第 10 章桩基础设计本章内容简介第 10 章桩基础设计 1、桩基设计原则 2、桩及桩基础的分类 3、单桩竖向荷载的传递

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第 10 章桩基础设计本章内容简介第 10 章桩基础设计 1、桩基设计原则 2、桩及桩基础的分类 3、单桩竖向荷载的传递第 10 章桩基础设计第 10 章桩基础设计 1、桩基设计原则 2、桩及桩基础的分类 3、单桩竖向荷载的传递 4、单桩竖向承载力的确定 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力 6、桩基础设计本章内容简介

第 10 章桩基础设计 1、桩基设计原则 2、桩的分类 3、单桩竖向荷载的传递识记：建筑桩基安全等级的概念。第 10 章桩基础设计 1、桩基设计原则识记：建筑桩基安全等级的概念。领会：桩基需进行的计算和验算。 2、桩的分类 2、领会：端承型桩与摩擦型桩的概念。 1、识记：桩的各种分类方法。 3、领会：常用的预制桩与灌注桩的类型及特点。 2、领会：单桩竖向荷载的传递规律。 3、单桩竖向荷载的传递 1、识记：桩侧负摩阻力的概念。产生条件、分布与确定方法

第 10 章桩基础设计 4、单桩竖向承载力的确定识记：按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。第 10 章桩基础设计 4、单桩竖向承载力的确定识记：按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值的方法。识记：按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定大直径桩（d≥800mm）单桩竖向极限承载力标准值的方法。应用：单桩竖向承载力特征值的确定

第 10 章桩基础设计 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力 6、桩基础设计识记：单桩抗拔极限承载力取值及计算方法。第 10 章桩基础设计 5、单桩抗拔承载力及单桩水平承载力识记：单桩抗拔极限承载力取值及计算方法。领会：影响单桩水平承载力的主要因素。 6、桩基础设计识记：桩基础的设计步骤。领会：计算桩的数量，桩的最小中心距要求，进行桩基础平面布置。应用：桩基础验算，桩承台构造要求及设计计算方法，桩身设计。

第 10 章桩基础设计学习目的和要求通过本章的学习，了解桩的分类与选型、单桩竖向载荷第 10 章桩基础设计学习目的和要求通过本章的学习，了解桩的分类与选型、单桩竖向载荷传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，了解桩的负摩阻力概念；熟悉桩基础设计与计算的各项内容和方法，初步了解桩基础设计与施工技术。

桩的定义桩基础第 10 章桩基础设计 §10.1 概述设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作用下，通过桩土之间的第 10 章桩基础设计概述 §10.1 设置于土中的竖直或倾斜的柱型构件，在竖向荷载作用下，通过桩土之间的摩擦力（桩侧摩阻力）和桩端土的承载力（桩端阻力）来承受和传递上部结构的荷载。桩的定义桩基础由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。

第 10 章桩基础设计软土层

第 10 章桩基础设计 10.1.1桩基础的适用性一、桩基础的优点 1.承载力高 2.沉降量小第 10 章桩基础设计 10.1.1桩基础的适用性一、桩基础的优点 1.承载力高 2.沉降量小 3.能承受一定的水平荷载和上拨力，稳定性好 4.可以提高地基基础的刚度、改变其自振频率 5.可提高建筑物的抗震能力 6.便于实现基础工程机械化和工业化桩基础的突出优点：承载力高、变形量小、抗液化、抗拉拔能力强。

第 10 章桩基础设计二、桩基础的适用范围 (1)水上建筑物； (2)深持力层,高地下水位；第 10 章桩基础设计二、桩基础的适用范围 (1)水上建筑物； (2)深持力层,高地下水位； (3)高层建筑或其它重要的建筑物抗震地基； (4)对沉降非常敏感的建筑,如精密仪器。（5）地震区，以桩基作为结构抗震措施时。

第 10 章桩基础设计 10.1.2 桩基设计原则一、桩基设计的基本要求 1.桩基必须是安全适用的。 2.桩基设计必须是合理的。第 10 章桩基础设计 10.1.2 桩基设计原则一、桩基设计的基本要求 1.桩基必须是安全适用的。 2.桩基设计必须是合理的。 3.桩基设计必须是经济的。二、桩基设计原则（一）桩基的极限状态 1.承载能力极限状态：对应于桩基达到最大承载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：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。

第 10 章桩基础设计建筑类型（二）建筑桩基设计等级划分设计等级甲级乙级丙级（1）重要建筑物；第 10 章桩基础设计（二）建筑桩基设计等级划分设计等级建筑类型甲级（1）重要建筑物；（2）30层以上或高度超过100m的高层建筑；（3）体型复杂,层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑；（4）20层以上框架－核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑；（5）场地和地基条件复杂的七层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑；（6）对相邻既有工程影响较大的建筑乙级甲级、丙级以外的建筑；丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以的一般建筑。功能重要、荷载大、重心高、风载和地震作用效应大荷载和刚度分布极为不均，对差异沉降适应能力差场地、环境条件特殊

