64岩石力学PPT课件
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有柱对承台冲切和桩对承台冲切， 见图，其受冲切承载力应满足下式要求：
FL0.90.5ftUmh0
式中： — 冲跨比，a0/h0，满足0.3~1.0， 桩对承台冲切时，=1.0；
ft — 承台混凝土轴心抗拉强度设计 值(kPa)；
Um — 冲切破坏锥体h0/2处的周长(m)；
h0 — 承台冲切锥体的有效高度(m)； FL — 作用于冲切锥体上的冲切力设计值(kN)； a0 — 冲跨(m)，即柱边到桩边的水平距离。
H>5d (如图)
h
硬 层
H
承台埋深同浅基，d>0.5m； 要满足结构要求，方便施工。
6.4.2 单桩竖向承载力确定
《建筑桩基技术规范》
不考虑群桩效应与承台效应时，按2.3节单 桩竖向承载力确定方法进行。
考虑群桩效应与承台效应时，按复合基桩 的竖向承载力确定方法进行。
《建筑地基基础设计规范》
按2.3节单桩竖向承载力确定方法进行。考 虑群桩效应与承台效应时，进行地基承载力验 算（假想实体深基础）。
据结构类型、楼层数目、荷载 性质、地基条件和施工能力确定。
例：层 数 预制桩(mm) 灌注桩(mm)
<10
400
500
20~30
>500
1000~1200
地基条件：考虑持力层情况。
桩长由桩端持力层定，桩端应 进入坚实土(岩)层一定深度，规定：
粘性土和砂土：h>(2~3)d(桩径) 碎石土：h>d 嵌岩端承桩：hmin>0.5m
土层 土的 层厚 W/ γ e Ip IL Sr C φ Es Fak
编号 名称 （m） %
/kpa
/Mpa /kpa
人工
1 填土 2.0
16.0
2
灰色 粘土 8.5 38.2 18.9 1.0 19.8 1.0 0.96 12 18.6 4.6
115
3
粉质 粘土 6.8 26.7 19.6 0.78 15.0 0.6 0.98 18 28.5 7.0
2、地基承载力验算 假想实体深基础。
中心荷载：
P FGf A
偏心荷载： Pm mia nxFA GW MxxW Myy 1.2f
3、桩基沉降验算 部分桩基需进行。
6.4.5 承台设计
1 构造要求
如图
混凝土等级大于C15； 保护层厚大于50mm; 配筋按计算定(见下)
b>500mm
50~100mm
例题8－5：已知F＝3900kN， Fk＝3120kN，M＝400kN·m， Mk＝320kN·m，T＝50kN， Tk＝,40kN，地基土层分布及物 理力学性质试验结果见下表，采用钢筋砼预制桩，桩截面
尺寸300mm× 300mm，桩长10m，单桩现场静载荷试验结 果P－s曲线如图8.29所示。设计此工程的桩基础。
6.4 桩基础设计
收集资料(上部结构、工程地质、施 工方面、当地经验、场地与环境条件等)。
桩基础设计的内容与步骤：
定桩型、桩长和桩的截面尺寸，初选 承台底面标高； 定单桩承载力R； 定桩数及桩位布置； 承台设计； 群桩承载力及其验算； 桩基中各桩的受力验算。
6.4.1 桩型、桩长和截面尺寸的选择
钻、挖孔灌注桩 1.5D或D+百度文库m(当D>2m) 沉管夯扩灌注桩 2D
3 桩位的布置 方形(或矩形)、三角形、梅花形、单排、双排。
原则：尽可能使上部结构的 中心与桩群横截面的形心重合或 接近。
6.4.4 桩基础验算
1单桩承载力验算 2地基承载力验算 3桩基沉降验算
1、单桩承载力验算 1）《建筑桩基技术规范》
6.4.3 确定桩数及布置桩位
1 桩的根数n
《建筑桩基技术规范》 轴心受压： n F G R 式中：F — 作用在桩基上的竖向力设计 值(kN)；
G — 承台及承台上土的重力(kN)； R — 单桩竖向承载力设计值(kN)。
偏心受压：n(1.1~1.2)FG R
试算至合适为止。
《建筑地基基础设计规范》 轴心受压：n Fk Gk Ra
桩基承台梁斜截面的抗剪承载力，按下式计算： 0.2
V1.5 fcbh0
式中：V — 斜截面的最大剪力设计值(kN)； fc — 混凝土轴心抗压强度设计值(kPa)； h0 — 承台计算截面处的有效高度(m)；
