基础工程 三峡大学土木与建筑学院.

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1 基础工程 三峡大学土木与建筑学院

2 第四章 桩基础 §4.1 概述 §4.2 桩的类型 §4.3 桩的竖向承载力确定 §4.4 桩的水平承载力确定 §4.5 桩身结构设计
§4.1 概述 §4.2 桩的类型 §4.3 桩的竖向承载力确定 §4.4 桩的水平承载力确定 §4.5 桩身结构设计 §4.6 群桩基础设计 §4.7 计算实例

3 §4.1 概述 深基础是埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。——与浅基础不同
§4.1 概述 深基础是埋深较大、以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。——与浅基础不同 浅基础不能满足承载力和变形要求且不宜采取地基处理措施时，考虑桩基础。 深基础包括桩基础、地下连续墙和沉井等。 桩基础又称桩基，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。

4 沉井caisson 工作间 梯子 支护 通气 桶 沉井:是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。

5 沉井基础

6 a）成槽；b）放入接头管；c）放入钢筋笼；d）浇筑混凝土
地下连续墙技术起源于欧洲，是根据钻井中膨润土泥浆护壁以及水下浇灌混凝土的施工技术而建立和发展起来的一种方法。 地下连续墙施工程序示意图 a）成槽；b）放入接头管；c）放入钢筋笼；d）浇筑混凝土

7 地下连续墙 地下连续墙 diaphragm

8 4.1.1 桩基础的特点与应用 基桩：指群桩基础中的单桩。 复合基桩：指单桩及其对应面积的承台底地基土组成复合承载基桩。
组成：基桩和连接于桩顶的承台。 作用：将上部结构荷载通过承台传 递给基桩，再由基桩传递到 地基土体（持力层） 。 8

9 上部结构荷载 承台 基桩 软 土 层 桩间土 单桩基础 群桩基础 群桩基础

10 桩基础的发展历史 1）历史－十九世纪以前，木桩 (1)7000-8000年前湖上居民,浙江河姆渡 (2)3000-4000年前在罗马
(3)西安灞桥,北京御河桥,隋唐建塔 2） 十九世纪开始，材料和动力进步 铸铁管桩，1824年波特兰水泥注册专利蒸汽动力 3）十九世纪末，现场钻孔桩(1897, Raymond) 4）挖孔桩问世约50年后，随着大功率钻孔机具研制成功，钻孔灌注桩也首先在美国问世。 5）现在: 木桩、钢筋混凝土预制桩、钻孔灌注桩、钢板桩；常压灌注混凝土桩、高压灌注桩、超流态混凝土桩等。

11 桩基技术发展的历史阶段 阶段 年代 主要桩型 特点 初期阶段 人类有历史记载以前（我国7000多年前）～19世纪 木桩 石桩
1.由天然材料制作而成 ，桩身较短，桩径小； 2.桩竖直设置，主要用于传递竖向荷载； 3.多设置于地基条件不良的河谷及洪积地区 4.采用简单人工锤打沉桩。 发展阶段 19世纪中叶～20世纪20年代 除天然材料做成的桩外，主要是混凝土桩和钢筋混凝土桩 1.受水泥工业出现及其发展的影响； 2.桩型不多，开始使用打桩机械沉桩； 3.桩基设计理论和施工技术比较简单，处于“萌芽”阶段； 4.桩身尺寸有所扩大，桩径约30cm，桩长9～15m； 5.土力学的建立为桩基技术的发展提供了理论基础。 现代 化阶 段 第二次世界大战后～现在 除钢筋混凝土桩外，发展了一系列的桩系，如钢桩系列、水泥土系列、特种桩（超高强度、超大直径、变截面等）系列，以及天然材料的砂桩、灰土桩和石灰桩等。 1.发展了众多的新型的桩型，形成现代桩基的各种不同体系； 2. 桩基技术和理论引进了其它学科的先进的研究成果，大大地拓宽了它的研究领域和深度，桩的应用范围大大扩展； 3.人工沉桩被复杂的机械和专门化的工艺代替。

