单桩承载力计算

back
6
（二）桩侧摩阻力的影响 因素及其分布
桩侧摩阻力=f(土间的相对位移，土的性质， 桩侧摩阻力=f(土间的相对位移，土的性质， 桩 =f(土间的相对位移 的刚度，时间，土中应力状态，桩的施工） 的刚度，时间，土中应力状态，桩的施工） 桩侧摩阻力实质上是桩侧土的剪切问题。 桩侧摩阻力实质上是桩侧土的剪切问题。 桩侧土极限摩阻力值∝ 桩侧土极限摩阻力值∝桩侧土的剪切强度 桩侧土的剪切强度=f(类别、性质、 =f(类别 桩侧土的剪切强度=f(类别、性质、 状态和剪切 面上的法向应力) 面上的法向应力) 桩的刚度较小时， 桩的刚度较小时，桩顶截面的位移较大而桩 底较小，桩顶处桩侧摩阻力常较大； 底较小，桩顶处桩侧摩阻力常较大；当桩刚度较 大时，桩身各截面位移较接近， 大时，桩身各截面位移较接近，由于桩下部侧面 土的初始法向应力较大，土的抗剪强度也较大， 土的初始法向应力较大，土的抗剪强度也较大， 以致桩下部桩侧摩阻力大于桩上部。 以致桩下部桩侧摩阻力大于桩上部。
5
（一）荷载传递过程 与土对桩的支承力
柱桩：由于桩底位移很小， 柱桩：由于桩底位移很小，桩侧摩阻力不易得到充 分发挥。对于一般柱桩， 分发挥。对于一般柱桩，桩底阻力占桩支承力的绝 大部分，桩侧摩阻力很小常忽略不计。 大部分，桩侧摩阻力很小常忽略不计。但对较长的 柱桩且覆盖层较厚时，由于桩身的弹性压缩较大， 柱桩且覆盖层较厚时，由于桩身的弹性压缩较大， 也足以使桩侧摩阻力得以发挥， 也足以使桩侧摩阻力得以发挥，对于这类柱桩国内 已有规范建议可予以计算桩侧摩阻力。 已有规范建议可予以计算桩侧摩阻力。 摩擦桩： 桩底土层支承反力发挥到极限值， 摩擦桩： 桩底土层支承反力发挥到极限值，则需要 比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值， 比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值，这时总是 桩侧摩阻力先充分发挥出来， 桩侧摩阻力先充分发挥出来，然后桩底阻力才逐渐 发挥，直至达到极限值。对于桩长很大的摩擦桩， 发挥，直至达到极限值。对于桩长很大的摩擦桩， 也因桩身压缩变形大，桩底反力尚未达到极限值， 也因桩身压缩变形大，桩底反力尚未达到极限值， 桩顶位移已超过使用要求所容许的范围， 桩顶位移已超过使用要求所容许的范围，且传递到 桩底的荷载也很微小， 桩底的荷载也很微小，此时确定桩的承载为时桩底 极限阻力不宜取值过大。 极限阻力不宜取值过大。
back
10
back
11
（三）桩底阻力的影响因素 及其深度效应
桩底阻力=f (土的性质 持力层上覆荷载，桩径， 土的性质， 桩底阻力=f (土的性质，持力层上覆荷载，桩径，桩 底作用力、时间及桩底端进持力层深度） 底作用力、时间及桩底端进持力层深度） 桩底地基土的受压刚度和抗剪强度大则桩底阻力 也大，桩底极限阻力取决于持力层土的抗剪强度和 也大， 上覆荷载及桩径大小的影响。 上覆荷载及桩径大小的影响。由于桩底地基土层受 压固结作用是逐渐完成的， 压固结作用是逐渐完成的，桩底阻力将随土层固结 度提高会随着时间而增长。 度提高会随着时间而增长。 模型和现场的试验研究表明，桩的承载力( 模型和现场的试验研究表明，桩的承载力(主要 是桩底阻力)随着桩的入土深度， 是桩底阻力)随着桩的入土深度，特别是进入持力层 深度效应， 的深度而变化。这种特性称为深度效应 的深度而变化。这种特性称为深度效应，桩底端进 入持力砂土层或硬粘土层时， 入持力砂土层或硬粘土层时，桩的极限阻力随着进 入持力层的深度线性增加。达到一定深度后， 入持力层的深度线性增加。达到一定深度后，桩底 阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临界深度 临界深度h 阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临素及其分布