第 10 章桩基础设计（三）桩基计算规定 1、应根据桩基的使用功能和受理特征分别进行桩基的竖向承载力和水平承载力计算；第 10 章桩基础设计（三）桩基计算规定 1、应根据桩基的使用功能和受理特征分别进行桩基的竖向承载力和水平承载力计算； 2、桩身（含桩身压曲、钢管桩局部压曲）和承台结构承载力计算； 3、软弱下卧层验算； 4、坡地、岸边桩基整体稳定性验算； 5、抗浮、抗拔桩基的抗拔承载力（基桩和群桩）验算； 6、抗震设防区抗震承载力验算。

第 10 章桩基础设计（四）应计算沉降的桩基 1、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基；第 10 章桩基础设计（四）应计算沉降的桩基 1、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基； 2、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基； 3、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。（五）应计算水平位移的桩基受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的桩基。

第 10 章桩基础设计三、桩基设计采用的作用效应、抗力 1、布桩时：荷载效应采用标准组合；抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。第 10 章桩基础设计三、桩基设计采用的作用效应、抗力 1、布桩时：荷载效应采用标准组合；抗力为基桩或复合基桩承载力特征值。对于标准组合，荷载效应组合的设计值 S 应按下式采用： 2、计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，采用荷载效应基本组合。由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：

第 10 章桩基础设计 2、计算沉降和水平位移时，按荷载效应准永久组合。对于准永久组合，荷载效应组合的设计值 S 应按下式采用：

第 10 章桩基础设计 §10.2 桩和桩基的分类不同的分类标准单桩基础——采用一根桩（通常为大直径桩）桩第 10 章桩基础设计桩和桩基的分类 §10.2 不同的分类标准桩基的分类单桩基础——采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构荷载的基础。群桩基础——由两根及以上的基桩组成的桩基础。

第 10 章桩基础设计 1、按承台与地面的相对位置分类低承台桩：高承台桩承台在地面以下, 承台在地面以上, 承台本身承担第 10 章桩基础设计 1、按承台与地面的相对位置分类高承台桩承台在地面以上, 桥桩,码头,栈桥。低承台桩：承台在地面以下, 承台本身承担部分荷载

第 10 章桩基础设计 2、按承载性状分类端承型桩摩擦型桩

第 10 章桩基础设计 3、按桩的施工方法分类（1）预制桩第 10 章桩基础设计 3、按桩的施工方法分类（1）预制桩在施工前预先制作成型，再用各种机械设备把它沉入地基至设计标高的桩，称为预制桩。预制桩可以是木桩、钢桩或钢筋混凝土桩等。沉桩方法有气锤打入、振动沉桩、静压桩等。（２）灌注桩灌注桩为在建筑工地现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩可分为钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩和挖孔灌注桩等几大类。

第 10 章桩基础设计振动沉桩预制桩1－13m

第 10 章桩基础设计 ① 钻（冲）孔灌注桩：优点：施工过程中无挤土、无振动、噪音小，且桩径不受限制。第 10 章桩基础设计 ① 钻（冲）孔灌注桩：优点：施工过程中无挤土、无振动、噪音小，且桩径不受限制。缺点：泥浆沉淀不易清除，影响端部承载力的充分发挥，并造成较大沉降。

第 10 章桩基础设计 ② 沉管灌注桩：优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量供了保障。第 10 章桩基础设计 ② 沉管灌注桩：优点：在钢管内无水环境中沉放钢筋和浇灌混凝土，从而为桩身混凝土的质量供了保障。缺点：a.拔除套管时，如果提管速度过快会造成缩颈、夹泥，甚至断桩。 b.沉管过程的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外，还可能使混凝土尚未结硬的邻桩被剪断。对策：a.控制提管速度； b.采取“跳打”顺序施工。

第 10 章桩基础设计 ③ 人工挖孔灌注桩挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位较低的条件，最忌在含水砂层中施第 10 章桩基础设计 ③ 人工挖孔灌注桩挖孔桩主要适用于粘性土和地下水位较低的条件，最忌在含水砂层中施工，因易引起流砂坍孔，十分危险。

第 10 章桩基础设计 4、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类（1）非挤土桩：成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。第 10 章桩基础设计 4、按成桩方法和成桩过程的挤土效应分类（1）非挤土桩：成桩过程对桩周围的土无挤压作用的桩称为非挤土桩。主要有：钻（冲）孔桩，挖孔桩。（2）部分挤土桩（少量挤土桩）：成桩过程对周围土产生部分挤压作用的桩称为部分挤土桩。主要有：工型或 H 型钢桩，钢板桩，开口钢管桩，开口钢筋混凝土管桩。（3）挤土桩：成桩过程中，桩孔中的土未取出，全部挤压到桩的四周，这类桩称为挤土桩。　主要有：木桩、钢筋混凝土桩，闭口的钢管桩或钢筋混凝土管桩，沉管灌注桩。