12 桩基础的特点 缺点 优点 将荷载传递到下部好土层,承载力高 沉降量小 抗震性能好,穿过液化层 承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)
适应各种复杂地质条件； 改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机器设备的正常运转 缺点 桩基础工程造价较高； 桩基础的施工比一般浅基础复杂（但比沉井、沉箱等深基础简单）； 以打入等方式沉桩存在振动及噪音等环境问题； 泥浆护壁钻孔灌注桩对场地环境卫生带来影响。

13 桩基础的应用范围 1、用于荷载大且对地基沉降要求严格的高层建筑基础； 2、道路、铁路、轨道交通等桥梁工程基础
3、在水的浮力作用下，地下室或地下结构可能上浮，可采用抗浮桩； 4、承受很大的水平荷载（如土压力、波浪力、风力、地震力、车辆制动力、冻胀力、膨胀力等）时，可采用垂直桩、斜桩或交叉桩； 5、油罐、烟囱、塔楼等特殊建筑物基础； 6、地下水位很高，采用其它基础形式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、海上采油平台、输油或输气管道支架。 ； 7、基础托换工程；如存在可液化土层、湿陷性黄土、膨胀土、人工填土、垃圾土及季节性冻土等特殊性土层时，可采用桩基穿过这些土层，保证建筑物的稳定性。 8、工业场房基础；精密机械设备基础；减弱动力机器的振动影响； 9、基坑的支挡结构、锚固结构、治理滑坡的抗滑桩

14

15 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 大直径钻孔桩 风化砂岩及粉砂岩 部分风化及不风化泥岩

16 新加坡发展银行,四墩7.3m

17 现场灌注 护坡桩 造价低 基坑支护桩

18 现场灌注 护坡桩 造价低

19 4.1.2 基本设计规定 1.桩基础的设计原则 2.建筑桩基设计等级 3.桩基设计验算内容 4.桩基设计荷载组合取值

20 1.桩基础的设计原则 桩基础设计应按变形控制设计 《建筑桩基技术规范》规定，建筑桩基采用概率极限状态设计法。 1）承载能力极限状态
2）正常使用极限状态

21 2.建筑桩基设计等级 设计等级 建 筑 类 型 甲级 （1）重要的建筑； （2）30层以上或高度超过100m的高层建筑；
建 筑 类 型 甲级 （1）重要的建筑； （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； （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7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 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7层以下的一般建筑

22 3.桩基设计验算内容 桩基设计主要包括承载力设计和沉降验算两个方面。 1）桩基应根据具体条件分别进行下列承载能力计算和稳定性验算：
① 应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力和水平承载力计算； ② 应对桩身和承台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩，应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩，应按吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩，应进行局部压屈验算； ③ 当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算； ④ 对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算； ⑤ 对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算； ⑥ 对于抗震设防区的桩基，应进行抗震承载力验算。 2）下列建筑桩基应进行沉降计算： 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 3）对受水平荷载较大、或对水平位移有严格限制的建筑桩基，应计算其水平位移。 4）应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级，验算桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度。

23 4.桩基设计荷载组合取值 1）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；相应的抗力采用基桩或复合基桩承载力特征值。
2）计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应的准永久组合；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。 3）验算坡地、岸边桩基的整体稳定性时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；抗震设防区，应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。 4）在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台底面的荷载效应基本组合。当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荷载效应的准永久组合。 5）桩基结构安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时建筑外，重要性系数应不小于1.0。 6）对桩基结构进行抗震验算时，其承载力调整系数应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定采用。

24 4.2 桩的类型 4.2.1 按桩的承载性状分类 4.2.2 按成桩方法分类 4.2.3 按桩径d大小分类

25 低承台桩承台底面位于地面以下, 承台本身承担部分荷载
桩基础由桩和承台两部分组成 低承台桩承台底面位于地面以下, 承台本身承担部分荷载

26 高承台桩承台底面位于地面以上,桥桩,码头,栈桥

27 摩 擦 型 桩 摩 擦 桩 端 承 摩 擦 桩 端 承 型 桩 端 承 桩 摩 擦 端 承 桩 1.按承载性状分类（荷载传递方式）
分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度 和分担荷载比例的不同。 摩 擦 型 桩 摩 擦 桩 端 承 摩 擦 桩 端 承 型 桩 端 承 桩 摩 擦 端 承 桩 27

28 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。
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担，桩端阻力占少量比例。 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。 摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承担。