b — 承台验算截面的宽度(m)，可取验 算截面上、下边的平均值；
λ— 计算截面的剪跨比，λ=ap/h0;ap为柱 (墙)边或承台台阶边至最近一排桩 桩边的距离。当λ<1.4时，取λ=1.4； 当λ>3时，取λ =3。
中心荷载： N 0FnGR
偏心荷载：
N m mia n x0Fn GM xy ym i2 aM x yx xm i2 ax 1.2R
2）《建筑地基基础设计规范》
中心荷载：
N
Fk 0
Gk n
R
偏心荷载：
N m m ianx0 F k n G kM xy y k im 2 aM x yx x k im 2 a 1x .2R k
式中 Qi —第i根桩的桩顶外力设计值(kN)，一 般宜扣除桩基承台自重及承台上的 土重；
Mx 、 My— 垂直y轴x轴方向计算截面处的弯矩 设计值(kN·m);
xi 、 yi— 垂直y轴x轴方向自桩轴线到相应计算 截面的距离(m)。
3 承台厚度及强度计算
先按冲切计算，后按剪切复核。按 《混凝土结构设计规范》（GB50010－ 2002）进行。
式中：Fk— 相应于荷载效应标准组合时，作用 在桩基承台顶面的竖向力 (kN)；
Gk— 承台及承台上土自重标准值(kN)； Ra — 单桩竖向承载力设计值(kN)。
偏心受压：n(1.1~1.2)Fk Gk Ra
试算至合适为止。
2 桩的中心距
见书表8－20，一般为(3~4)d 灌注桩扩底端最小中心距：
≥C20
≥d/2 (3~4)d
大于500mm 大于300
mm d
2 承台的内力计算 多桩矩形承台
多桩矩形承台计算截面可取在柱 边和承台高度变化处，如下图所示 ，计算截面的设计弯矩可按下式确 定：
Q FGR n
Mx My
Qi Qi
yi xi
Qi F nGMxyyi2i
Myyi yi2
220
例题 某建筑场地地质情况如图8－29 所示。已知柱截面尺寸为600600mm2，作 用在基础顶面的竖向荷截面设计值 F=2800kN，弯矩设计值M=600kNm，水平 力 设 计 值 H=65kN ， 基 础 顶 面 离 设 计 地 面 0.5m，拟采用300300mm2钢筋混凝土预制 桩，试设计该桩基础。
FL0.90.5ftUmh0
式中： — 冲跨比，a0/h0，满足0.3~1.0， 桩对承台冲切时，=1.0；
ft — 承台混凝土轴心抗拉强度设计 值(kPa)；
Um — 冲切破坏锥体h0/2处的周长(m)；
h0 — 承台冲切锥体的有效高度(m)； FL — 作用于冲切锥体上的冲切力设计值(kN)； a0 — 冲跨(m)，即柱边到桩边的水平距离。
H>5d (如图)
h
硬 层
H
承台埋深同浅基，d>0.5m； 要满足结构要求，方便施工。
6.4.2 单桩竖向承载力确定
《建筑桩基技术规范》
不考虑群桩效应与承台效应时，按2.3节单 桩竖向承载力确定方法进行。
考虑群桩效应与承台效应时，按复合基桩 的竖向承载力确定方法进行。
《建筑地基基础设计规范》
按2.3节单桩竖向承载力确定方法进行。考 虑群桩效应与承台效应时，进行地基承载力验 算（假想实体深基础）。
据结构类型、楼层数目、荷载 性质、地基条件和施工能力确定。
例：层 数 预制桩(mm) 灌注桩(mm)
<10
400
500
20~30
>500
1000~1200
地基条件：考虑持力层情况。
桩长由桩端持力层定，桩端应 进入坚实土(岩)层一定深度，规定：
粘性土和砂土：h>(2~3)d(桩径) 碎石土：h>d 嵌岩端承桩：hmin>0.5m
土层 土的 层厚 W/ γ e Ip IL Sr C φ Es Fak
编号 名称 （m） %
/kpa
/Mpa /kpa
人工
1 填土 2.0
16.0
2
灰色 粘土 8.5 38.2 18.9 1.0 19.8 1.0 0.96 12 18.6 4.6
115
3
粉质 粘土 6.8 26.7 19.6 0.78 15.0 0.6 0.98 18 28.5 7.0
2、地基承载力验算 假想实体深基础。
中心荷载：
P FGf A
偏心荷载： Pm mia nxFA GW MxxW Myy 1.2f
3、桩基沉降验算 部分桩基需进行。