第 10 章桩基础设计 5、按桩的使用功能分类竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。 6、按桩身材料分类第 10 章桩基础设计 5、按桩的使用功能分类竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩以及复合受荷桩。 6、按桩身材料分类木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及组合材料桩。 7、按桩径大小分类小直径桩（d≤250mm）、中等直径桩（250≤d≤800）和大直径桩（d≥800mm）等。

第 10 章桩基础设计 §10.3 竖向荷载下单桩的工作性能 10.3.1 桩的荷载传递一、单桩承载力的构成桩侧阻力第 10 章桩基础设计竖向荷载下单桩的工作性能 §10.3 10.3.1 桩的荷载传递一、单桩承载力的构成桩侧阻力桩端阻力地基土对桩的支承作用但两者并不是步发挥的

第 10 章桩基础设计竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程。

第 10 章桩基础设计对10根桩长为27～46m的大直径灌注桩的荷载传递性能的足尺试验结果。试验表明，桩侧发挥极限摩阻力所需要的位移很小，粘性土为1～3mm，无粘性土为5～7mm；除两根支承于岩石的桩外，其余各桩（桩端持力层为卵石、砾石、粗砂或残积粉质粘土）在设计工作荷载下，端承力都小于桩顶荷载的10％。不同荷载下轴力沿深度的变化

第 10 章桩基础设计单桩荷载传递的基本规律基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力第 10 章桩基础设计单桩荷载传递的基本规律基础的功能在于把荷载传递给地基土。作为桩基主要传力构件的桩是一种细长的杆件，它与土的界面主要为侧表面，底面只占桩与土的接触总面积的很小部分（一般低于1%），这就意味着桩侧界面是桩向土传递荷载的重要的，甚至是主要的途径。竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部首先受到压缩而发生相对于土的向下位移，于是桩周土在桩侧界面上产生向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程。

第 10 章桩基础设计设桩身轴力为Q，桩身轴力是桩顶荷载N与深度Z的函数桩身轴力沿深度分布的实测资料

第 10 章桩基础设计桩身轴力Q 沿着深度而逐渐减小；在桩端处Q 则与桩底第 10 章桩基础设计桩身轴力Q 沿着深度而逐渐减小；在桩端处Q 则与桩底土反力Qp相平衡，同时桩端持力层土在桩底土反力Qp作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载N 的逐级增加，对于每级荷载，上述过程周而复始地进行，直至变形稳定为止，于是荷载传递过程结束。由于桩身压缩量的累积，上部桩身的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先于下部发挥出来；桩侧摩阻力达到极限之后就保持不变；随着荷载的增加，下部桩侧摩阻力被逐渐调动出来，直至整个桩身的摩阻力全部达到极限，继续增加的荷载就完全由桩端持力层土承受；当桩底荷载达到桩端持力层土的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。

第 10 章桩基础设计桩的长径比L/d是影响荷载传递的主要因素之一，随着长径比L/d 增大，桩端土的性质对承载力的影响减小，第 10 章桩基础设计桩的长径比L/d是影响荷载传递的主要因素之一，随着长径比L/d 增大，桩端土的性质对承载力的影响减小，当长径比L/d接近100时，桩端土性质的影响几乎等于零。发现这一现象的重要意义在于纠正了“桩越长，承载力越高”的片面认识。希望通过加大桩长，将桩端支承在很深的硬土层上以获得高的端阻力的方法是很不经济的，增加了工程造价但并不能提高很多的承载力。

第 10 章桩基础设计桩越长，端阻力所占的比例越低

第 10 章桩基础设计桩侧摩阻力和桩端阻力的分布规律及影响因素 1.桩的侧阻随深度呈线性增大。第 10 章桩基础设计桩侧摩阻力和桩端阻力的分布规律及影响因素 1.桩的侧阻随深度呈线性增大。 2.桩侧极限摩阻力与所在的深度、土的类别和性质、成桩方法等多种因素有关。 3.随着桩顶荷载的逐级增加，桩截面的轴力、位移和桩侧摩阻力不断变化。 4.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桩身截面位移值大得多。 5.桩长对荷载的传递也有着重要的影响。

第 10 章桩基础设计 10.3.2单桩的破坏模式一、单桩的破坏模式影响因素桩周土的抗剪强度桩端支承情况桩的尺寸桩的类型

第 10 章桩基础设计二、常见的单桩破坏模式屈曲破坏整体剪切破坏刺入破坏轴向荷载下基桩的破坏模式

第 10 章桩基础设计（一）屈曲破坏当桩底支承在坚硬的土层或岩层上，桩周土层极为软弱，桩身无约束或侧向抵抗力。桩在轴向荷载作用下，如同一细长压杆出现纵向挠曲破坏，荷载～沉降(Q-S)关系曲线为“急剧破坏”的陡降型，其沉降量很小，具有明确的破坏荷载。桩的承载力取决于桩身的材料强度。如穿越深厚淤泥质土层中的小直径端承桩或嵌岩桩，细长的木桩等多属于此种破坏。