29 1）摩擦桩 桩长径比很大，桩顶荷载只通过桩身压缩产生的桩侧阻力传递给桩周土，桩端土层分担荷载很小；桩端下无较坚实的持力层；桩底残留虚土或沉渣的灌注桩；桩端出现脱空的打入桩等。 2）端承摩擦桩 置于软塑状态粘土中的长桩。桩的长径比不很大，桩端持力层为较坚实的黏性土、粉土和砂类土时，除桩侧阻力外，还有一定的桩端阻力。 3）端承桩 长径比较小(小于10)，桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩中。 4）摩擦端承桩 桩端为中密以上的砂类、碎石类土层中或位于中、微风化及新鲜基岩顶面。 a）摩擦型桩 b）端承型桩

30 2．按成桩方式分类 1）非挤土桩 2）部分挤土桩 3）挤土桩 人工挖孔桩 静压预制桩 冲孔灌注桩

31 1）非挤土桩 其特点是预先取土成孔（钻机钻孔或人工挖孔），因成孔过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作用，随着孔壁侧向应力的解除，桩周土将出现侧向松弛变形，可能向桩孔内移动，导致桩周土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。 干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）灌注桩、套管护壁法钻（挖）灌注桩都属于非挤土桩。

32 螺旋钻孔灌注桩 粘性土 砂性土

33 螺旋钻

34 钻扩桩

35 2）部分挤土桩 其特点是在成桩过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的原状结构和工程性质变化不大，一般可用原状土测得的物理力学性质指标来估算桩的承载力和沉降量。 冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、H型钢桩和敞口预应力混凝土空心桩都属于部分挤土桩。

36 3）挤土桩 其特点是预制桩（沉管灌注桩）在锤击、振动贯入或压入过程中，都要将桩位处的土大量排挤开，使桩周土的结构严重扰动破坏，土的原状结构遭到破坏，土的工程性质发生很大变化。 沉管灌注桩、沉管夯（扩）灌注桩、打入（静压）实心的预制桩、下端封闭的预应力混凝土空心桩、木桩以及闭口钢管桩都属于挤土桩。

37 离心预应力预制钢筋混凝土

38 柴油打桩机 静压桩机

39 电焊接桩 打入第一节桩体 打入末节桩体 锤击预制桩 39

40 3．按桩径大小分类（小、中、大） 1）小直径桩（d≤250mm）
2）中等直径桩（250mm＜d＜800mm） 承载力较大，有多种成桩方法和施工工艺，是大量使用的桩型。 3）大直径桩（d≥800mm） 桩径大，且桩端还可以扩大，因此单桩承载力高。大直径桩多为端承型桩。通常用于高层建筑、重型设备的基础。如北京图书馆采用的人工挖孔扩底桩为大直径桩。

41 4.3 单桩竖向承载力的确定 4.3.1 竖向荷载下单桩的工作性能 4.3.2 单桩竖向承载力特征值的确定 4.3.3 桩侧负摩阻力
4.3.4 桩的抗拔承载力确定

42 4.3.1 竖向荷载下单桩的工作性能 (a)微桩段的受力情况；(b)轴向受压的单桩；(c)截面位移；(d)侧摩阻力分布；(e)轴力分布

43 荷载传递机理 1）桩身上部先受到压缩，并产生相对于土体的向下位移，而桩侧表面将受到桩周土体的向上摩阻力。
2）随荷载逐步增大，桩身的压缩变形与桩侧摩阻力，将由桩顶向下逐渐扩展或延深；桩身截面上的荷载、变形与侧摩阻力均随桩深度而递减，存在位移零点，零点以下无荷载（或称内力）、变形与侧摩阻力。 3）荷载继续增大，零点下移直至桩底端，即桩身下部摩阻力得以发挥；但某一断面处存在极值，极值点之下，摩阻力将逐步变小。 4）当桩端产生压缩位移时，桩端阻力才发生作用，并随变形加大而增大；此时，桩侧摩阻力将进一步发挥，并随桩身位移变化而重新分布。 5）当桩身侧摩阻力全部发挥出来后，再增加荷载，荷载增量将全部由桩端阻力来承担；荷载加大会使桩底端下移，桩底土体压缩过大或发生塑性挤出。

