桩基设计内容

中砂层：密实，可取qs2k=80kpa;
桩的入土深度：h=1.5+3+7=11.5m，查得预制桩的修正系数为1.0。
查表得桩的极限端阻力标准值qpk为：
密实中砂，h=11.5m，qpk=5100~6300kpa,可取qpk=6000kpa。
故单桩的竖向极限承载力标准值为：
Quk=Qsk+Qpk=up∑qsikLi+qpkAp
桩基沉降验算：
当建筑物对桩基的沉降有特殊要求时，或桩端存在有软弱下卧层，或为摩擦型群桩基础时，尚应考虑桩基的沉降验算。目前，在工程中计算桩基沉降量，仍假定桩群为一假想的实体深基础，按与浅基础相同的计算方法和步骤计算桩尖平面以下由附加应力引起的压缩层范围内地基的变形量，但计算过程中各土层的压缩模量，按实际的自重应力和附加应力有试验确定；
桩的水平承载力与位移：
确定单桩水平承载力的方法，以水平静荷载试验最能反映实际情况，所得到的承载力和地基水平抗力系数最符合实际情况，若预先埋设量测元件，还能反映加荷过程中桩身截面的内力和位移。
“m”法：假定地基水平抗力系数随深度承线性增加，即n=1。
桩身最大弯矩及其位置：
要设计桩截面配筋，最关键是求出桩身最大弯矩值Mmzx及其相应的截面位置Z0,根据最大弯矩截面剪应力为零的条件，可导出其计算过程如下：
（2）由 查表可得桩身最大弯矩系数CM,即
Mmax=CMM0
一般桩的入土深度达4.0/a时，桩身内力及位移几乎为零。在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配钢筋。
桩基础设计要点
桩基础的设计应力求选型恰当、经济合理、安全适用，对桩和承台有足够的强度、刚度、和耐久性；（对地基主要是桩端持力层）有足够的承载力和不产生过量的变形，其设计内容和步骤有如下或如图所示。
桩端阻力的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的庄身截面位置大得多。因此，在工作状态下，单桩桩端阻力的安全储备一般大于桩侧阻力的安全储备。
此外，桩长对荷载的传递也有重要的影响。但桩长较大（例如l/d>25）时，因桩身压缩变形大，桩端反力尚未发挥，桩顶位移已超过实用所要求的范围，此时传递道桩端的荷载极为微小。因此，很长的桩实际上总是摩擦桩，用扩大桩端直径来提高承载力是徒劳的。
（2）按土的抗剪强度指标确定
（3）静力触探法
（4）经验公式法
（5）动力试桩法。此法是应用物体振动和应力波的传播理论来确定单桩竖向承载力以及检验桩身完整性的一种方法。
桩的抗拔承载力主要取决于桩身材料强度与桩与土之间的抗拔侧阻力和桩身自重。上拔时形成的桩端真空吸引力所占比例不大，且可靠性不高，可不与考虑。
（1）由CD=aM0/H0查表得相应的换算深度 (=aZ),则
Z0= /a
其中，CD—最大弯矩截面系数
CM—最大弯矩系数
a—桩的水平变形系数，其单位为1 /m,a= ;
b1—桩的截面计算宽度，b1=kf(d+1) d>1m;
b1=kf(1.5d+0.5) d≤1m; kf—桩的形状系数，方桩截面kf=1.0，圆形截面桩kf=0.9，d—桩的直径，方形截面时为桩的边长b。计算桩的抗弯刚度EI时，对于钢筋混凝土桩，可取Ei=0.85ECI0,其中，EC为混凝土的弹性模量；I0为桩身换算截面惯性矩。
（1）进行调查研究，场地勘查，收集有关资料；
（2）综合勘察报告、荷载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层；
（3）选择桩材、确定桩的类型、外形尺寸和构造；
（4）确定单桩的承载力设计值（水平、竖向）；
（5）根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；
（6）根据桩的平面布置，初步拟定承台的轮廓尺寸及承台低标高；
[例题1]：某预制桩桩径400mm，桩长10m,穿越厚度l1=3m,液性指数Il=0.75的粘土层；进入密实的中砂层，长度l2=7m。桩基同一承台中采用3根桩，桩顶离地面1.5m。试确定该预制桩的竖向极限承载力和基桩的竖向承载力设计值。
[解]：查表得桩的极限侧阻力标准值qsik为：
粘土层：Il=0.75，qs1k=50kpa;