第 10 章桩基础设计（二）整体剪切破坏当具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层，达到强度较高的土层，且桩的长度不大时，桩在轴向荷载作用下，由于桩底上部土层不能阻止滑动土楔的形成，桩底土体形成滑动面而出现整体剪切破坏。此时桩的沉降量较小，桩侧摩阻力难以充分发挥，主要荷载由桩端阻力承受，荷载～沉降(Q-S)关系曲线也为陡降型，呈现明确的破坏荷载。桩的承载力主要取决于桩端土的支承力。一般打入式短桩、钻扩短桩等均属于此种破坏。

第 10 章桩基础设计（三）刺入破坏当桩的入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向荷载作用下将出现刺入破坏。此时桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承受，桩端阻力极微，桩的沉降量较大。一般当桩周土质较软弱时，荷载～沉降(Q-S)关系曲线为“渐进破坏”的缓变型，无明显拐点，极限荷载难以判断，桩的承载力主要由上部结构所能承受的极限沉降su确定；当桩周土的抗剪强度较高时，荷载～沉降(Q-S)关系曲线可能为陡降型，有明显拐点，桩的承载力主要取决于桩周土的强度。一般情况下的钻孔灌注桩多属于此种情况。

负摩阻正摩阻第 10 章桩基础设计 10.3.3 桩的负摩阻力引起桩侧负摩阻力的条件是：桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。第 10 章桩基础设计 10.3.3 桩的负摩阻力桩土之间相对位移的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时，桩侧摩阻力方向向下，称为负摩阻力。引起桩侧负摩阻力的条件是：桩侧土体下沉必须大于桩的下沉。负摩阻正摩阻

第 10 章桩基础设计 1、负摩阻力发生的条件桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚硬土第 10 章桩基础设计 1、负摩阻力发生的条件桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于坚硬土层（硬粘性土、中密以上砂土、卵石层或岩层）时； 2) 在桩周地面有大面积堆载或超填土时； 3) 由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周土下沉时： 4) 挤土桩群施工结束后，孔隙水消散，隆起的或扰动的土体逐渐固结下沉时； 5) 自重湿陷性黄土浸水下沉或冻土融化下沉时。

- 第 10 章桩基础设计 ln 2、桩侧负摩阻力的分布规律土位移Ss Negative + 桩位移Sp 摩阻力轴向力N 第 10 章桩基础设计 2、桩侧负摩阻力的分布规律对于下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力；对于一般桩,因为桩土都有变形,视二者的相对位移量和方向而变。桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，这种摩阻力为零的点称为中性点土位移Ss 桩位移Sp - + 摩阻力轴向力N ln Negative 中性点

第 10 章桩基础设计 3.减少桩侧负摩阻力影响的措施 1.在桩的中性点以上部分涂以薄层涂料，以降低负摩阻力，第 10 章桩基础设计 3.减少桩侧负摩阻力影响的措施 1.在桩的中性点以上部分涂以薄层涂料，以降低负摩阻力，常用沥青涂层，价格便宜，效果比较好。 2.对钢桩再加一层厚度为3mm的塑料薄膜(兼作防锈蚀用)； 3.对现场灌注桩也可在桩与土之间灌注斑脱土浆等方法，来消除或降低负摩阻力的影响。

第 10 章桩基础设计 §10.4 单桩竖向承载力的确定单桩的竖向极限承载力：是指单桩在竖向荷载作用下，到达破坏状态前或出现第 10 章桩基础设计单桩竖向承载力的确定 §10.4 单桩的竖向极限承载力：是指单桩在竖向荷载作用下，到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。单桩的竖向极限承载力主要取决于两方面：一是地基土对桩的支承能力；二是桩身的材料强度。国家建设部于2008年4月批准《建筑桩基技术规范》为行业标准，编号为JGJ94—2008，自2008年10月1日起实施。目前教材中所用旧的桩基规范 JGJ94—94 已经废止，因此现在教学中有关内容均按新规范讲解，请同学们学习时注意。

1、按材料强度确定《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002) 桩身混凝土强度应符合下式：工作条件系数，预制桩：0.75 灌注桩：0.6~0.7

第 10 章桩基础设计二、按地基土对桩的支承能力确定单桩竖向极限承载力标准值：第 10 章桩基础设计二、按地基土对桩的支承能力确定单桩竖向极限承载力标准值：单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。 1、单桩竖向承载力特征值：单桩竖向极限承载力标准值安全系数， K =2。

第 10 章桩基础设计软土层桩基：由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。第 10 章桩基础设计桩基：由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。基桩：桩基础中的单桩。复合桩基：由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。复合基桩：单桩及其对应面积的承台底地基土组成的复合承载基桩。软土层复合桩基中基桩的承载力含有承台底的土阻力，故称为复合基桩。

