基础工程学桩基础设计103p
《桩基础设计》PPT课件
承台如在水中、在有流冰的河道，承台底面应位于最 低 冰层底面以下不少于0.25m；
在有其它漂流物或通航的河道，承台也应适当放低，以 保证基桩不会直接受 到撞击，否则应设置防撞装置。
5.1承台的尺寸和结构
(1) 形状：方,矩型,三角形,多边形,圆形 (2) 最小宽度 500mm (3) 最小厚度 300mm (4) 桩外缘距离承台边 150mm (5) 边桩中心距离承台边 1.0d (5) 桩嵌入承台大桩横向荷载 100mm,
3.桩的数量和布置
桩的根数 初步估算桩的根数时，先不考虑群桩效应，确定单桩承 载力设计值 R 后，可估算桩的数目。
桩基为轴心受压时，桩数 n 用在承台上的轴向压力设计值； G——承台及其上方填土的重力； R——单桩署向承载力设计值。
偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩 的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重 合，则仍可按上式估算桩数，否则，桩的根数应按 上式确定的增加10%～20%。
(6) 小桩50mm, 钢筋伸入承台30d
1. ⑹混凝土标号C15, 保护层70mm
15cm
1.0d
10 cm
5. 2承台的内力计算 —取计算截面
柱下多桩矩形承台弯矩的计算截面：柱边和承台高度变化处，
并按下式计算：
Mx Ni yi
M y Ni xi
Mx、My——垂直X轴和Y轴方向计算截面处的弯矩设计值；
确定预制桩或灌注桩的类别、桩的截面尺寸和长度、桩端 持力层、确定桩的类型。 楼层；荷载： 10层以下建筑物：桩基直径500mm左右的灌注桩和边长为400mm 预制桩； 10～20层：用直径800mm～1000mm灌注桩和边长为450mm～500mm 预制桩； 20～30层：用直径大于1200mm的钻（冲、挖）孔灌注桩和边长 大等于500mm～550mm的预应力混凝土管桩和大直径钢管桩。
桩基础的设计参数和计算方法
桩基础的设计参数和计算方法桩基础是一种常见的地基结构，它适用于软土层、松散土层、淤泥及河道两旁的稳定土壤等场合。
桩基础的设计参数和计算方法在工程中非常重要，正确地计算和选取这些参数关系到整个工程的稳定性和安全性。
本文将对桩基础的设计参数和计算方法进行详细阐述。
1. 桩基础的分类桩基础可以根据不同的分类方法分为多种类型。
根据桩的材料可以分为钢桩、混凝土桩、木桩等；根据桩的布置可以分为单桩基础和桩群基础等；根据桩的作用可以分为独立桩和输送桩等。
2. 桩基础的设计参数桩基础的设计参数包括桩的长度、直径、间距，桩的数量等。
这些参数的选取需要根据具体的计算方法和工程实际情况来确定。
2.1 桩的长度桩的长度一般由以下因素决定：地基承载力、桩端承载能力和桩侧摩阻力。
通常情况下，桩的长度应大于地基承载层的深度，以保证桩能够充分承担地基的荷载。
而具体的长度还需要通过桩的竖向受力分析和长度计算来确定。
2.2 桩的直径桩的直径是一个关键参数，直径过小会导致桩的强度不足，直径过大会浪费材料和空间。
桩的直径需要通过桩的受力分析和材料强度来确定。
2.3 桩的间距和数量桩的间距和数量的选取需要考虑桩与桩之间的相互作用，通常需要满足以下条件：桩的自重能够贯穿至地基承载层，同时桩之间的距离应不小于桩径的3倍。
3. 桩基础的计算方法桩基础的计算方法可以根据具体的设计参数和工程实际情况选择。
桩基础的计算方法主要包括如下：3.1 桩群基础计算方法桩群基础的计算方法主要依据于Mindlin理论和Bowles公式。
Mindlin理论是针对桩间相互作用进行的，采用Mindlin-Hertzberg 方法和相似准则进行计算；Bowles公式是一种经验式公式，通过参数化和试验得出。
这两种计算方法可以相互验证，提供了有效的数值计算和试验设计方法。
3.2 桩竖向受力计算方法桩竖向受力计算方法主要基于桩缩长度和桩端摩阻力。
桩缩长度是指桩在压缩荷载作用下的长度变化，它与桩的材料和构造有关；桩端摩阻力则是指桩端与土壤之间的摩擦系数和局部变形。
桩基础课程设计
桩基础课程设计一、设计资料1、地形拟建建筑场地地势平坦, 局部堆有建筑垃圾。
2.工程地质条件自上而下土层依次如下:(号土层: 素填土, 层厚约1.5m, 稍湿, 松散, 承载力特性值fak=95kPa(号土层: 淤泥质土, 层厚3.3m, 流塑, 承载力特性值fak=65kPa。
(号土层: 粉砂, 层厚6.6m, 稍密, 承载力特性值fak=110kPa。
(号土层：粉质黏土, 层厚4.2m, 湿, 可塑, 承载力特性值fak=165kPa。
(号土层：粉砂层, 钻孔未穿透, 中密-密实, 承载力特性值fak=280kPa。
