桩基水平承载力分析
桩基水平承载力分析
桩基水平承载力分析孔繁力场地地勘成果场地地层上部主要由素填土组成，其下为粉质粘土、风化花岗岩。
推荐各层地基土的承载力特征值如下：①压实素填土，中密、密实。
f ak=200kPa；厚度1m①1压实素填土稍密。
f ak=120kPa；厚度0.50m①2压实素填土，松散。
f ak=80kPa；厚度0.50m②粉质粘土，可塑，f ak=160kPa；厚度3m③粉质粘土，硬塑f ak=200kPa；厚度5m④花岗岩，全风化，f ak=300kPa；厚度3m⑤花岗岩，强风化，f ak=500kPa；厚度5m⑥花岗岩，中风化，f ak=1500kPa；一、微型桩桩基水平承载力计算原则上需要进行桩基水平承载力工程桩实验，进行确定桩基水平承载力特征值。
但是，由于本课题需要进行普适性研究，所以采用规范计算法，计算确定单桩水平承载力特征值。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.3条，群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：R h＝ηh R ha（5.7.3-1）考虑地震作用且 s a/d≤6 时：ηh＝ηiηr＋ηl（5.7.3-2）（5.7.3-3）其中，ηl——承台侧向土抗力效应系数ηr桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度 50～100mm 时），按表 5.7.3-1 取2.05表 5.7.3-1 桩顶约束效应系数ηr按9桩承台、桩距1m 考虑，n1=n2=3 沿水平荷载方向的距径比s a /d=3.333 代入后经计算，群桩效应综合系数ηh =2.089（5.7.2-1）α——桩的水平变形系数，按规范第 5.7.5 条确定（5.7.5）式中 m ——桩侧土水平抗力系数的比例系数；按100取值。
b 0——桩身的计算宽度(m)；圆形桩：当边宽 d ≤1m 时，b 0＝0.9*(1.5*d+0.5)=0.855x 0a ——桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 x 0a ＝10mm （对水平位移敏感的结构物取 x 0a ＝6mm ）这里取10mm表 5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数 m 值注：1当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m 值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于 10mm 时，m 值可适当提高；2当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以 0.4 降低采用；3当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表 5.3.12 中相应的系数ψl。
桩的水平承载力作用机理分析
桩的水平承载力作用机理分析桩的水平承载力是指桩在水平力作用下所能承受的最大力。
在进行桩基础设计时，必须对桩的水平承载力进行合理的分析和计算。
桩的水平承载力主要受到以下几个因素的影响：桩身的摩擦阻力、桩底锚固阻力、桩身附加阻力、土体的侧阻力以及桩体的变形等。
一、桩身的摩擦阻力桩身的摩擦阻力是指由于土体对桩身产生的摩擦力，使得桩能够通过摩擦力来承受水平载荷。
桩身的摩擦阻力与桩身表面积、土体性质、土体与桩身接触面积、土体固结程度等因素相关。
积极利用土体与桩身之间的摩擦力是提高桩的水平承载力的有效途径。
二、桩底锚固阻力桩底锚固阻力是指桩底部分的锚固效应所产生的阻力。
当桩底部位于坚固土层或者利用人工锚固等方式固定桩底时，可通过桩底锚固阻力来增大桩的水平承载力。
桩底锚固阻力的大小受到桩底面积、土体性质、锚固方式等因素的影响。
三、桩身附加阻力桩身附加阻力是指由于桩身相对土体的相互作用形成的附加阻力。
当桩身与土体之间存在着相对滑移或者相对位移时，土体与桩身之间会产生附加阻力。
桩身附加阻力的大小与土体性质、土体与桩身之间的相对位移或滑移程度有关。
四、土体的侧阻力土体的侧阻力是指土体对桩身的侧向约束产生的阻力。
当水平荷载作用在桩身上时，土体对桩身会产生侧向约束，从而形成土体的侧阻力。
土体的侧阻力与土体的性质、土体与桩身之间的摩擦力、桩身直径等因素有关。
五、桩体的变形桩体的变形也会影响桩的水平承载力。