第 10 章桩基础设计基桩竖向承载力特征值 R：不考虑承台效应：基桩第 10 章桩基础设计基桩竖向承载力特征值 R：不考虑承台效应：基桩端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基、土性特殊、使用条件等因素不宜考虑承台效应时：考虑承台效应：复合基桩对符合下列条件的摩檫性桩基，宜考虑承台效应： 1、上部结构整体刚度较好、体型简单的建（够）筑物； 2、对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物； 3、软土地基的减沉复合疏桩基础。

考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值 R：承台效应系数 fak—地基承载力特征值；计算基桩所对应的承台底净面积承台平面

第 10 章桩基础设计承台效应系数ηc 承台平面

第 10 章桩基础设计 2、单桩竖向极限承载力根据《建筑桩基技术规范》JGJ94——2008第5.3.1条规定：第 10 章桩基础设计 2、单桩竖向极限承载力根据《建筑桩基技术规范》JGJ94——2008第5.3.1条规定： 1、设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； 2、设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试验确定； 3、设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。

第 10 章桩基础设计（一）按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值（1）静载荷试验装置及其方法：主梁基准柱次梁千斤顶第 10 章桩基础设计（一）按静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值获得单桩承载力最可靠的方法（1）静载荷试验装置及其方法：次梁锚筋锚桩主梁千斤顶百分表基准柱

第 10 章桩基础设计锚桩桁架法,2400吨

第 10 章桩基础设计（2）终止加载条件：当出现下列情况之一时即可终止加载：第 10 章桩基础设计（2）终止加载条件：当出现下列情况之一时即可终止加载： ① 某级荷载下，桩顶沉降量为前一级荷载下沉降量的5倍； ② 某级荷载下，桩顶沉降量大于前一级荷载下沉降量的2倍，且经过24小时尚未达到相对稳定； ③ 已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大质量时。

第 10 章桩基础设计（3）按试验结果确定单桩竖向极限承载力： ① 根据沉降随荷载的变化特征确定：第 10 章桩基础设计（3）按试验结果确定单桩竖向极限承载力： ① 根据沉降随荷载的变化特征确定：对于陡降型 Q—s 曲线，可取曲线发生明显陡降的起始点所对应的荷载为； ② 根据沉降量确定：对于缓变型 Q—s 曲线，一般可取 s=40～60mm对应的荷载值为对于大直径桩可取所对应的荷载值。此外，也可根据终止加载条件②中的前一级荷载值作为

第 10 章桩基础设计在同一条件下的试桩数量，不宜少于总数的1％，并不应少于3 根。第 10 章桩基础设计在同一条件下的试桩数量，不宜少于总数的1％，并不应少于3 根。工程总桩数在 50 根以内时不应少于 2 根。试桩数n>3，且极差ΔQu ≤0.3Qum，取Qu= Qum；试桩数n≤3，Qu= Qumin 单桩竖向承载力特征值Ra的确定：

第 10 章桩基础设计（二）按经验公式法确定（1）对直径 d < 800mm 的灌注桩和预制桩，单桩竖向第 10 章桩基础设计（二）按经验公式法确定（1）对直径 d < 800mm 的灌注桩和预制桩，单桩竖向极限承载力标准值：桩身周长桩侧第i层土的极限侧阻力标准值极限侧阻力标准值

第 10 章桩基础设计表10.3.5－1 桩的极限侧阻力标准值qsik kPa

第 10 章桩基础设计表10.3.5－2 桩的极限端阻力标准值qpk

第 10 章桩基础设计（2）对大直径桩（d≥800mm）：大直径桩的极限侧阻力和极限端阻力的尺寸效应桩身直径桩端直径第 10 章桩基础设计桩身周长（2）对大直径桩（d≥800mm）：大直径桩的极限侧阻力和极限端阻力的尺寸效应桩身直径桩端直径

第 10 章桩基础设计 2、抗拔桩承载力桩基承受上拔力的情况有两类，设计的要求不完全一样。一类是恒定的上拔力，如地下水的浮托力。为了平衡浮托力，避免地下室上浮，需要设置抗拔桩，完全按抗拔桩的要求验算抗拔承载力、配置通长的钢筋、设置能抗拉的接头等。另一类是在某一方向水平荷载作用下才会使某些桩承受上拔力，但在荷载方向改变时这些桩可能又承受压力，设计时应同时满足抗压和抗拔两方面的要求，或按抗压桩设计并验算抗拔承载力。抗拔桩极限承载力确定: 抗拔桩基础应同时验算群桩呈整体破坏和非整体破坏基桩的抗拔承载力：（1）设计等级为甲、乙级的桩基：应通过静载试验确定；（2）设计等级为丙级的桩基，可通过计算确定。

第 10 章桩基础设计抗拔桩极限承载力确定: 非整体破坏: 第 10 章桩基础设计抗拔桩极限承载力确定: 非整体破坏: 式中:ui—桩周长；等直径桩 u=πd；扩底桩按表5.4.6-1取值。 λi—抗拔系数，按表5.4.6-2取值； qsik—抗拔桩极限侧阻力标准值。

