 差 1. 框架、框剪、框筒结构 2. 砌体墙填充的边排柱 3. 当基础不均匀沉降时不产生附 加应力的结构 单层排架结构（柱距为6m）柱基 的沉降量（mm）
E s（MPa）
小于等于10
15 0.9
20 0.65
35 0.50
大于等于40
1.2
0.40
第六节桩基础沉降的计算 当桩基为矩形布置时，桩基础中点沉降可 按下列简化公式计算：
Z i i Z i 1 i 1 S＝4 e p 0 i 1 E si
n
第六节桩基础沉降的计算
0.002
0.002l0 0.0007 l0 0.005 l0 120
桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑） 纵向 横向 多层和高层建筑基础的倾斜 Hg≤24 24＜Hg≤60 60＜Hg≤100 Hg＞100
0.004 0.003
0.004 0.003 0.0025 0.002 200
0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 350 250 150
第六节桩基础沉降的计算
附录R：桩基础最终沉降量计算
附录R 桩基础最终沉降量计算R.0.1 桩基础最终沉降量的计算采用单向压缩分层总和法：∑∑==∆=mj n i isj ij i j p jE h s 11,,,σψ (R.0.1)式中：s ——桩基最终计算沉降量(mm)；m ——桩端平面以下压缩层范围内土层总数；E sj,i ——桩端平面下第j 层土第i 个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa)；n j ——桩端平面下第j 层土的计算分层数；Δh j,i ——桩端平面下第j 层土的第i 个分层厚度(m)；σj,i ——桩端平面下第j 层土第i 个分层的竖向附加应力(kPa)，可分别按本附录第R.0.2条或第R.0.4条的规定计算；ψp ——桩基沉降计算经验系数，各地区应根据当地的工程实测资料统计对比确定。
R.0.2 采用实体深基础计算桩基础最终沉降量时，采用单向压缩分层总和法按本规范第5.3.5条～第5.3.8条的有关公式计算。
R.0.3 本规范公式(5.3.5)中附加压力计算，应为桩底平面处的附加压力。
实体基础的支承面积可按图R.0.3采用。
实体深基础桩基沉降计算经验系数ψps 应根据地区桩基础沉降观测资料及经验统计确定。
在不具备条件时，ψps 值可按表R.0.3选用。
注：表内数值可以内插。
图R.0.3 实体深基础的底面积R.0.4 采用明德林应力公式方法进行桩基础沉降计算时，应符合下列规定：1，采用明德林应力公式计算地基中的某点的竖向附加应力值时，可将各根桩在该点所产生的附加应力，逐根叠加按下式计算：()∑=+=nk k zs k zp i j 1,,,σσσ (R.0.4-1)式中：σzp,k ——第k 根桩的端阻力在深度z 处产生的应力(kPa)：σzs,k ——第k 根桩的侧摩阻力在深度z 处产生的应力(kPa)。
2，第k 根桩的端阻力在深度z 处产生的应力可按下式计算；k p k zp I l Q,2,ασ=(R.0.4-2)式中：Q ——相应于作用的准永久组合时，轴心竖向力作用下单桩的附加荷载(kN)；由桩端阻力Q p 和桩侧摩阻力Q s 共同承担，且Q p =αQ ，α是桩端阻力比；桩的端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成，其值分别为βQ 和(1-α-β)Q ，如图R.0.4所示； l ——桩长(m)；I p,k ——应力影响系数，可用对明德林应力公式进行积分的方式推导得出。
建筑岩土工程师考试专业案例(习题卷3)
建筑岩土工程师考试专业案例(习题卷3)第1部分：单项选择题，共100题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]采用水泥土搅拌桩加固地基，桩径取d＝0.5m，等边三角形布置，复合地基置换率m＝0.18。
桩间土承载力特征值fsk＝70KPa，桩间土承载力折减系数β＝0.50，单桩承载力系数，现要求复合地基承载力特征值达到160KPa，问水泥土抗压强度平均值fcu（90天龄期的折减系数η＝0.3）达到（ ）MPa才能满足要求。
A)2.03B)2.23C)2.43D)2.63答案:C解析:2.[单选题]高速公路在桥头段软土地基上采用高填方路基，路基平均宽度30m，路基自重及路面荷载传至路基底面的均布荷载为120kPa,地基土均匀，平均Es=6MPa，沉降计算压缩层厚度按24m考虑，沉降计算修正系数取1.2，桥头路基的最终沉降量最接近？ ( )A)124mmB)248mmC)206mmD)495mm答案:B解析:路基沉降按条形基础计算。