当桩受到水平荷载作用时，桩会产生一定的变形，其变形程度受到桩身材料的性质、桩身形状、土体性质等因素的影响。
桩体的变形会引起桩与土体之间的附加阻力，从而增加桩的水平承载力。
总结起来，桩的水平承载力主要受到桩身的摩擦阻力、桩底锚固阻力、桩身附加阻力、土体的侧阻力以及桩体的变形等因素的影响。
需要综合考虑这些因素，并通过合理的计算方法对桩的水平承载力进行分析，以确保桩在水平载荷下的稳定性和安全性。
桩基础水平承载力的概念及计算方法
桩基础水平承载力的概念及计算方法
计算桩基础水平承载力的方法有很多种，其中常用的有动力触探法和
静载试验法。
动力触探法是通过在地面上利用锤击力和桩周土体的反应力来获取桩
基础水平承载力。
具体步骤如下：
1.在距离桩基础位置一定距离的地面上，设立一个与桩平行的触探点。
2.用一根标准试验杆在触探点上进行锤击，测量锤击时试验杆的侵入
深度，并记录锤击杆的质量、锤头的质量以及锤击时的下落高度。
3.通过试验杆侵入深度和试验杆的土壤类别（根据试验杆在不同土层
中的侵入速度判断）来确定土壤的力学特性。
4.根据土壤的力学特性和地面反应力，计算桩基础水平承载力。
静载试验法是通过在已经完成的桩基础上施加水平荷载，并进行荷载
与位移的测量来计算桩基础水平承载力。
具体步骤如下：
1.安装测量设备，包括荷载计和位移计。
2.施加水平荷载，并记录荷载与位移的变化。
3.根据施加的荷载和位移数据，绘制荷载-位移曲线。
4.通过荷载-位移曲线的形状和荷载的变化，计算桩基础水平承载力。
无论是动力触探法还是静载试验法，计算桩基础水平承载力都需要考
虑土壤的力学参数和桩的几何尺寸。
土壤的力学参数可以通过室内试验或
者现场试验来测定，如剪切强度和压缩模量等。
桩的几何尺寸包括桩的形状、直径和长度等。
需要注意的是，动力触探法和静载试验法只能计算桩的垂直承载力，对于水平承载力的计算只能提供参考值。
因此，在实际工程中，还需要根据具体情况综合考虑各种因素，如土壤的力学特性、桩的类型和设计要求等，进行合理的安全系数选取，以保证桩基础的安全可靠。
2024_管桩水平承载力计算
2024_管桩水平承载力计算管桩水平承载力计算是工程中非常重要的一项计算，它涉及到土工力学和结构力学等多个学科的知识。
下面将分几个方面介绍2024年管桩水平承载力计算的相关内容。
首先，对于管桩水平承载力计算，需要考虑到以下几个因素：土体的力学性质、桩的几何形状和尺寸、桩的材料性质、载荷特征等。
在计算水平承载力之前，需要对这些因素进行详细的调查和分析，以确定相关参数。
其次，管桩水平承载力计算主要涉及两个方面，即土体的反力和桩身的抵抗力。
土体的反力可以通过土体的变形特性来计算，通常采用弹性理论或塑性理论进行计算。
而桩身的抵抗力通常是通过桩身与土体的摩擦力和桩基的基底阻力来实现的。
对于土体的反力计算，可以采用不同的方法，如平面应力场和平面应变场的理论计算方法、有限元法等。
在计算过程中，需要考虑土体的弹性模量、剪切模量和泊松比等参数，以及土体的不变性参数。
对于桩身的抵抗力计算，可以通过桩身与土体之间的黏结力和摩擦力来实现。
摩擦力是桩身与土体之间的相对滑动产生的阻力，可以通过桩身周围土体与桩表面的摩擦系数以及桩身周围土体的单元体积重量来计算。
黏结力是由于土体中的黏性成分与桩身表面的接触而产生的，可以通过土体中的黏性成分的黏结系数、桩身周围土体的单元体积重量以及桩身的表面积来计算。
最后，根据土体的反力和桩身的抵抗力，可以计算出管桩的水平承载力。
常用的计算方法包括弹性理论方法、极限平衡法和数值模拟方法等。
根据不同的计算方法，可以得到不同的计算结果，需要根据具体情况选择合适的方法。
综上所述，2024年管桩水平承载力计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素和参数。
在实际工程中，需要根据具体情况选择适合的计算方法和模型，以保证计算结果的准确性和可靠性。
同时，还需要对计算结果进行合理的分析和评估，以确定管桩的水平承载力是否满足设计要求。
4-桩基础(第4节-水平承载力)
一、水平载荷试验
现 场 试 验 照 片
一、水平载荷试验
检 测 仪 器
一、水平载荷试验——
试验方法（单向多循环加卸载法）
➢ 循环加载，每级荷载维持4min，测读水平位移，卸载至零， ➢ 停2min测读残余水平位移，然后再施加本级荷载， ➢ 如此循环5次便完成一级荷载的试验观测， ➢ 如此反复，直至加到最大试验荷载或破坏荷载。
过程中注意运用材料力学中有关梁的挠度xz与转角z、弯
矩Mz和剪力Qz之间的关系即
Hale Waihona Puke dxzz dzMz
EI
d 2xz dz 2