第 10 章桩基础设计整体破坏: 式中 ul —桩群外围周长； n —桩数。

第 10 章桩基础设计桩基础抗拔承载力验算：整体破坏 Nk ≤Tgk/2+Ggp 非整体破坏 Nk ≤Tuk/2+Gp 第 10 章桩基础设计桩基础抗拔承载力验算：整体破坏 Nk ≤Tgk/2+Ggp 非整体破坏 Nk ≤Tuk/2+Gp 式中 Tgk、Tuk—群桩呈整体破坏和非整体破坏基桩的抗拔极限承载力标准值； Ggp —群桩桩土整体自重除以总桩数； Gp —基桩自重，扩底桩为桩土柱体自重。

第 10 章桩基础设计 3、桩基水平承载力 1、水平荷载下基础的受力特性第 10 章桩基础设计 3、桩基水平承载力 1、水平荷载下基础的受力特性在水平荷载和弯矩作用下，桩身产生挠曲变形，并挤压桩侧土体，土体则对桩侧产生水平抗力，而桩周土体水平抗力的大小则控制着竖直桩的水平承载力，其大小和分布与桩的变形、土质条件以及桩的入土深度等因素有关。

第 10 章桩基础设计 2、单桩水平静载荷试验终止加载条件：第 10 章桩基础设计 2、单桩水平静载荷试验终止加载条件：当桩身折断或桩顶水平位移超过 30-40mm （软土取40mm ) ，或桩侧地表出现明显裂缝或隆起时，即可终止试验。

第 10 章桩基础设计 1 单桩基础（1）设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，应通过单第 10 章桩基础设计 1 单桩基础（1）设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，应通过单桩水平静载试验确定单桩水平承载力特征值Rha。（2）对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值Rha 。（3）对于配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值Rha 。

第 10 章桩基础设计受水平荷载的一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物单桩基础和群桩中基桩应满足下式要求：第 10 章桩基础设计受水平荷载的一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物单桩基础和群桩中基桩应满足下式要求： ——在荷载效应标准组合下，作用于基桩桩顶处的水平力。 ——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值。

第 10 章桩基础设计 §10.5 桩基础设计一、必要的资料准备第 10 章桩基础设计桩基础设计 §10.5 一、必要的资料准备在设计之前，首先应通过调查研究，充分掌握一些基本的设计资料，其中包括上部结构的情况(如平面布置、结构型式、荷较大小以及构造和使用上的要求)、工程地质与水文地质勘察资料、基础材料的来源及施工条件(如桩的制作、运输、沉桩设备)等。并了解当地使用桩的经验，以供设计参考。

第 10 章桩基础设计二、初步选择桩的类型、桩长及桩的截面尺寸等 1.桩的类型第 10 章桩基础设计二、初步选择桩的类型、桩长及桩的截面尺寸等 1.桩的类型桩基设计时，首先应根据建筑物的结构类型、荷载情况、地层条件、施工能力及环境限制（噪音、振动）等因素，选择预制桩或灌注桩的类别，确定桩的受力工作类型。 2.桩的截面尺寸桩的横截面面积根据桩顶荷载大小与当地施工机具及建筑经验确定。如为钢筋砼预制桩：中小工程常用250×250mm 或300×300mm，大工程常用350×350mm或400×400mm。人工挖孔桩直径则在800mm以上。

第 10 章桩基础设计 3.桩长根据土层的竖向分布特征，尽可能选定硬土层作为桩端持力层和下卧层，从而可初步确定桩长，这是桩基础要具备较好的承载变形特性所要求的。强度较高、压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，是常用的桩端持力层，如果饱和软粘土地基深厚，硬土层埋深过深，也可采用超长摩擦桩方案。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘土、粉土不宜小于2d ，砂土不宜小于 1.5d ，碎石类土不宜小于 1d 。当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于3d 。三、确定单桩承载力

第 10 章桩基础设计四、确定桩的数量及其平面布置

第 10 章桩基础设计 2.确定桩距s 选择最优的桩距就是合理布桩，这是使桩基设计做到经济和有效的重要一环。一般常用桩距为：s=3～4d 桩距太大会增加承台的面积，使其体积和用料加大而不经济；桩距太小则会使摩擦桩基承载力降低，沉降加大，且给施工造成困难。桩的边距s1（桩的中心至承台边的距离）一般不小于桩的直径，亦不得小于300mm。

第 10 章桩基础设计 2. 桩的最小中心距表10.3.3 土类与沉桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型基桩其他情况第 10 章桩基础设计 2. 桩的最小中心距表10.3.3 土类与沉桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型基桩其他情况非挤土灌注桩 3.0d 部分挤土桩 3.5d 挤土桩非饱和土 4.0d 饱和黏性土 4.5d 钻、挖孔扩底桩 2D或D＋2m （当D>2m） 1.5D或D＋1.5m 沉管夯扩、钻孔挤扩桩 2.2D且4.0d 2.0D且3.5d 2.5D且4.5D 2.2D且4.0D d：圆桩设计直径或方桩涉及边长；D：扩大端设计直径