44 桩侧摩阻力分布 根据桩段的桩身压缩变形与桩身轴力之间的关系 单桩轴向荷载传递的基本微分方程

45 桩侧摩阻力 极限摩阻力可用类似于土的抗剪强度的库伦表达 Ca和φa为桩侧表面与土之间的附着力和摩擦角 为深度z处作用于桩侧表面的法向应力，它与桩侧土的竖向 有效应力成正比例，即： Ks为侧压力系数，与桩的设置效应有关。

46 2.单位侧阻力的主要影响因素 最主要取决于土的类别和土性。 砂土的单位侧摩阻力比粘土的大； 密实土的比松散土的大。 另一个重要影响因素是成桩工艺。 单位侧阻力还与桩径和桩的入土深度有关。 桩的极限侧阻力标准值应根据当地的静力现场载荷试验资料统计分析得到，当缺乏地区经验时，可参考表4-2。 3.侧阻力的深度效应 桩侧阻力有明显的深度效应 当桩端进入均匀持力层的深度小于临界深度时，其极限侧阻力随深度增加而增大； 当超过临界深度时，极限侧阻力基本不再增加，趋于一个常数

47 采用基于土为刚塑性假设的经典承载力理论分析，将桩视为宽度为 b（相当于桩径d），埋深为桩入土深度 的基础进行计算。
桩端阻力 采用基于土为刚塑性假设的经典承载力理论分析，将桩视为宽度为 b（相当于桩径d），埋深为桩入土深度 的基础进行计算。 、 太沙基极限承载力理论 、 ——桩的宽度或直径，mm； ——承载力系数，其值与土的内摩擦角有关； ——土的黏聚力，kPa； ——桩底标高处土中的竖向应力， kPa ——土的内摩擦角

48 5.端阻力的主要影响因素 主要取决于土的桩端土类别和土性。 粗粒土的比细粒土的大； 密实土的比松散土的大。 另一个重要影响因素是成桩工艺。 桩的极限端阻力标准值可参考表4-3。 6.端阻力的深度效应 桩端阻力有明显的深度效应 当桩端进入均匀持力层的深度小于临界深度时，其极限端阻力随深度基本上是线性增加； 当超过临界深度时，极限端阻力基本不再增加，趋于一个常数。

49 4.3.2 单桩竖向承载力特征值的确定 1.按单桩竖向静载荷试验法确定
静载荷试验既可在施工前进行，用以测定单桩的承载力；也可用于对施工后的工程桩进行检测。静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，其除了考虑到地基土的支承能力外，也计入了桩身材料强度对于承载力的影响。 2.按经验参数法确定 根据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 3.按静力触探法确定 静力触探与桩的静载荷试验虽有很大区别，但与桩打入土中的过程基本相似，所以可把静力触探近似看成是小尺寸打入桩的现场模拟试验，且由于其设备简单，自动化程度高等优点，被认为是一种很有发展前途的确定单桩承载力的方法。

50 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。
《建筑桩基技术规范》设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定： 1、设计等级为甲级的建筑桩基，应采用现场静载荷试验，并给合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定； 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；当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，仍应由现场静载试验确定； 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。 上述规定明确了静载试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。

51 1、静载荷试验 （1）试验装置及方法 加荷稳压部分、提供反力部分和沉降观测部分

52

53 锚桩 桁架法,2400吨 堆载

54 (2) 开始试验时间 在桩身材料强度达到设计要求的前提下，应满足以下以下时间要求： 预制桩在砂性土不少于7d；粉土、粘性土不少于15d；饱和软粘土不少于25d。 灌注桩在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行。 (3) 试桩数量 同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。工程总桩数在50根以内时不应少于2根。

55 (4) 加荷方法及终止加荷条件 a.分级加荷 ——施加在桩上的每一步荷载大约为预估荷载的1/10-1/8，且总的荷载至少加至拟定工作荷载的2倍。达到预定荷载后，开始逐渐卸载 b.稳定标准 ——在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm。

56 c.终止加荷 （1）当荷载-桩顶沉降曲线上有可判断极限承载力的陡降段，且桩顶的总沉降量超过40mm。 （2） ，且24小时尚未达到稳定。 （3）桩长25m以上的非嵌岩桩，-曲线呈缓变形时，桩顶的总沉降量大于60 mm -80mm，特殊情况下可按具体要求加载至桩顶沉降量超过80mm。 （4）已达到设计要求的最大加载量时。