Qz
EI
d 3xz dz3
若地面处（Z=0）桩的水平位移、转角、弯矩和剪力分
别以x0、0、M0和Q0表示，解方程（1），得到桩身任一截 面的转角Z、弯矩MZ，及剪力QZ的计算公式：
• ②水平力－位移梯度曲线第一直线段 的终点所对应的荷载。
• ③取水平力－最大弯矩截面钢筋应力 曲线第一突变点对应的荷载。
（四）试验结果分析
• 水平临界荷载 • 水平极限荷载 • 地基系数
• Hu • ①取H0-t-X0曲线出现突变点
的前一级荷载。
• ②水平力－位移梯度曲线第2 直线段的终点所对应的荷载。
基本概念：地基系数C表示单位面积土在弹性限度内 产生单位变形时所需要的力。它的大小与地基土的类别、
物理力学性质有关。如能测得xz并知道C值，zx值即可解
得。常用的几种地基系数分布规律
相应的基桩内力和位移计算方法为：
1）“m”法： 假定地基系数C随深度呈线性增长，即C=mZ，如上图a）所示。 m称为地基系数随深度变化的比例系数（kN/m4）。 2）“K”法： 假定地基系数C随深度呈折线变化即在桩身第一挠曲变形零点 （上图b）所示深度t处）以上地基系数C随深度呈凹形抛物线增 加；该点以下，地基系数C=K（kN/m3）为常数。 3）“c”法：
管桩水平承载力计算
管桩水平承载力计算桩水平承载力是指桩的抗侧力能力，是桩基础设计和施工中需要重点考虑的一个指标。
桩水平承载力的计算方法有很多种，常见的有静力分析法、动力分析法、试验法等。
下面主要介绍静力分析法和动力分析法两种计算方法。
一、静力分析法：静力分析法是通过土力学原理，根据土体的力学性质，计算桩在侧向荷载作用下的水平承载力。
主要包括刚度方法和土压力分布法两种计算方法。
1.刚度方法：刚度方法是根据桩与土体之间的刚度差异来计算桩的水平承载力，常用的有极限平衡法、有限差分法、有限元法等。
其中，基于极限平衡法的计算比较常见，步骤如下：(1)假设桩的侧向土壁是铰接的，即桩与土壁之间无摩擦力，土壁不发生变形；(2)假设土体的应力及变形分布满足柯西弹性体的假设；(3)根据桩与土体之间的刚度差异，可以得出桩的水平承载力。
2.土压力分布法：土压力分布法是根据土的压力与位移的关系，计算桩的水平承载力。
常用的计算方法有半解析法和数值方法等。
步骤如下：(1)假设桩的侧向土壁满足弹性理论；(2)根据桩与土体之间的弹性特性，建立土压力与位移的关系；(3)通过求解土压力与位移的方程，可以得出桩的水平承载力。
二、动力分析法：动力分析法是通过桩的震动响应来计算桩的水平承载力，主要包括共振振动法和波动等分析法两种计算方法。
1.共振振动法：共振振动法利用地震波或振动源作用下，桩在共振状态下的位移与力的关系，计算桩的水平承载力。
常用的计算方法有共振理论和能量耗散法等。
步骤如下：(1)假设桩在共振状态下，即地震波或振动源与桩的共振频率相等；(2)根据桩的动力响应，计算桩的位移与力的关系；(3)通过求解共振频率与位移的方程，可以得出桩的水平承载力。
2.波动等分析法：波动等分析法是通过桩在地震波或振动源作用下的波动等传播过程，计算桩的水平承载力。
常用的计算方法有单桩法和双桩法等。
步骤如下：(1)假设桩与土体之间的相互作用满足弹性理论，桩与土体之间的刚度满足一定的关系；(2)根据桩与土体之间的动力特性，建立桩的动力方程；(3)通过求解动力方程，可以得出桩的水平承载力。
单桩水平承载力
单桩水平承载力介绍单桩水平承载力是指桩基在水平方向上所能承受的最大荷载。
在土木工程领域中，桩基作为重要的地基承载结构，其水平承载力的确定对于工程的设计和施工具有重要的意义。
本文将详细探讨单桩水平承载力的相关知识和计算方法。
水平承载力的影响因素水平承载力受到多个因素的影响，以下是常见的几个关键因素：1. 桩身材料和形式桩身的材料和形式对水平承载力有很大影响。
一般来说，钢筋混凝土桩的水平承载力要优于木桩和钢桩。
此外，不同形式的桩，如圆形桩、方形桩和多边形桩，其水平承载力也会有所差异。
2. 桩周土体的性质和模量桩周土体的性质和模量对水平承载力起着至关重要的作用。
土体的密实度、抗剪强度、剪应力-应变关系以及土体的模量都会影响桩的水平承载力。
3. 桩的几何参数桩的几何参数，如直径、长度、桩底面积等，都会对水平承载力产生影响。
一般来说，直径较大的桩和较长的桩，其水平承载力更高。
4. 周边地下水位和土壤渗透性地下水位和土壤渗透性对桩的水平承载力也有一定影响。
较高的地下水位以及较高的土壤渗透性会降低桩的水平承载力。
水平承载力的计算是基于力学原理和相关试验数据的基础上进行的。
以下是常用的几种计算方法：1. 马莫纳克斯法马莫纳克斯法是一种常用的桩基水平承载力计算方法。
