工程桩基础知识

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一． 单桩轴向荷载的传递 1．桩身轴力和截面位移 在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变
形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩 底，致使桩底土层发生压缩变形，这两部 分压缩变形之和构成桩顶轴向位移。
由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩相 对于土向下位移时，桩侧表面受到土向上 的摩阻力。
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第3节 单桩轴向荷载 的传递
孤立的一根桩称为单桩，群桩中性能不 受邻桩影响的一根桩可视为单桩。
单桩工作性能的研究是单桩承载力分析 理论的基础。通过桩土相互作用分析，了 解桩土间的传力途径和单桩承载力的构成 及其发展过程，以及单桩的破坏机理等， 对正确评价单桩轴向承载力具有一定的指 导意义。
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※ 桩基础：是由基桩和连接于 桩顶的承台共同组成。承台把 桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后 通过桩传递到地基中去。 ※ 桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件， 它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是 将上部结构的荷载传递给土层或岩层。
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※ 桩基础设计也应注意满足 地基承载力和变形这两项基本 要求。
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2.端承桩 桩穿过软弱土层，桩端支承 在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载 主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支 承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。 3.摩擦端承桩 桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力 共同承担，但主要由桩端阻力承受。
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4.端承摩擦桩 桩顶的极限荷载由桩侧阻力 和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力 承受。 三、按桩身材料分类 可分为木桩，混凝土桩，钢桩，组合桩 等。
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由桩底土层的压缩变形导 致的桩端位移加大了由于桩身 的压缩变形引起的桩身各截面的位移，并 促使桩侧摩阻力进一步发挥。一般来说， 靠近桩身上部土层的摩阻力先于下部土层 发挥出来，桩侧阻力先于桩端阻力发挥出 来。
单桩在轴向荷载作用下，桩身的截面位 移、桩侧的摩阻力分布以及轴力分布见下 图。
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3.大直径桩 桩径d≥800mm。近年来的 发展较快，应用范围逐渐增大。因为桩径 大且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力 较高。此类桩除大直径钢管桩外，多数为 钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重 型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单 桩的结构型式。正因为如此，也决定了大 直径桩施工质量的重要性。
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四、按设置效应分类 1.非挤土桩 包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）
孔桩，套管护壁灌注桩等。 这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产
生挤土效应的桩，称为非挤土桩。其设备 噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等 可能会对周围环境造成影响。
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2.部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可 采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩 的施工方法，也可打入敞口桩。 3.挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆 及弃土污染问题，当施工质量好，方法得 当时，其单方混凝土材料所提供的承载力 较非挤土桩及部分挤土桩高。
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第2节 桩的分类
一、按桩的使用功能分类 1.竖向抗压桩 主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载）
的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还 需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载 力以及负摩阻力产生的下拉荷载。
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2.竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的 桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔 承载力验算。 3.水平受荷桩 主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强 度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。
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第1节 概述 第2节 桩的分类 第3节 单桩轴向荷载的传递 第4节 单桩竖向承载力的确定 第5节 桩基础设计
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第1节 概 述
如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑 物对地基承载力和变形的要求、而又不宜 采取地基处理措施时，就需要考虑以下部 坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。 桩基础是应用最为广泛的一类深基础。
按行业标准《建筑桩基技术规范》 （JGJ94－94），建筑桩基设计与建筑结 构设计一样，应采用以概率理论为基础的 极限状态设计法，并按极限状态设计表达 式计算。桩基的极限状态分为下列两类：
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1.承载能力极限状态 对应于桩基受荷达到最大 承载能力导致整体失稳或发生不适于继续 承载的变形； 2.正常使用极限状态 对应于桩基变形达到为保证建筑物正常 使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求 的某项限值。
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二、桩侧摩阻力和桩端阻力 桩侧摩阻力是桩截面对桩
周土的相对位移的函数[ qs= f(s)]，可用下 图中的曲线OCD表示，且常简化为折线 OAB。AB段表示一旦桩土界面相对滑移超 过某一极限值，侧摩阻力将保持极限值不 变。
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五、按桩径大小分类 1.小桩 桩径d≤250mm。由于桩径小，施工机械，
施工场地及施工方法一般较为简单。小桩 多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩） 及复合桩基础。
2.中等直径桩 250mm<d<800mm。这类桩长期以来在 工业与民用建筑物中大量使用，成桩方法 和工艺繁多。
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4.复合受荷桩 承受竖向、水平荷载均较 大的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水 平受荷桩的要求进行验算。
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二、按桩承载性能分类 1.摩擦桩 当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或
岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身 与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处 土层反力很小，可忽略不计。
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在桩顶荷载沿桩身向下传 递的过程中，必须不断地克服 这种摩阻力，故桩身截面的轴向力随深度 逐渐减小，传至桩底截面的轴向力为桩顶 荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承 反力（即桩端阻力）大小相等、方向相反。
桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递 给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力和 桩端阻力两部分组成。
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桩侧摩阻力