57 (5)按试验成果确定极限承载力的实测值Qu
a.陡降型曲线——取曲线发生明显陡降的起始点对应的荷载值 b.缓变型曲线——取桩顶沉降为一定值所对应的荷载值 一般取 s0=40-60mm 对大直径桩 s0=( )d 细长桩(l/d>80) s0=60-80mm 如 且24小时尚未达到稳定时， 取 所对应的荷载值

58 取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值为Qu。

59 (6)极限承载力标准值Quk的确定 c、当Sn≤0.15时，取Quk= Qum 当Sn＞0.15时，取Quk= λQum
a、对试验数据进行统计，计算出平均值Qum b、确定试验结果的离散程度Sn c、当Sn≤0.15时，取Quk= Qum 当Sn＞0.15时，取Quk= λQum λ为折减系数 ，可查表

60 (7)单桩竖向承载力特征值Ra的确定 计算参加统计的极限承载力的平均值，当满足其极差不超过平均值的30%，可取其平均值为单桩竖向极限承载力
；当极差超过平均值的30%，增加桩数分析原因，对桩数为3根及3根以下的柱下桩台，取其最小值为

61 2、按经验参数法确定单桩竖向承载力特征值 1）一般预制桩及直径d<800 mm的灌注桩： 2）桩径d≥800 mm的大直径灌注桩
——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值 ——桩径d=800 mm时的极限端阻力标准值 ——分别为大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数 ——桩身周长

62 3）钢管桩 ——桩端土塞效应系数， 对于闭口钢管桩 对于敞口钢管桩 <5时， ——桩端进入持力层深度； ≥5时， d——钢管桩外径 当

63 4）敞口预应力混凝土空心桩 ——空心桩桩端净面积 管桩： 空心方桩： ——空心桩敞口面积 d、b——空心桩外径、边长； ——空心桩内径。

64 3.按静力触探法确定 1）单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩 2） 双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩 当 时 当 时

65 5）嵌岩桩 ——分别为土的总极限侧阻力、嵌岩段总极限阻力 ——岩石饱和单轴抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值；
——嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩深径比 岩石软硬程度和成桩工艺有关

66 4.3.3 桩侧负摩阻力 1.负摩阻力概念 2.负摩阻力分布特征 3.消除或减小负摩阻力的工程措施

67 1. 负摩阻力的概念 负摩阻力：桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因而产生大于基桩的沉降,桩侧土相对于桩产生向下的位移，此时土体对桩产生向下的摩阻力，称为负摩阻力。 条 件：桩周围的土体下沉必须大于桩的沉降 危 害：降低桩的承载力，增大位移

68 2. 负摩阻力产生的原因 桩侧土层的大面积地下水位下降使土层产生固结下沉； 桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩；
桩侧有较厚的欠固结土层或新填土，因固结产生下沉； 在饱和软土中打下密集的桩群，产生超孔隙水压力，随后因超孔隙水压力消散而重新固结引起桩侧土体下沉； 位于湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层的桩，因黄土湿陷、冻土融化或受地震或其他动力荷载作用而液化的土因重新固结引起的下沉。 负摩阻力的大小受着多种因素的影响，如桩周土与桩端土的强度、土的固结历史、地面荷载、桩的类型及设置方法、地下水位变化以及历时等。

69 2.负摩阻力分布特征

70 须先确定中性点的位置和负摩阻力的强度大小。
1、单桩负摩阻力的计算 须先确定中性点的位置和负摩阻力的强度大小。 中性点—— 在桩的某一深度以上，桩受负摩阻力作用；在深度以下，土对桩产生正摩阻力。桩土之间不产生相对位移的截面位置，称为中性点 桩侧负摩阻力的发生，将使桩侧土的部分重力和地面荷载通过负摩阻力传递给桩，因此，桩的负摩阻力非但不能成为桩承载力的一部分，反而相当于是施加于桩上的外荷载，这就必然导致桩的承载力相对降低、桩基础沉降加大