该方法基于木桩的试验数据得出的经验公式，通过观察桩头的垂直位移来推断桩的水平承载力。
2. 考虑土壤摩擦力的计算方法考虑土壤摩擦力的计算方法是一种基于土体力学原理的计算方法。
该方法通过考虑土壤和桩体之间的相互作用，计算桩的水平承载力。
3. 极限土压力法极限土压力法也是一种常用的计算方法。
该方法基于土体力学和一些基于试验数据的经验公式，通过确定桩周土体的极限土压力和摩擦力来计算桩的水平承载力。
桩设计中的安全系数和验算方法在桩设计中，为了保证工程的安全性，通常会引入安全系数，并进行相应的验算。
下面介绍常用的安全系数和验算方法：1. 安全系数在桩基设计中，常见的安全系数包括承载能力安全系数、位移安全系数和土体抗剪强度安全系数。
地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力
0.002l0 0.007l0 0.005l0
府 溶 咋 托
根
单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm） 120
橡 蟹
弦
适
地
基
处
理
桩
基
4.4.1 单桩沉降的计算
在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成： （1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降； （2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力
扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降； （3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端
N0影响很小可忽略不计， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式变为：
N0 H0
M0
x
承台底面
EId4x5zx0
z
dz4
其中： 5 mb1 为桩的水平变1形 /m ） 系。 数（
EI
下醚牙侨母付切各秧依秦蒸 克眷缨逸索抄捉瑞惮炼末坯 抗荧邦映临蹬蛛攀地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水平 承载力地基处理桩基沉降、 负摩阻力、水平承载力
③ “m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长．目前我国应用较多， Kx =mz。
H0
x
t
Kx=mz
（c）”m”法
突全两颧蚤括模团护镇买 盲间足紧稀糟辈畦辐艘名 肮翰郧顺薄因献襄今亭地 基处理桩基沉降、负摩阻 力、水平承载力地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水 平承载力
④ “c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh =cz1/2 ，c为常数，随土类不同而异。在 我国多用于公路交通部门。
赶绪咸橱称剂湘绷零扛叫璃台 咏鸥疆容杯丘凝枣晋沈之筏峰 脑倾辩搞齐款地基处理桩基沉 降、负摩阻力、水平承载力地 基处理桩基沉降、负摩阻力、 水平承载力
换 算 深 度 h 和 最 大 弯 矩 系 数 C M （3）桩身最大弯矩及位置
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桩基水平承载力分析
孔繁力
场地地勘成果
场地地层上部主要由素填土组成，其下为粉质粘土、风化花岗岩。
推荐各层地基土的承载力特征值如下：
①压实素填土，中密、密实。
f ak=200kPa；厚度1m
①1压实素填土稍密。
f ak=120kPa；厚度0.50m
①2压实素填土，松散。
f ak=80kPa；厚度0.50m
②粉质粘土，可塑，f ak=160kPa；厚度3m
③粉质粘土，硬塑f ak=200kPa；厚度5m
④花岗岩，全风化，f ak=300kPa；厚度3m
⑤花岗岩，强风化，f ak=500kPa；厚度5m
⑥花岗岩，中风化，f ak=1500kPa；
一、微型桩桩基水平承载力计算
原则上需要进行桩基水平承载力工程桩实验，进行确定桩基水平承载力特征值。
但是，由于本课题需要进行普适性研究，所以采用规范计算法，计算确定单桩水平承载力特征值。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.3条，群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：