3.岩土设计技术参数岩土设计参数如表3.1和表3.2所示.表3.1 地基岩土物理力学参数土层编号土的名称孔隙比e含水量W（%液性指数I L标准贯入锤击数N压缩模量Ｅs（MPa）素填土－－－－ 5.0 淤泥质土 1.04 62.4 1.08 － 3.8 ●粉砂0.81 27.6 －14 7.5 ❍粉质黏土0.79 31.2 0.74 －9.2 ⏹粉砂层0.58 －－31 16.8表3.2 桩的土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk（1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
（2）地下水位深度: 位于地表下3.5m。
5.场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7度, 场地内无可液化砂土、粉土。
6.上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土结构, 长30m, 宽9.6m。
室外地坪标高同自然地面, 室内外高差450mm。
柱截面尺寸均为400mm×400mm, 横向承重, 柱网布置如图3.1所示。
图3.1 柱网布置图7、上部结构作用上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表3.3所示, 该表中弯矩MK 、水平力VK 均为横向方向。
上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表3.4所示, 该表中弯短M、水平力V均为横向方向。
表3.3 柱底荷载效应标准组合值题号FK（kN）MK（ kN.m）VK（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴1 1256 1765 1564 172 169 197 123 130 1122 1350 1900 1640 185 192 203 126 135 1143 1650 2050 1810 191 197 208 132 141 1204 1875 2160 2080 205 204 213 139 149 1345 2040 2280 2460 242 223 221 145 158 1486 2310 2690 2970 275 231 238 165 162 1537 2568 3225 3170 293 248 247 174 179 1658 2670 3550 3410 299 264 256 183 190 1709 2920 3860 3720 304 285 281 192 202 19110 3130 3970 3950 323 302 316 211 223 230题号FK （kN）MK（ kN.m）VK（kN）9、混凝土强度等级为C25～C30, 钢筋采用HPB235.HRB335级。
基础工程课程设计(桩基础设计)
*******大学土木工程学院《基础工程》课程设计(土木工程地下工程方向)姓名：******学号：********组别：*****一班(ACE组)二〇一一年六月目录一. 工程概况 (3)二 .选择桩型、桩端持力层、承台埋深 (6)三. 确定单桩承载力特征值 (6)四. 确定桩数 (7)五. Z1、Z2类柱下桩基础设计 (8)六. Z3类柱下桩基础设计 (11)七. Z4类柱下桩基础设计 (14)八. 连系梁设计 (18)九. 基础布置总平面图 (20)一 .工程概况凤凰大厦为六层框架结构，±0.00以上高度19.6米，拟采用400×400mm 2钢筋混凝土预制桩基础，整个基础占地面积为()()22.8350.322.780.6m =+⨯⨯⨯.具体的地质等工程条件如下:Z 1Z 2Z 2Z 2Z 2Z 2Z 2Z 2Z 1Z 1Z 3Z 3123456789DCB A底层柱网平面布置图1、场地工程地质条件 （1）钻孔平面布置图Zk1Zk2Zk3Zk4（2）工程地质剖面图-1.8-2.0-2.2-2.5-5.1(-5.8)-9.5(-10.5)-18.4(-20.4)-3.0(-4.0)-15.5(-17.3)-4.5(-5.3)-8.6(-9.2)-20.5(-21.8)-6.0(-6.5)-9.0(-9.7)-20(-21.2)杂填土淤泥粉质粘土砾质粘土-8.5(-9.8)Ⅰ—Ⅰ 剖面-1.8-2.0-2.2-2.4-4.9(-4.5)-10.0(-11.4)-14.5(-16.3)-3.0(-4.5)-8.0(-9.4)-17.0(-18.5)-5.5(-6.2)-22.0(-23.0)-6.5(-7.5)-9.5(-11.3)-21.5-(22.0)杂填土淤泥粉质粘土砾质粘土-8.5(-10.7)Ⅱ—Ⅱ 剖面（3）预制桩桩端承载能力标准值2、底层柱截面尺寸及荷载3、其它条件（1）柱底标高为-1.0m；（2）基础梁（连系梁）顶面荷载Q=15kN/m；（3）建筑物处于非地震区，可不考虑抗震。
《桩基础设计》PPT课件
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《土力学与地基基础》
3. 负摩阻力产生机理
桩周土的沉降量＞桩的下降量
4. 中性点
〔1〕定义：桩、土位移相等，qs=0的分 界点