71 ④随桩身荷载及沉降的增加，ln逐渐减小。
1）中性点的确定 影响中性点深度ln的因素主要有： ①桩端持力层刚度； ②桩周土的变形性质和应力历史； ③沉桩后的外部条件变化情况； ④随桩身荷载及沉降的增加，ln逐渐减小。 表4-10

72 2）桩侧负摩阻力标准值 （1）有效应力法 桩周负摩阻力大小与桩侧土层的有效应力有关。 —桩周第i层土平均竖向有效应力。 —桩周土负摩阻力系数
当填土、自重湿陷性黄土、欠固结土产生固结和地下水降低时： 当地面分布大面积荷载时：

73 （2）根据土的类别，按经验公式计算 对于软土和中等强度粘土，可按K.太沙基下式估算： 砂类土 ——土的不排水抗剪强度，kPa；
——桩周第i层土经钻杆长度修正后的平均标准贯入试验击数。

74 （3）下拉荷载的计算 ——下拉荷载，即中性点深度范围内负摩阻力的累计值； u——桩的周长，m； li——中性点以上各土层的厚度，m。

75 3.消除或减小负摩阻力的工程措施 1）减少相对位移
（1）地基处理法： 对于松散填土、欠固结土层，采用预固结法、强夯法等；对于湿陷性黄土采用浸水、强夯等方法消除湿陷。 （2）双重套管法：在桩外侧设置套管，用套管承受负摩阻力 （3）设置桩法： 在群桩周围设置一排桩，承受负摩阻力。 （4）其他方法： 在饱和软土地区，可选非挤土桩或部分挤土桩，对挤土型桩，可适当增加桩距，选择合理的打桩流程，控制沉桩速率及打桩根数，打桩后休止一段时间后再施工基础及上部结构；对于周边有大面积抽吸地下水或降水情况时，采取回灌法 2）减少摩阻力系数 （1）桩侧涂层法： 在桩侧涂沥青或其他化合物 （2）预钻孔法： 在桩位预钻孔，插入桩，在桩周围灌入膨润土混合浆，适用于黏性土地层。

76 4.3.4 桩的抗拔承载力确定 主要承受竖向抗拔荷载的桩称竖向抗拔桩。
某些建筑物，如海洋建筑物、高耸的烟囱，高压输电铁塔、受巨大浮托力的地下建筑物，特殊土如膨胀土和冻土上的建筑物等，它们所受的荷载往往会使其下的桩基中的某部分受到上拔力的作用。 桩的抗拔承载力主要取决于桩身材料强度及桩与土之间的抗拔侧阻力和桩身自重。

77 1.单桩抗拔静载试验 对于甲级和乙级建筑桩基，单桩抗拔极限承载力应通过现场单桩抗拔静载荷试验确定 1）慢速维持荷载法 2）等时间间隔法 3）连续上拔法 4）循环加载法

78 无当地经验时，群桩基础及丙级建筑桩基，基桩的抗拔极限载力取值可按下列规定计算 群桩呈非整体破坏时
2.经验公式法 无当地经验时，群桩基础及丙级建筑桩基，基桩的抗拔极限载力取值可按下列规定计算 群桩呈非整体破坏时 群桩呈整体破坏时 = ——基桩拔力 ——抗拔系数 ——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数 ——基桩自重

79 4.4 桩的水平承载力确定 4.4.1 水平荷载作用下单桩的工作性状 4.4.2 水平受荷桩的理论计算 4.4.3 单桩水平静载荷试验
4.4.4 单桩水平承载力特征值的确定

80 作用于桩顶的水平荷载的种类包括： （1）长期作用的水平荷载。 （2）反复作用的水平荷载。 （3）地震作用产生的水平荷载。
建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主，也可能承受一定的水平荷载，如风荷载、地震荷载、机械制动荷载、输电线路或锚索拉力等；挡土墙、水闸、码头和桥梁工程中的桩基等主要承受水平荷载，如土压力、水压力等；当水平荷载所占比例较大时，还必须对桩基的水平承载力进行验算。 （1）长期作用的水平荷载。 （2）反复作用的水平荷载。 （3）地震作用产生的水平荷载。