如图所示两例来说明其分布变化。 如图所示两例来说明其分布变化。 所示两例来说明其分布变化 为上海某工程钢管打入桩实测资料, 其中 a) 为上海某工程钢管打入桩实测资料,在 粘性土中的打入桩的惦侧摩阻力沿深度分布的 形状近乎抛物线，在桩顶处的摩阻力等于零， 形状近乎抛物线，在桩顶处的摩阻力等于零， 桩身中段处的摩阻力比桩的下段大。 桩身中段处的摩阻力比桩的下段大。现常近似 假设打入桩桩侧摩阻力在地面处为零， 假设打入桩桩侧摩阻力在地面处为零， b) 图为我国某工程钻孔灌注桩实测资料 ，从地面起的桩侧摩阻力呈线性增加，其深度 从地面起的桩侧摩阻力呈线性增加， 仅为桩径的5 10倍 仅为桩径的5一10倍，而沿桩长的摩阻力分布 则比较均匀。 则比较均匀。而对钻孔灌注桩则近似假设桩侧 摩阻力沿桩身均匀分布。 摩阻力沿桩身均匀分布。
4
（一）荷载传递过程 与土对桩的支承力
土对桩的支承力=桩侧摩阻力+ 土对桩的支承力=桩侧摩阻力+桩底阻力 桩的极限荷载(或称极限承载力)=桩侧极限摩阻力+ )=桩侧极限摩阻力 桩的极限荷载(或称极限承载力)=桩侧极限摩阻力+ 桩底极限阻力 桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的 变形性态有关， 变形性态有关，并各自达到极限值时所需要的位移 量是不相同的。 量是不相同的。 试验表明： 试验表明：桩底阻力的充分发挥需要有较大的位移 在粘性土中约为桩底直径的25% 25%， 值，在粘性土中约为桩底直径的25%，在砂性土中 约为8%~10% 8%~10%， 约为8%~10%，而桩侧摩阻力只要桩土间有不太 大的相对位移就能得到充分的发挥， 大的相对位移就能得到充分的发挥，具体数量目前 认识尚不能有一致的意见，但一般认为粘性土为4 认识尚不能有一致的意见，但一般认为粘性土为4 6mm，砂性土为6~10mm 6~10mm。 ～6mm，砂性土为6~10mm。
13
（四）单桩在轴向受压荷载 作用下的破坏模式
第一种情况： 第一种情况： 当桩底支承在很坚硬 的地层， 的地层，桩侧土为软上层 其抗剪强度很低时，（ ，（如 其抗剪强度很低时，（如 a)， 图a)，桩在轴向受压荷载 作用下， 作用下，如同一根压杆似 地出现纵向挠曲破坏。 地出现纵向挠曲破坏。在 荷载-沉降(P s)曲线上呈 (P荷载-沉降(P-s)曲线上呈 现出明确的破坏荷载。 现出明确的破坏荷载。桩 的承载力取决于桩身的材 料强度。 料强度。
8
（二）桩侧摩阻力的影响 因素及其分布
在砂性上中打桩时， 在砂性上中打桩时，桩侧摩阻力的变化与砂土 的初始密度有关， 的初始密度有关，如密实砂性上有剪胀性会使 摩阻力出现峰值后有所下降。 摩阻力出现峰值后有所下降。 桩侧摩阻力的大小及其分布决定着桩身轴 向力随深度的变化及数值，因此掌握、 向力随深度的变化及数值，因此掌握、了解桩 侧摩阻力的分布规律， 侧摩阻力的分布规律，对研究和分析桩的工作 状态有重要作用。 状态有重要作用。由于影响桩侧摩阻力的因素 即桩土间的相对位移、 即桩土间的相对位移、土中的侧向应力及上质 分布及性状均随深度变比， 分布及性状均随深度变比，因此要精确地用物 理力学方程描述桩侧摩阻力沿深度的分布规律 较复杂。 较复杂。