摩阻
其上，负摩阻；其下，正
〔2〕位置
当桩周主要为处于固结的土层时，
中性点位置大多在桩长的70%~75深度
处 2021/5/28
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《土力学与地基基础》
第三节 单桩竖向承载力
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《土力学与地基基础》
第一节 桩根底分类和质量检验
一、桩根底分类 1. 承台位置分类 低承台桩根底 高承承台台桩板根底
承台梁 群桩
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《土力学与地基基础》
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《土力学与地基基础》
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《土力学与地基基础》
2. 传力方式分类
• 摩擦型桩 摩擦桩—桩端阻力可不计 端承摩擦桩—端阻力较大，但不大于30%
《土力学与地基基础》
《桩基础设计》PPT课件
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《土力学与地基基础》
登金陵凤凰台 李白
2. 摩擦型群桩
• 应力发生重叠
• 群桩承载力不等于各单桩承载力
之和 群桩效率系数
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群桩极限承载力
单桩极限承载力之和 23
《土力学与地基基础》
二、承台下土对荷载的分担作用
1. 承台效应
摩擦型群桩在竖向荷载作用下，桩土相对 位移
基础工程 桩基础设计计算PPT学习教案
单 排 桩
定，可根据桩的轴向受力等于单桩的轴向容许承载力来计算 桩的入土深度。
基 桩 内
（3）计算桩的计算宽度 b1和桩的变形系数 ，并判断桩是否
力 和
属于弹性桩。若是弹性桩则可继续计算。
位
移
（4）计算桩在不同深度处的弯矩值Mz，绘制弯矩分布图，找 出最大弯矩及其截面位置，来验算截面强度和进行桩身配筋
第18页/共74页
二、“m”法计算桩的内力和位移 1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
桩身任意截面上变位和内力计算公式中无量纲系数 第
可以查表获得
一
节
单 排 桩 基 桩 内 力 和 位 移 计 算
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二、“m”法计算桩的内力和位移 1．桩的挠曲线微分方程及其内力、变位计算公式
然后按单桩的计算方法验算桩的
移 计
承载力及桩身强度。也就是说，
算
把多排桩的问题化成单排桩来解
决。
多排桩基础
第26页/共74页
一、承台底面中心变位及各桩桩顶内力的关系
第
假设承台为一绝对刚性体，现以承台底面中心点O作为承台位 二
移的代表点。O点在外荷载 N 、H 、M 作用下产生横轴向位 节
移a0竖向位移 b0及转角 0。其中 a、0 b以0 坐标轴正向为正，以0
单 排 桩 基 桩
E1、I1为墩柱的弹性模量
内 力
和截面惯性矩
和 位
移
计
算
桩顶有截面不同于桩身的墩柱图 第24页/共74页
第二节 多排桩基桩内力和位移计算
一、 承台底面中心变位及各桩桩顶内力的关系 二、桩顶的刚度系数计算
三、α0、b0、β0的计算
四、竖直对称多排桩计算公式 五、计算步骤
基础工程-桩基础设计
嵌岩桩
Quk Qsk Qrk Qpk up siqsikli upr frchr p frcAp
si－－覆盖层第i层土的侧阻力发挥系数；
frc－－岩石饱和单轴抗压强度标准值； hr－－桩身嵌岩深度；
r，p 嵌岩段侧阻力和端 精品阻课力 件 修正系数。
30～40mm－终止加载
精品课件
结果分析
灌注桩（配筋 率<0.65%） 承载力设计值
混凝土预制桩、钢 桩、灌注桩（配筋 率>0.65%）承载力 设计值
精品课件
临界荷载 Hcr
极限荷载 Hu
Bx
转角
z
H0 2EI
A
M0 EI
B
弯矩
Mz
H0
AM
M 0BM
剪力
Vz H 0 AQ M 0 BQ
A，B系数查表4.9，注此表结果接近于柔性桩的结果
精品课件
精品课件
桩顶水平位移
受桩的刚性(ah)和桩端约束影响 表8.14
桩身最大弯矩及其位置
弯矩最大面剪力为零；
M0
H0
CD
精品课件
按标准贯入法确定
标准贯入试验 SPT-Standard penetration test
现场用63.5kg的穿心锤，以76cm的 落距自由落下，将标准贯入器先打入 土中15cm，再打入30cm，后30cm 的锤击数为试验结果 N。（原位试验）
1——穿心锤：2——锤垫；3——触探杆；4——贯入器； 5——出水孔精；品6课—件—取土器；7——贯入器靴