第 10 章桩基础设计 3.桩的平面布置在确定桩数、桩距和边距后，根据布桩的原则，选用合理的排列方式，尺寸。（1）布置原则: 第 10 章桩基础设计 3.桩的平面布置在确定桩数、桩距和边距后，根据布桩的原则，选用合理的排列方式，尺寸。（1）布置原则: ①力求使桩基中各桩受力比较均匀: 作用在板式承台上荷载的合力作用点，应与群桩横截面的重心相重合或接近； ②桩基在承受水平和弯矩较大方向有较大的抵抗矩，以增强桩基的抗弯能力。

第 10 章桩基础设计在框架结构的柱下,通常在承台下设置若干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱一桩基础；第 10 章桩基础设计在框架结构的柱下,通常在承台下设置若干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱一桩基础；当荷载较大时，在框架柱列之间常联以基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构成梁式的承台桩基础；桩在平面内可布置成方形、矩形、三角形和梅花形等。

第 10 章桩基础设计外密内疏（桩承台外围布桩间距较小、而内部布桩间距较大）布置探头桩横墙下“探头桩”的布置

第 10 章桩基础设计五、桩基承载力验算 1.桩顶荷载效应计算（1）轴心竖向力作用下: （2)偏心竖向力作用下: 第 10 章桩基础设计五、桩基承载力验算 1.桩顶荷载效应计算（1）轴心竖向力作用下: （2)偏心竖向力作用下: （3)水平力作用下: 桩顶荷载简图

第 10 章桩基础设计 2.桩基竖向承载力计算荷载效应标准组合: （1）轴心竖向力作用下: （2）偏心竖向力作用下: 第 10 章桩基础设计 2.桩基竖向承载力计算荷载效应标准组合: （1）轴心竖向力作用下: 基桩或复合基桩竖向承载力特征值（2）偏心竖向力作用下: （3）水平力作用下: 基桩水平承载力特征值

第 10 章桩基础设计六、桩身截面强度计算及构造桩身结构强度验算需考虑整个施工阶段和使用阶段期间第 10 章桩基础设计六、桩身截面强度计算及构造桩身结构强度验算需考虑整个施工阶段和使用阶段期间的各种最不利受力状态。在许多场合下，对于预制混凝土桩，在吊运和沉桩过程中所产生的内力往往在桩身结构计算中起到控制作用；而灌注桩在施工结束后才成桩，桩身结构设计由使用荷载确定。

第 10 章桩基础设计

第 10 章桩基础设计 2 、预制桩施工过程桩身结构计算预制桩在施工过程中的最不利受力状况，主要出现在吊运和锤击沉桩时。第 10 章桩基础设计 2 、预制桩施工过程桩身结构计算预制桩在施工过程中的最不利受力状况，主要出现在吊运和锤击沉桩时。桩在吊运过程中的受力状态与梁相同。一般按两支点（桩长 L < 18m 时）或三支点（桩长 L > 18m 时）起吊和运输。吊点的设置应使桩身在自重下产生的正负弯矩相等，如下图所示。

第 10 章桩基础设计预制桩构造：（1）最小截面尺寸：非预应力桩不小于200mm 预应力桩不小于350mm 第 10 章桩基础设计预制桩构造：（1）最小截面尺寸：非预应力桩不小于200mm 预应力桩不小于350mm （2）混凝土强度等级与保护层厚度非预应力桩不小于C30，预应力桩不小于C40，保护层不小于30mm （3）打入、静压的最小配筋率、箍筋与网片设置：锤击沉桩不小于0.8％，静压沉桩不小于0.6％；桩顶4～5d箍筋加密，并设网片。（4）分节长度根据施工、运输条件确定：接头不多于3个。

第 10 章桩基础设计下图为方形截面的混凝土预制桩的构造示意图。

第 10 章桩基础设计灌注桩构造 ① 配筋率：0.65～0.20％，受水平荷载桩，不小于812，第 10 章桩基础设计灌注桩构造 ① 配筋率：0.65～0.20％，受水平荷载桩，不小于812，抗压桩和抗拔桩，不小于610 ② 配筋长度 1）端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋； 2）桩径大于600mm的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3桩长；受水平荷载时，配筋长度尚不宜小于4.0/； 3）抗震桩基：主筋应穿过液化土层和软弱土层进入稳定土层； 4）抗拔基桩：等截面或变截面通长配筋。 ③ 箍筋： 6～8＠200～300，桩顶5d应加密至100mm ④ 混凝土及保护层：强度等级不小于C25 保护层不小于35mm