back
2
（一）荷载传递过程 与土对桩的支承力
桩基础 = 承台 + 基桩 单桩承载力：单桩在荷载作用下， 单桩承载力：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， 本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在 容许范围内， 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。 受的最大荷载。 一般情况下，桩受到轴向力、 一般情况下，桩受到轴向力、横轴向力及 弯矩作用， 弯矩作用，因此须分别研究和确定单桩的轴向 承载力和横轴向承载力。 承载力和横轴向承载力。 桩的承载力是桩与土共同作用的结果， 桩的承载力是桩与土共同作用的结果，了解单 桩在轴向荷载下桩土间的传力途径、 桩在轴向荷载下桩土间的传力途径、单桩承载 力的构成特点以及单桩受力破坏形态等基本概 将对正确确定单桩承载力有指导意义。 念，将对正确确定单桩承载力有指导意义。
7
（二）桩侧摩阻力的影响 因素及其分布
由于桩底地基土的压缩是逐渐完成的，因此桩 由于桩底地基土的压缩是逐渐完成的， 侧摩阻力所承担荷载将随时间由桩身上部向桩下部 转移。在桩基施工过程中及完成后桩侧土的性质、 转移。在桩基施工过程中及完成后桩侧土的性质、 状态在一定范围内会有变化，影响脏侧摩阻力，并 状态在一定范围内会有变化，影响脏侧摩阻力， 且往往也有时间效应。 且往往也有时间效应。影响桩侧摩阻力的诸因素中 土的类别、性状是主要因素。 ，土的类别、性状是主要因素。 在分析基桩承载力等问题时，各因素对桩侧摩 在分析基桩承载力等问题时， 阻力大小与分布的影响，应分别情况予以注意。 阻力大小与分布的影响，应分别情况予以注意。在 塑性状态粘性上中打桩，在桩侧造成对土的扰动， 塑性状态粘性上中打桩，在桩侧造成对土的扰动， 再加上打桩的挤压影响会在打桩过程中使桩周围土 内孔隙水压力上升，土的抗剪强度降低， 内孔隙水压力上升，土的抗剪强度降低，桩侧摩阻 力变小。待打桩完成经过一段时间后， 力变小。待打桩完成经过一段时间后，超孔隙水压 力逐渐消散，再加上粘土的触变性质， 力逐渐消散，再加上粘土的触变性质，使桩周围一 定范围内的抗剪强度不但能得到恢复， 定范围内的抗剪强度不但能得到恢复，而且往往还 可能超过其原来强度，桩侧摩阻力得到提高。 可能超过其原来强度，桩侧摩阻力得到提高。
单桩承载力
一、单桩轴向荷载传递机理和特点 二、单桩轴向容许承载力按土的支承 力的确定 三、单桩横轴向容许承载力的确定 四、按桩身材料强度确定单桩承载力 五、关于桩的负摩阻问题
back
1
一、单桩轴向荷载传递 机理和特点 (一)荷载传递过程与土对桩的支承力 (二)桩侧摩阻力的影响因素及其分布 (三)桩底阻力的影响因素及其深度效应 (四)单桩在轴向受压荷载作用下的破坏 模式
14
（四）单桩在轴向受压荷载 作用下的破坏模式
第二种情况： 第二种情况： 当具有足够强度的桩穿过抗 剪强度较低的土层而达到强度较 高的土层时(如图b) b)， 高的土层时(如图b)，桩在轴向 受压荷载作用下， 受压荷载作用下，桩底土体能形 成滑动面出现整体剪切破坏， 成滑动面出现整体剪切破坏，这 是因为桩底持力层以上的软弱土 层不能阻止滑动土楔的形成。 层不能阻止滑动土楔的形成。在 PT曲线上可求得明确的破坏荷载 PT曲线上可求得明确的破坏荷载 。桩的承载力主要取于桩底士的 支承力， 支承力，桩侧摩阻力也起一部分 作用。 作用。