特征值： R a u pq s i a l i q p a A p u p q s i k / 2 l i q p a / 2 A p
桩基础 课程设计
基础工程桩基础课程设计学校：专业：土木工程目录桩基础设计报告 (1)设计步骤 (2)1、确定桩的类型、规格，桩端持力层，承台埋深，承台尺寸。
22、确定单桩竖向承载力。
(2)3、确定桩数及其布置。
(2)4、进行基桩承载力验算. (3)5、承台计算： (4)6、桩顶位移验算。
(6)7、绘制桩基础施工详图。
(7)主要参考资料 (9)桩基础设计报告苏州斜拉桥如图所示，设计其一侧塔柱下的桩基础。
图苏州斜拉桥及其地层剖面示意图设计步骤1、确定桩的类型、规格，桩端持力层，承台埋深，承台尺寸。
设计采用C30的混凝土, 挖孔灌注桩,桩径d=1m, 桩长l=14.1m, 桩深入承台0.1m ，伸入持力层（石灰岩）的深度为1m ，承台埋深为3m ，承台厚度1.5m ，拟定承台尺寸为：长16m 宽14m ，钢筋布置情况：6根22Φ 。
2、确定单桩竖向承载力。
查规范得： 10.5c =,[]()210.56000010.041600000.50.2137410482a R πππ⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⎪⎝⎭45665.3kN按桩身材料计算：()()'0.80.811.525000019522816133.4c c p y s R f A f A KN ϕψπ=+=⨯⨯⨯+⨯=R 取较小值。
3、确定桩数及其布置。
（1）确定桩数：2000020161431.1 5.96133.4F G n R μ++⨯⨯⨯=== 取6根。
（2）布桩：桩的中心距如下规定：在长边方向为4d=4m ，在短边方向为6d=6m ； 承台底的布桩设计如下图：（3）重新验算桩数 按布桩后，承台及承台上土的自重，则：2000020101231.1 4.846133.4F G n R μ++⨯⨯⨯=== 取6根。
4、进行基桩承载力验算.（1）首先进行竖向承载力的验算，应满足以下两个条件：0N R γ≤； 0max 1.2N R γ≤2000020101235573.36F G N n ++⨯⨯⨯=== 05573.315573.3N γ=⨯=<Rmax max22300050035573.35643.6144y iM x F G N n X ++⨯=+=+=⨯∑ 0max 15643.615643.61 1.27360.08N R γ=⨯=<=所以基桩竖向承载力满足要求。
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概述
概述
新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m。 将荷载传递到下部好土层,承载力高。
概述
概述
桩基础的适用条件
土质条件太差不宜用浅基础时选用桩基； 地基土特殊不宜采用地基改良方法和加固措施时选用桩基； 上部结构荷载较大，或需要较大的抵御水平荷载刚度选用桩基； 结构对不均匀沉降相当敏感，或建筑物受到大面积堆载时选用桩基； 地下水位很高，或水下基础施工困难时选用桩基； 具有重要历史意义或需长期保存之建筑物基础选用桩基。
对框架－核心筒等荷载分布很不均匀的桩筏基础，宜选择基桩尺寸和 承载力可调性较大的桩型和工艺； 挤土沉管灌注桩用于淤泥和淤泥质土层时，应局限于多层住宅桩基； 抗震设防烈度为8度及以上地区，不宜采用预应力混凝土管桩和预应力 混凝土空心方桩
竖向荷载作用下的单桩工作性状
竖向荷载下单桩的工作性状包括两个重要的问题：(1) 单桩的荷载传递机制; (2) 桩侧负摩阻力问题。
桩的分类
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008)
按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩
非挤土桩
各类钻（挖）孔桩：干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等
部分挤土桩
冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、打入（静压）式敞口钢管桩、H型钢 桩、预应力混凝土空心桩等。
挤土桩
沉管灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力空心桩和钢管桩等
桩身轴力分布 桩侧摩阻力分布 桩身位移分布
竖向荷载作用下的单桩工作性状
竖向荷载下单桩的工作性状包括两个重要的问题：(1) 单桩的荷载传递机制; (2) 桩侧负摩阻力问题。
竖向荷载下单桩的荷载传递机制
根据上述描述，则可根据桩身任一截面处的受力和变形建立桩身轴力、轴向 变形和桩侧摩阻力之间的关系。如图，取一微分段dz：
设计等级
建筑类型
(1)重要的建筑
甲 (2)30层以上或高度超过100m的高层建筑 (3)体型复杂且层数相差超过10层的高低层（含纯地下室）连体建筑