81 4.4.1 水平荷载下桩的工作性状 满足如下要求之一，就达到了单桩水平极限承载力： （1）桩周土丧失稳定。
水平荷载下桩的工作性状 满足如下要求之一，就达到了单桩水平极限承载力： （1）桩周土丧失稳定。 （2）桩身发生断裂破坏。（低配筋率的灌注桩常是桩身首先出现裂缝，然后断裂破坏） （3）建筑物因桩顶水平位移过大而影响正常使用。 （桩顶水平位移不大于10mm，而对水平位移敏感的建筑物，则不应大于6mm）。

82 4.4.1 水平荷载下桩的工作性状 （1）刚性桩:当桩很短或桩周土很软弱时，桩、土的相对 刚度很大。
水平荷载下桩的工作性状 （1）刚性桩:当桩很短或桩周土很软弱时，桩、土的相对 刚度很大。 破坏一般只发生于桩周土中，桩体本身不发生破坏。

83 （2）弹性桩 桩、土相对刚度较低，在水平荷载作用下桩身发生挠曲变形。
当桩周土失去稳定、或桩身最大弯矩处出现塑性屈服、或桩的水平位移过大时，弹性桩趋于破坏。

84 水平荷载下桩的工作性状取决于桩-土之间的相互作用
图4.13 竖直桩受水平力 (a)短桩；(b)长桩 桩的水平承载力 长桩：由桩的水平位移和桩身弯矩所控制 短桩：则为水平位移和倾斜控制

85 单桩水平承载力的确定原则： 单桩水平承载力的大小主要取决于桩身的强度、刚度、桩周土的性质、桩的入土深度以及桩顶的约束条件等因素。 确定单桩水平承载力的途径有两个：一个是通过水平静载荷试验，另一个是通过理论计算，二者以前者更为可靠。

86 4.4.2 水平受荷桩的理论计算 1.基本假定 文克勒假定 b0——桩的计算宽度，取值按表4-14； x——水平位移； m
kh——土的水平抗力系数（或称水平基床系数或地基系数），kN／m3

87 2.单桩的挠曲微分方程 图4.15 单桩内力与变位曲线 (a)挠曲 分布；(b)弯矩M分布； (c)剪力V分布；(d)水平抗力p分布

88 求解式（4-22）时，注意到材料力学中的挠度 转角 、弯矩M和剪力V之间的微分关系，利用幂级数积分后，可得桩身各截面的内力、变形以及沿桩身抗力的简捷算法表达式

89 3.桩身最大弯矩及其位置

90 4.4.3单桩水平静载荷试验 1.试验装置 2.加荷方法 3.终止加荷条件 4.资料整理 5.水平临界荷载与极限荷载

91 1.试验装置

92 2.加荷方式 （1）承受反复水平荷载的桩基，常采用单向多循环加卸载方式。 每次的荷载增量为预估水平极限承载力的1/10 ～1/15 ； 每次加载4min，卸载2min； 或加卸载各维持10min。

93 每级的荷载为预估水平极限承载力的1/10 ～1/15 ；
（2）承受长期水平荷载的桩基，采用分级连续加载方式。 每级的荷载为预估水平极限承载力的1/10 ～1/15 ； 每次加一级，加载10min或稳定后再加下一级，直至达卸荷条件止。

94 3.终止加荷条件 （1）桩身已断裂； （2）桩侧地表出现明显裂缝或隆起； （3）桩顶水平位移超过30-40mm （软土取40mm）； （4）所加的水平荷载已超过按下述方法所确定的极限荷载。

95 4.资料整理 由试验资料可整理绘制各种曲线： （1）桩顶水平荷载—时间—桩顶水平位移曲线； （2）水平荷载—位移梯度曲线；
（3）水平荷载—位移曲线； （4）水平荷载—最大弯矩截面钢筋应力曲线。

96 5.确定临界荷载和极限荷载 （1）临界荷载：相当于桩身开裂、受拉区混凝土退出工作时的桩顶水平荷载。 （2）极限荷载(也称单桩水平极限承载力)：相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶水平荷载。

97

98

99

100 4.4.4 单桩水平承载力特征值确定 确定单桩水平承载力特征值的方法有两种： 1.水平静载荷试验； 2.理论计算。

101 1.水平静载荷试验确定单桩水平承载力特征值 （1）对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验（慢速维持荷载法）。