R h＝ηh R ha（5.7.3-1）
考虑地震作用且 s a/d≤6 时：
ηh＝ηiηr＋ηl（5.7.3-2）
（5.7.3-3）
其中，ηl——承台侧向土抗力效应系数
ηr桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度 50～100mm 时），按表 5.7.3-1 取2.05
表 5.7.3-1 桩顶约束效应系数ηr
按9桩承台、桩距1m 考虑，n1=n2=3 沿水平荷载方向的距径比s a /d=3.333 代入后经计算，群桩效应综合系数ηh =2.089
（5.7.2-1）
α
——桩的水平变形系数，按规范第 5.7.5 条确定
（5.7.5）
式中 m ——桩侧土水平抗力系数的比例系数；按100取值。
b 0——桩身的计算宽度(m)；
圆形桩：当边宽 d ≤1m 时，b 0＝0.9*(1.5*d+0.5)=0.855
x 0a ——桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 x 0a ＝10mm （对水平位移敏
感的结构物取 x 0a ＝6mm ）这里取10mm
表 5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数 m 值
注：1当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m 值应适当降低；当
预制桩的水平向位移小于 10mm 时，m 值可适当提高；
2当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘以 0.4 降低采用；
3当地基为可液化土层时，应将表列数值乘以本规范表 5.3.12 中相应的系数ψl。
ψl------土层液化折减系数，取1
EI——桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，EI＝0.85E c I0；其中 I0为桩身换算截面惯性
矩：圆形截面为 I0＝W0d0/2；矩形截面为 I0＝W0b0/2；
αE-------钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值
ρg----桩身配筋率
νx——桩顶水平位移系数，按表 5.7.2 取值0.94
表 5.7.2 桩顶（身）最大弯矩系数νM和桩顶水平位移系数νx
桩顶约束情况桩的换算埋深（αh）νMνx
根据式 （5.7.3-1）
R h ＝η
h
R ha =8.288KN
单个承台基础下采用9桩，每个塔有4个承台。
单组桩承台可以抵抗
8.288X9=74.594KN （7.459吨）的水平力，每个塔可以抵抗7.459X4=29.84吨水平力。
二、 人工挖孔桩桩基水平承载力计算
根据《建筑桩基技术规范》JGJ 94－2008第5.7.2 条，对于混凝土护壁的挖孔
桩，计算单桩水平承载力时，其设计桩径取护壁内直径。
当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于 0.65% 的灌注桩单桩水平承载力特征值：
（5.7.2-1）
式中 EI ——桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，EI ＝0.85E
c I 0；其中 I 0 为桩身换算截面惯性矩：圆形截面为 I 0＝W 0
d 0/2；矩形截面为 I 0＝W 0b 0/2；
x 0a ——桩顶允许水平位移；取10mm
νx ——桩顶水平位移系数，按表 5.7.2 取值，取0.926
采取1.3m 直径挖孔桩，进行计算。
则b 0（桩身的计算宽度）当直径 d>1m 时，b 0＝0.9（d ＋1）=2.07
经计算为0.1426
代入后经计算，R ha =81.173 KN
每个塔可以抵抗8.173X4=32.47吨水平力。
三、钢筋混凝土用量对比
1.微型桩方案
单组桩承台桩钢筋混凝土量：3.14X0.3X0.3X（15-2）X9/4=8.27 m3
承台钢筋混凝土量： 2.4X2.4X2=11.52 m3
合计：19.79m3
2. 人工挖孔桩方案
桩钢筋混凝土量：3.14X1.3X1.3X15/4=19.9 m3
对比结果：9桩承台微型桩方案与1.3米直径人工挖孔桩方案钢筋混凝土用量基本相同，9桩承台微型桩方案水平承载力比1.3米直径人工挖孔桩方案略低8%左右。