第 10 章桩基础设计

第 10 章桩基础设计七、桩基承台设计桩基承台的设计包括确定承台的材料、底面标高、平面形状及尺寸、剖面形状及尺寸,以及进行受弯、受剪、受冲切和局部受压承载力计算，并应符合构造要求。计算桩基结构承载力时，采用荷载效应基本组合。

第 10 章桩基础设计 1.承台的计算桩基承台的受力十分复杂，作为上部结构墙、柱和下部第 10 章桩基础设计 1.承台的计算桩基承台的受力十分复杂，作为上部结构墙、柱和下部桩群之间的力的转换结构，承台可能因承受弯矩作用而破坏，亦可能因承受冲切或剪切作用而破坏。因此，承台计算包括受弯计算、受冲剪计算和受剪计算三种验算。当承台的混凝土强度等级低于柱子的强度等级时，还要验算承台的局部受压承载力。根据受弯计算的结果进行承台的钢筋配置；根据受冲切和受剪计算确定承台的厚度。计算方法详见《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.9节

第 10 章桩基础设计 2 、承台的内力计算模型试验研究表明，柱下独立桩基承台（四桩及三桩承台）在配筋不足的情况下将产生弯曲破坏，其破坏特征呈梁式破坏。破坏时屈服线如图所示，最大弯矩产生于屈服线处。

——扣除承台和承台上土自重设计值后 i 桩竖向净反力设计值；当不考虑承台效应时，则为 i 桩竖向总反力设计值。第 10 章桩基础设计 ①柱下多桩矩形承台：弯矩的计算截面应取在柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘），并按下式计算： ——扣除承台和承台上土自重设计值后 i 桩竖向净反力设计值；当不考虑承台效应时，则为 i 桩竖向总反力设计值。

第 10 章桩基础设计 ②柱下三桩三角形承台：计算截面应取在柱边，并按下式计算：第 10 章桩基础设计 ②柱下三桩三角形承台：计算截面应取在柱边，并按下式计算：当计算弯矩截面不与主筋方向正交时，须对主筋方向角进行换算。 ③ 柱下或墙下条形承台梁正截面弯矩设计值一般可按弹性地基梁进行分析，地基的计算模型应根据地基土层的特性选取。

第 10 章桩基础设计 3、承台厚度及强度计算当桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。第 10 章桩基础设计 3、承台厚度及强度计算当桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏。承台冲切破坏的方式，一是沿柱（墙）边的冲切，一是单一基桩对承台的冲切。柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于 45°，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或承台变阶处，下周边位于相应的桩顶内边缘处。承台的受冲切承载力与该冲切锥角有关，可采用冲跨比λ来表达。

第 10 章桩基础设计 ①柱（墙）下桩基承台受冲切承载力可按下列公式计算：

第 10 章桩基础设计承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算：式中： ——自柱长边或短边到最近桩边的距离 ——柱截面长、短边尺寸

第 10 章桩基础设计 ②受剪切计算桩基承台的剪切破坏面为一通过柱（墙）边与柱边连线所形成的斜截面。其受剪承载力按下式第 10 章桩基础设计 ②受剪切计算桩基承台的剪切破坏面为一通过柱（墙）边与柱边连线所形成的斜截面。其受剪承载力按下式计算：式中

第 10 章桩基础设计 ③局部受压计算对于柱下桩基承台，当混凝土强度等级低于柱的强度等级时，应按现行《混凝土结构设计规范》（ 50010-2002）验算承台的局部受压承载力。 ④受弯计算可根据承台内力验算正截面受弯承载力，计算方法同一般梁板。承台底部两个方向配筋近似按下式计算：

第 10 章桩基础设计 2.承台构造承台尺寸桩的中心距一般不小于 3 倍桩径或边长。扩底灌注桩不小于15 第 10 章桩基础设计 2.承台构造承台尺寸桩的中心距一般不小于 3 倍桩径或边长。扩底灌注桩不小于15 倍扩底直径。承台最小宽度不应小于 2 倍桩的直径或边长≥ 500mm 。承台边缘至边桩的中心距不小于桩的直径或边长，边缘挑出部分≥150mm。承台厚度应≥300mm 钢筋受力筋应通长配置。矩形承台宜按双向均匀布置。不宜少于10@200 ；承台梁的受力筋不宜小于12mm ，架立筋不应小于10mm ，箍筋不应小于6mm ，钢筋保护层厚度不小于≥70mm，当有混凝土垫层时≥50mm。桩顶伸入承台要求桩顶应嵌入承台一定长度，对大直径桩宜≥100mm，对中等直径桩宜≥50mm。混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度宜≥30倍钢筋直径，对于抗拔桩基应≥40倍钢筋直径。连系梁两桩桩基的承台，宜在其短向设置连系梁。连系梁顶面宜与承台顶位于同一标高，梁宽应≥200mm ，梁高可取承台中心距的 1/10～1/15，并配置不小于 4Φ12的钢筋。混凝土强度等级≥C25

第 10 章桩基础设计

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