（3）由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生压缩沉降时。
单桩竖向承载力的确定：
单桩的竖向承载力主要取决于地基土对桩的支承能力和桩身的材料强度。一般情况下，桩的承载力由地基土的支承能力所控制，材料强度往往不能充分发挥，只有端承桩、超长桩及桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。此外，当桩的入土深度较大、桩周土质软弱且比较均匀、桩端沉降量较大，尤其是高层建筑或对琛将有特殊要求时，还应考虑桩的竖向沉降量，按上部结构对沉降的要求来确定单桩竖向承载力。
= Qsk/γs+Qp=998kN
基桩竖向承载力验算:
（1）荷载效应基本组合
承受轴心荷载的桩基，其承载力设计值R应符合下列要求：γ0N≤R
承受偏心荷载的桩基，除应满足上式要求外，尚应满足下式要求：γ0Nmax≤1.2R
式中：N、Nmax—桩顶竖向压力、最大竖向压力设计值；
桩基础设计要点
桩基础设计的包括下列各项：
（1）选择桩的类型和几何尺寸；
（2）确定单桩的竖向（和水平向）承载力设计值；
（3）确定桩的数量、间距、布桩方式；
（4）验算桩基的承载力和沉降；
（5）桩身结构设计；
（6）承台设计；
（7）绘制桩基施工图；
桩的质量检测：
（1）开挖检查。只限于对所暴露的桩身进行观察。
桩侧负摩阻力：
桩图之间的相对位移方向决定了桩侧摩阻力的方向，当桩周土层相对于桩侧向下位移，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻。通常，在下列情况下考虑负摩阻力作用。
（1）桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入较硬土层时。
（2）桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时。
=π×0.4×(50×3+80×7)+6000×π×0.42/4
=892.21+753.98
=1646.19kN
因该桩基属桩数不超过3根的非端承桩基，可取群桩效应系数ηc=0,ηs=ηp=ηsp=1.0,γs=γp=1.65.
基桩竖向承载力设计值为：
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc
（7）验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；
（8）验算承台尺寸及结构强度；
（9）必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，当持力层下有软弱下卧层时，验算软弱下卧层的地基承载力。
（10）单桩设计，绘制桩和承台的设计结构及施工详图。
单桩竖向极限承载力标准值的最常用确定方法（根据地基土对桩的支承能力）：
（1）静载荷试验静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，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。对于一级建筑物，必须通过静载荷试验。在同一条件下，试桩的数量不易少于总数的1%,并不少于3根。工程总桩数在50根以内时不应少于2根。
（2）抽芯法。在灌注桩桩身内钻孔（直径100~150mm）,取混凝土芯样进行观察和单轴抗压试验。
（3）声波检测法。
（4）动侧法。
桩侧摩阻力和桩端阻力：
随着桩顶荷载的逐级增加，桩截面的轴力、位移、桩侧摩阻力不断变化。起初，Q值较小，桩身截面位移主要发生在桩身上段，Q主要由上段桩侧阻力承担。当Q增大到一定数值时桩端产生位移，桩端阻力开始发挥，直到桩底持力层破坏、无力支承更大的桩顶荷载，基桩处于承载力极限状态。
γ0—建筑结构重要性系数；
（2）荷载效应基本组合
地震震害调查表明，不论桩周土如何，基桩竖向承载力均可提高25%，故：
轴心荷载作用下：N≤1.25R
偏心荷载作用下，除应满足上式要求外，尚应满足下式要求：Nmax≤1.5R
桩基软弱下卧层承载力检算：
当桩端平面以下受力范围内存在软弱下卧层时，应进行下卧层的承载力检算。