桩基础

图2 案例一 桩的排列
Ra
300
3）桩承台 承台的尺寸：桩的外缘每边外伸d/2=150mm，承台长 l=3600mm，宽限b=2600mm。承台埋深设计为2.0m，位于人 工填土层底，粘土层顶面。 承台及上覆土重：G=3.6×2.6×2.0×20=374.4 kN 4．单桩承载力验算 各桩平均受力计算：
（六）、桩身结构设计 （七）、承台设计
三、桩承台设计
承台（pile caps）设计是桩基设计的 一个重要组成部分，承台应具有足够的强度 和刚度，以便将上部结构的荷载可靠地传给 各基桩，并将各单桩连成整体。 承台的设计主要包括构造设计和强度设 计两部分，强度设计指抗弯、抗冲切、抗剪 切计算。
承台构造
对于群桩基础，承台上作用荷载实际上由桩和地基土共同承 担。
1、端承群桩：群桩承载力=单桩承载力之和 2、摩擦群桩：
1）桩距s>6d(d为桩径)，
桩端平面处各桩传来的压力互不重叠或重叠不多。 群桩承载力=单桩承载力之和
（一）群桩的特点
•当桩距较小时，桩间
摩擦力叠加，承载作 用相互削减； •桩端应力叠加，地基 受力大；
（一）、设计资料的收集
1.上部结构的类型、尺寸、构造和使用要求； 2.工程地质勘察报告； 3.当地建材与施工能力、条件（包括施工机 具、方法、经验等）； 4.施工场地及周围环境（包括交通、进出场
条件、周围建筑要求、环境要求等）。
（二）、桩型、桩身断面尺寸及桩长的选择
（1）桩型的选择 考 虑 因 素 ： 1.荷载大小及性质； 2.工程地质条件； • • 选 择 要 求 ：
b=b0+2ltanφ/4
a0 a
b0 b
（三）群桩地基软弱下卧层验算（理解） •当桩端持力层下存在软弱下卧层时，必须验算其强度是
否满足要求。计算方法同浅基础。
（四）群桩地基沉降计算与变形验算（了解） •将群桩地基作为一实体深基础来分析； •采用荷载效应准永久组合，不计风载与 地震荷载；
•变形特征：沉降量、沉降差、倾斜与 水平位移。
1
图1 群桩承载力验算
二、计算书 1．桩型、材料及尺寸 根据地质资料，选第三层粉质粘土作为桩端持力层。采用 与试验相同尺寸的桩。桩承台埋深2.0m，桩顶嵌入承台 100mm，桩端入持力层1.5m。 材料：桩身采用C30混凝土，HRB235钢筋，4φ16；承台采 用C20混凝土，HRB钢筋。 2．单桩竖向承载力特征值 1）静载荷试验 Ra=300kN 2）经验公式 已知桩入土深11.9m，粉质粘土IL=0.6，由当地静载荷试验 结果统计分析算得qpa=900kPa；AP=0.3×0.3=0.09m2； μp=4×0.3=1.2m；qs1a：第二层粘土qs2a=17kPa，第三层粉 质粘土qs3a=28.2kPa。
承台有多种形式，如柱下独立桩基承台、箱 形承台、筏形承台、柱下梁式承台和墙下条形承 台等。
承台的作用是将桩联成一个整体，并把建筑 物的荷载传到桩上，因而承台要有足够的强度和 刚度。 以下主要介绍板式承台的构造要求。 (1)承 台的宽度不应小于500mm。
(2)、承台厚度不应小于300mm。 (3)、承台的配筋，对于矩形承台其钢筋应 按双向均匀通长配筋，钢筋直径不宜 小于10mm，间距不宜大于200mm（图 12.13(a))；对于三桩承台，钢筋应按三 向板带均匀配置，且最里面的三根钢筋 围成的三角形应在柱截面范围内（图 12.13(b)) 。 (4)、承台混凝土的强度等级不宜低于C20。
(3)、水平力：
H Hi n
3 影响群桩承载力的因素： 首先决定于桩距，其次与土质、桩数、桩径、入土深 度、桩类型及排列方式等因素有关。 承台下土对荷载的分担作用。 承台下土的抗力，由于存在群桩效应，要比平板基础底 面下土的抗力低。
二、桩基础设计
设 计 要 求 设 计 步 骤
1.桩基有足够的竖向与水平承载力； 2.桩基的沉降与水平位移在允许范围内； 3.桩身挠曲在允许范围内； 4.设计方案在技术与经济上应合理可行。 1.调研、搜集设计资料； 2.确定桩基持力层； 3.选定桩材、桩型、尺寸、确定基本构造； 4.计算并确定单桩垂直承载力； 5.初拟桩的平面布置和数量； 6.拟定承台尺寸和底面高程； 7.验算，结构设计； 8.绘结构施工图。
桩基础设计与施工
建筑工程系
目录
任务1 桩的分类与管桩施工 任务2 灌注桩施工与特点 任务3 单桩承载力与基桩检测 任务4 桩基础验算
6. 4
桩基础设计与验算
灌 注 桩 施 工 与 特 点
群桩作用及其特点； 桩基础设计步骤； *承台验算（TSSD软件）； 桩基础计算分析实例；
一、群桩
柱下独立承台
等 边 三 桩 承 台
M N max 3 ( sa c) 3 4
等 腰 三 桩 承 台
M1
M2
N max 0.75 ( sa c) 2 1 3 4 -
N max 0.75 (sa c) 2 2 3 4 -