根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007 - 2002)第5. 3. 5条，3.[单选题]某采用筏基的高层建筑，地下室2层，按分层总合法计算出的地基变形量为160mm， 沉降计算经验系数取1.2，计算的地基回弹变形量为18mm,地基变形允许值为 200mm,则地基变形计算值为（ ）mm。
A)178B)192解析:根据《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》（JGJ 6-1999）第4. 0. 6条可得：4.[单选题]某公路工程位于河流一级阶地上，阶地由第四系全新统冲积层组成，表层0～5 m为亚黏土，下部为亚砂土，亚砂土中黏粒含量为14%，场地位于8度烈度区，地下水位为3.0 m，该场地按《公路工程抗震设计规范3(JTJ 004-1989)有关要求，对该场地进行地震液化初步判定的结果应为( )。
A)液化B)不液化C)需考虑液化影响D)不确定答案:B解析:亚砂土黏粒含量百分率为14%，而8度烈度区亚砂土不发生液化的黏粒含量为13%，该亚砂土层可判为不液化。
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4.桩基础
4.4 桩基础沉降计算
4.4.1 单桩沉降计算
单桩沉降计算方法主要有： ①荷载传递分析法； ②弹性理论法； ③剪切变形传递法；
④有限单元分析法；
⑤各种简化分析法。
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4.桩基础
4.4.1 单桩沉降计算
单桩沉降的影响因素 单桩沉降组成不仅同桩的长度、桩与土的相
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4.桩基础
4.4.2 群桩沉降计算
s p
j 1 i 1 m nj
桩基础最终沉降量的计算采用单向压缩分层总和法:
j ,i h j ,i
Esj ,i
式中： s—桩基最终计算沉降量(mm) ； m—桩端平面以下压缩层范围内土层总数； Esj i —桩端平面下第 j 层土第 i 个分层在自重应力至自重应力加附加 应力作用段的压缩模量(MPa) nj —桩端平面下第 j层土的计算分层数； hj,i —桩端平面下第 j层土的第 i个分层厚度(m)；
σj i —桩端平面下第 j 层土第 i 个分层的竖向附加应力(kPa)；
ψp—桩基沉降计算经验系数，各地区应根据当地的工程实测资料统计 对比确定。
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4.桩基础
4.4.2 群桩沉降计算
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4.桩基础
4.4.2群桩沉降计算
Fk Fk
实体深基础（s≤6d） 实体深基础桩底平面处的基底 附加压力p0k按下列方法考虑: 1）考虑扩散作用时：
j 1 i 1
m
nj
j ,i h j ,i
E sj ,i
可得单向压缩分层总和法沉降计算公式
对压缩性、土层剖面及性质有关，还与荷载水平、
荷载持续时间有关。
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4.桩基础
4.4.2 群桩沉降计算
桩基一般只按承载能力进行计算，但当桩端持力层为 软弱土，或建筑物重要性大，对桩基沉降的要求高时， 尚应对桩基进行沉降验算。 目前在工程中应用较广泛的桩基沉降计算方法，仍 是把群桩作为假想的实体深基础。计算出作用在桩端平
19kN / cm3
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图4-17
实体深基础的底面积
10
(a)考虑扩散作用；（b）不考虑扩散作用
a0
' GK Ad l
l
d
4.桩基础
2）不考虑扩散作用时：
Fk
Fk
Gk—桩基承台及承台上土自重； Gfk—实体深基础的桩基、桩间土自重；
d
Gk
γm—实体深基础底面以上各层土的加 权平均重度。
αQ 2 I k λ
Q 2 βI s1,k 1 α β I s2,k l
第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力:
σ sp,k
对于一般摩擦型桩，可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线形 增长的（β=0），则：
σ sp,k
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Q 2 1 α I s2,k l
不需沉降计算的情况
丙级建筑物桩基 桩距大于6倍桩径（s>6d） 不超过2排的条形基础 某些单层工业厂房桩基
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4.桩基础
4.4 桩基础沉降计算
4.4.1 单桩沉降计算
单桩受到荷载作用其沉降量由下述三个部分组成： ①桩本身的弹性压缩量；
按材料力学公式计算
②由于桩侧摩阻力向下传递，引起桩端下土体压缩所产 生的桩端沉降； ③由于桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端沉降。
4.桩基础
请回答问题
1、初步设计时单桩承载力如何估算的？ 2、什么是群桩效应？ 3、群桩效应系数？ 4、影响群桩效应的因素有哪些？
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4.桩基础
4.4 桩基础沉降计算
4.4.1 单桩沉降计算
需要进行沉降计算 ：
甲级建筑物的建筑物桩基。
对沉降有严格要求的建筑物桩基；体型复杂或桩端以下 存在软弱土层的乙级建筑物桩基。
p0 k
' Fk G K pk c c A
Gk φ α =4 Gk
dqsiaqsi来自 Gfklb0+2ltan φ 4
a0+2ltan φ 4
a0
A a 0 2l tan b0 2l tan 4 4
b0 b0 (a) (b)
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4.桩基础
Q
=
+
+
σ sp,k
集中力
Q β I-s2,k )Q Q2 βI s1,k Q1 α (1l 沿桩身 沿桩身线
均匀分布 性增长
单桩荷载分担
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4.桩基础
第k根桩的端阻力在深度z 处产生的应力:
σ ζπ, κ
地基应力：
j ,i zp ,k zs ,k
n k 1
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4.桩基础
4.4.2群桩沉降计算
明德林应力（Mindlin）公式
单桩荷载分担：Q为单桩在竖向荷载的准永久组合作用下的附 加荷载，由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担，且:Qp=αQ， α是桩端阻力比。桩的端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力可假 定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成， 其值分别为βQ和(1-α-β)Q，如图所示。
l
φ α =4 Gk
qsia
qsia Gfk
G fk ml
b0+2ltan φ 4
a0+2ltan φ 4
a0
b0 b0
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(a)
a0
(b)
l
11
d
4.桩基础
4.4.2群桩沉降计算
明德林应力（Mindlin）公式
采用明德林应力公式计算地基中的某点的 竖向附加应力值时 可将各根桩在该点所产生的 附加应力 逐根叠加按下式计算 ：
面处的压力p后．即可按土力学课中所述的分层总和法
计算桩端下土的压缩层厚度内的变形值，即作为桩基的
沉降量，其计算步骤与浅基础的沉降计算相同。
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4.桩基础
4.4.2 群桩沉降计算
地基基础规范GB50007推荐的群桩沉降的计算
不计桩身压缩量及桩与土间的相对位移，以假想基础为刚
性整体，验算桩端以下土沉降。
15
4.桩基础
l为桩长，Ip、Is1、Is2分别为为桩端集中力、桩侧摩阻力沿桩 身均匀分布和沿桩身线性增长分布情况下对应力计算点的应 力影响系数，按规范GB5007附录R计算。对明德林应力公 式进行积分的方式推导得出：
zs ,k
Q l2
(1 ) I s 2,k
s p
将上式代入