级 (4)20层以上框架－核心筒结构及其它对差异沉降有特殊要求之建筑
(5)场地和地基条件复杂的7层以上一般建筑及坡地、岸边建筑物
(6)对相邻既有工程影响较大的建筑
桩的分类
桩的分类
干法施工
桩的分类
预制桩
桩的分类
钢桩
桩的分类
预应力桩
桩的分类
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008)
按桩径（设计直径）大小分类：小直径桩、中等直径桩、大直径桩
小直径桩：d不超过250mm
中等直径桩：250mm< d< 800mm 大直径桩：d不小于 800mm
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008)中关于桩型和成桩工艺选 择的若干规定
乙 级 除甲级、丙级以外的建筑
丙 级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及以下一般建筑
建筑桩基设计的基本规定
建筑桩基设计荷载取值规定（JGJ94-2008)
桩基设计时，所采用的荷载作用效应组合与相应的抗力应符合以下规定：
确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应 的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值； 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组 合；计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时，应采用水平地 震作用、风载效应标准组合； 计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷 载效应基本组合。进行承台和桩身裂缝控制验算时，应分别采用荷载效 应标准组合和准永久组合。
高层建筑桩基础基本型式－桩基与其它基础型式结合
桩柱基础：柱下独立桩基础； 桩梁基础：基础梁（或承台梁）下桩基础； 桩墙基础：剪力墙（或实腹筒壁）下桩基础； 桩筏基础：筏板下桩基础； 桩箱基础：箱基下桩基础。
建筑桩基设计的基本规定
建筑桩基设计基本要求
桩基形式的合理选择：考虑地基条件和结构特点； 持力层和桩长的合理选择：从承载力、变形、经济和施工角度考虑； 合理布置桩基：最大程度发挥桩的承载性能； 桩基水平承载力的合理确定：能有效抵御倾覆或外荷载致水平力； 合理控制桩基施工引发的环境问题：噪音干扰、周边设施的保护。
桩基技术发展特点
桩基技术的发展受工业化的影响巨大； 桩型及施工工艺推陈出新，桩基理论和概念以及桩基效用实质性变化； 桩基与其它基础形式或工艺联合应用，高强、大直径、超长为发展趋势； 桩基施工检测与监测形成相当丰富有效的技术。
概述
西安灞桥（1834年清·道光14年）
概述
上海河南路桥木桩基础（1923年）
概述
桩基础的发展历史
十九世纪以前：7000年～8000年前，浙江宁波附近的河姆渡遗址； 3000年～4000年前的古罗马；西安灞桥、隋唐建塔等等。 十九世纪以后：材料和动力进步促进桩基发展和应用；水泥工业、蒸 汽动力出现，铸铁管桩得以应用；十九世纪末，现场钻孔桩应用； 近、现代时期：桩基应用已得到很大发展，桩基材料、桩型、工艺和 施工技术等多样化。
竖向荷载下单桩的荷载传递机制
竖向荷载作用下，单桩的荷载传递是桩－土体系共同工作的结果。
桩顶受竖向荷载作用， 桩身压缩而向下位移。由此， 桩身与土间的摩阻力出现， 并使桩身轴力和位移随深度 递减。在桩土相对位移为零 处，摩阻力为零。
荷载继续增加，桩身向 下位移加大，带动下部土层 摩阻力发挥，直到荷载增加 到一定程度，桩侧摩阻力不 能支持桩身荷载，此时，桩 端阻力发挥作用。
桩基础设计方法-极限状态设计
承载力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继 续承载的变形； 正常使用极限状态：桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或耐 久性要求的某项限值。
建筑桩基设计的基本规定
建筑桩基设计等级（JGJ94-2008)
原建筑桩基技术规范（JGJ94-94)以建筑桩基安全等级和重要性系数 规定设计原则，现规范以建筑桩基设计等级规定。
桩的分类
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008)
按承载性状分类：摩擦型桩和端承型桩
摩擦桩侧阻力承受， 桩断阻力小到可忽略不计 端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力 承受
端承型桩
端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受， 桩侧阻力小到可忽略不计 摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受