6.4.5 承台设计
1 构造要求
如图
混凝土等级大于C15； 保护层厚大于50mm; 配筋按计算定(见下)
b>500mm
50~100mm
例题8－5：已知F＝3900kN， Fk＝3120kN，M＝400kN·m， Mk＝320kN·m，T＝50kN， Tk＝,40kN，地基土层分布及物 理力学性质试验结果见下表，采用钢筋砼预制桩，桩截面
尺寸300mm× 300mm，桩长10m，单桩现场静载荷试验结 果P－s曲线如图8.29所示。设计此工程的桩基础。
6.4 桩基础设计
收集资料(上部结构、工程地质、施 工方面、当地经验、场地与环境条件等)。
桩基础设计的内容与步骤：
定桩型、桩长和桩的截面尺寸，初选 承台底面标高； 定单桩承载力R； 定桩数及桩位布置； 承台设计； 群桩承载力及其验算； 桩基中各桩的受力验算。
6.4.1 桩型、桩长和截面尺寸的选择
钻、挖孔灌注桩 1.5D或D+百度文库m(当D>2m) 沉管夯扩灌注桩 2D
3 桩位的布置 方形(或矩形)、三角形、梅花形、单排、双排。
原则：尽可能使上部结构的 中心与桩群横截面的形心重合或 接近。
6.4.4 桩基础验算
1单桩承载力验算 2地基承载力验算 3桩基沉降验算
1、单桩承载力验算 1）《建筑桩基技术规范》
6.4.3 确定桩数及布置桩位
1 桩的根数n
《建筑桩基技术规范》 轴心受压： n F G R 式中：F — 作用在桩基上的竖向力设计 值(kN)；
G — 承台及承台上土的重力(kN)； R — 单桩竖向承载力设计值(kN)。
偏心受压：n(1.1~1.2)FG R
试算至合适为止。
《建筑地基基础设计规范》 轴心受压：n Fk Gk Ra
桩基承台梁斜截面的抗剪承载力，按下式计算： 0.2
V1.5 fcbh0
式中：V — 斜截面的最大剪力设计值(kN)； fc — 混凝土轴心抗压强度设计值(kPa)； h0 — 承台计算截面处的有效高度(m)；
b — 承台验算截面的宽度(m)，可取验 算截面上、下边的平均值；
λ— 计算截面的剪跨比，λ=ap/h0;ap为柱 (墙)边或承台台阶边至最近一排桩 桩边的距离。当λ<1.4时，取λ=1.4； 当λ>3时，取λ =3。
中心荷载： N 0FnGR
偏心荷载：
N m mia n x0Fn GM xy ym i2 aM x yx xm i2 ax 1.2R
2）《建筑地基基础设计规范》
中心荷载：
N
Fk 0
Gk n
R
偏心荷载：
N m m ianx0 F k n G kM xy y k im 2 aM x yx x k im 2 a 1x .2R k
式中 Qi —第i根桩的桩顶外力设计值(kN)，一 般宜扣除桩基承台自重及承台上的 土重；
Mx 、 My— 垂直y轴x轴方向计算截面处的弯矩 设计值(kN·m);
xi 、 yi— 垂直y轴x轴方向自桩轴线到相应计算 截面的距离(m)。
3 承台厚度及强度计算
先按冲切计算，后按剪切复核。按 《混凝土结构设计规范》（GB50010－ 2002）进行。
式中：Fk— 相应于荷载效应标准组合时，作用 在桩基承台顶面的竖向力 (kN)；
Gk— 承台及承台上土自重标准值(kN)； Ra — 单桩竖向承载力设计值(kN)。
偏心受压：n(1.1~1.2)Fk Gk Ra
试算至合适为止。
2 桩的中心距
见书表8－20，一般为(3~4)d 灌注桩扩底端最小中心距：
≥C20
≥d/2 (3~4)d
大于500mm 大于300
mm d
2 承台的内力计算 多桩矩形承台
多桩矩形承台计算截面可取在柱 边和承台高度变化处，如下图所示 ，计算截面的设计弯矩可按下式确 定：
Q FGR n
Mx My
Qi Qi
yi xi
Qi F nGMxyyi2i
Myyi yi2
220
例题 某建筑场地地质情况如图8－29 所示。已知柱截面尺寸为600600mm2，作 用在基础顶面的竖向荷截面设计值 F=2800kN，弯矩设计值M=600kNm，水平 力 设 计 值 H=65kN ， 基 础 顶 面 离 设 计 地 面 0.5m，拟采用300300mm2钢筋混凝土预制 桩，试设计该桩基础。