（三）、桩承台设计（承台受冲切计算）
对于板式承台，与钢筋混凝土扩展基础相类 似，其厚度主要由抗冲切计算确定，并应满 足抗剪验算的要求。 承台冲切破坏主要有两种形式： 1.沿柱（墙）边和承台变阶处的冲切 2.角桩对承台的冲切
（三）、桩承台设计（局部受压和抗震验算）
对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于 柱的强度等级时，应按现行《混凝土设计规 范》（GB50010-2001）规定验算承台局 部受压承载力。 当进行承台的抗震验算时，应根据现行《建 筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规 定，对承台受弯、受剪切承载力进行抗震调 整。
3.施工条件。
1.桩型；
2.施工工艺； 3.工期要求；
1.经济合理； 2.安全适用。
4.桩型特点的利用。
（2）桩断面尺寸的选择
1.混凝土灌注桩 •断面形式：圆形 •沉管灌注桩直径：300~500mm； •钻孔灌注桩直径：500~1200mm； •扩底钻孔灌注桩：扩底直径1~2d. 2.混凝土预制桩 •断面形式：方形、圆形、三角形等 •断面尺寸：≤550mm
2）桩距s=(3~4)d(d为桩径)
前提：不允许群桩沉降量大于同荷载作用下单桩沉降量。
则， 群桩承载力<单桩承载力之和 群桩效率系数：η=群桩承载力/单桩承载力之和
（五）、桩顶作用效应计算（掌握）
(1)、轴心竖向力作用下： (2)、偏心荷载作用下：
F G N n
F G M x yi M y xi Ni 2 n y i x 2i
摩擦桩
•考虑因素：承载力与沉降量
注意：
1.同一种建筑物尽量采用同一种桩；
2.除落在岩面上的桩，桩端间高差≤d；
3.摩擦型桩，桩端间高差≤l/10；
4.高层及荷载大的建筑物宜用大桩径(挖孔)。
（三）、桩的平面布置
（1）墙下桩基 1.桩的最小中心距：≥3d（一般3~4d)； 2.尽量使群桩形心与荷载重心重合； 3.纵横墙交接处宜布置桩。
Fk Gk n Ra
•承受竖向偏心荷载的桩基 n—桩基中的桩数心增大系数，
一般取1.1~1.2。
（五）、桩基础验算
（1）单桩受力验算 轴心受力： Qk ≤ Ra 偏心受力： Qikmax≤1.2 Ra Qikmin ≤Ta Ta —单桩抗拔承载力特征值。 （2）群桩承载力与变形验算
Ra q pa Ap p q sia li 900 0.09 1.2 (17 8.5 28.2 1.4) 302 kN
二者取最小值，按现场静载荷试验，取Ra=300kN 3．估算桩数、桩布置及承台尺寸 1）桩数 Fk 3000 n 1.2 12 ，取桩数n=12。 2）桩的布置 通常桩的中心距为（3~4）d= 0.9~1.2m，取中心距为1.0m。 采用行列式排列，弯矩方向排 4根，另一个方向排3根， 如图2。
（三）、桩承台设计（承台的构造）
承台配筋示意 （a）矩形承台配筋；（b）三桩承台配筋；（c）墙下承台梁配筋图
（三）、桩承台设计（承台受弯计算）
柱下独立承台
两桩条形承台和多桩矩 形承台弯矩计算截面取 在柱边和承台变阶处
M x N i yi M y N i xi
（三）、桩承台设计（承台受弯计算）
（三）、桩承台设计（承台受冲切计算）
柱 对 承 台 的 冲 切
（三）、桩承台设计（承台受冲切计算）
角 桩 对 承 台 的 冲 切
（三）、桩承台设计（承台受剪切计算）
对于柱下独立承台， 应分别对柱边和桩 边、变阶处和桩边 联线形成的斜截面 进行受剪计算。当 柱边外有多排桩形 成多个剪切斜面时， 尚应对每个斜截面 进行验算。
承台之间的连接
单桩承台宜在两个相互垂直的方向上设置连 系梁；两桩承台宜在其短向设置连系梁；有抗震 要求的柱下独立承台宜在两个主轴方向设置连系 梁。连系梁顶面宜与承台位于同一标高。连系梁 的宽度不应小于250mm，梁的高度可取承台中 心距的1／10～1／15。连系梁内上下纵向钢筋 直径不应小于12mm且不应少于2根，并按受拉 要求锚入承台。
四、桩基础设计实例
单桩承台
双桩承台
三桩承台
四桩承台
案例一 柱下钢筋混凝土预制桩基础
一、设计资料 如图1所示，某工程位于软土地区，采用桩基础，柱截面尺 寸为500mm×600mm。已知基础顶面承受上部结构传来的荷 载效应的标准组合竖向力Fk=3000kN，沿承台长边方向弯 矩Mk=320kN•m，水平方向水平力Hk=40kN。工程地质资料， 表层为人工填土，h1=2.0m；第二层为软塑状态粘土， h2=8.5m；第三层为可塑状态粉质粘土，h3=6.8m，地下水 位于地表下2.0m。土工试验结果见表4-10 。采用钢筋混 凝土预制方桩，桩长为10m，截面尺寸为300mm×300mm， 混凝土采用C30，钢筋采用4φ20，进行现场静载荷试验， 得单桩承载力特征值Ra=300kN。