102 对水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm时所对应荷载的75%为单桩水平承载力的特征值。
1.水平静载荷试验确定单桩水平承载力特征值 （2）对钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身配筋率≥0.65%的灌注桩，根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm时所对应荷载的75%为单桩水平承载力的特征值。 对水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm时所对应荷载的75%为单桩水平承载力的特征值。

103 （3）对桩身配筋率＜ 0.65%的灌注桩，取水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力的特征值。
1.水平静载荷试验确定单桩水平承载力特征值 （3）对桩身配筋率＜ 0.65%的灌注桩，取水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力的特征值。

104 （1）对桩身配筋率＜0.65%的灌注桩，可采用下列公式计算：
2.理论计算 （缺少单桩水平静载试验资料时用于估算单桩水平承载力的特征值） （1）对桩身配筋率＜0.65%的灌注桩，可采用下列公式计算：

105 2.理论计算 （2）对钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身配筋率≥0.65%的灌注桩，可采用下列公式计算：

106 7.验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时，应将上述方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80；
8.验算地震作用桩基的水平承载力时，宜将按上述方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。 9.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：

107 4.5.1 构造要求 4.5 桩身结构设计 4.5.2 桩身承载力验算 1.灌注桩 2.混凝土预制桩 1.受压桩 2.抗拔桩
3.受水平作用桩 4.预制桩吊运和锤击验算

108 4.5.1 构造要求 1.灌注桩 1）配筋率 2）配筋长度 3）对于受水平荷载的桩，主筋 4）箍筋 5）桩身混凝土及混凝土保护层厚度
2.混凝土预制桩 1）截面 2）混凝土强度等级 3）桩身配筋 4）分节长度 5）桩尖

109 灌注桩钢筋： 主筋为6～10根 φ12～14， ρmin ≥0.2%~0.65%，小直径桩取大值。 箍筋直径：6~8㎜，间距：200~300㎜，宜采用螺旋式箍筋，受水平荷载较大的桩基，桩顶3~5d范围箍筋适当加密。当钢筋笼长度超过4m，应每隔2m左右设一道φ12~18焊接加劲箍筋。 主筋混凝土保护层应≥35㎜,水下灌注混凝土≥50㎜ 。

110 配筋长度要求： 1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定． 2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时．配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层。 3）坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋； 4）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。

111 2.桩混凝土等级、配筋要求 （1）桩混凝土等级 预制桩的混凝土强度等级不应低于C30； 灌注桩不应低于C20； 预应力混凝土桩不应低于C40。

112 （2）桩配筋要求——桩的主筋应经计算确定。
预制桩钢筋：主筋（纵向）应按计算确定并根据断面的大小及形状选用4～8根直径为14～25㎜的钢筋。最小配筋率 ： 打入式预制桩：ρmin≥0.8%，一般可为1%左右。 静压法沉桩的预制桩： ρmin≥0.6% ； 主筋混凝土保护层应≥30㎜。

113 箍筋直径：6～8㎜，间距≤200㎜，在桩尖和桩顶处应适当加密（如图所示）；用打入法沉桩时，桩顶2~3d范围箍筋应加密。直接受到锤击的桩顶应设置三层

114 4.5.2 桩身承载力验算 1.受压桩 1）当桩顶以下5d范围内桩身箍筋间距不大于100mm且符合相关构造要求的，才考虑纵向主筋对桩身受压承载力的作用 2）当桩身配筋不满足上述要求时

115 2.抗拔桩 抗拔桩的裂缝控制计算 一级裂缝控制 二级裂缝控制 标准组合 准永久组合 三级裂缝控制

116 3.受水平作用桩 桩身受弯承载力和受剪承载力的验算 1）对于桩顶固端的桩，应验算桩顶正截面弯矩； 对于桩顶自由或铰接的桩，应验算桩身最大弯矩截面处的正截面弯矩； 2）应验算桩顶斜截面的受剪承载力； 3）桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算； 4）桩身正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力； 5）当考虑地震作用验算桩身正截面受弯和斜截面受剪承载力时，对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。

117 σp ＝ 4.预制桩吊运和锤击验算 预制桩吊运时单吊点和双吊点的设置，应按吊点（或支点）跨间正弯矩与吊点处的负弯矩相等的原则进行布置。
考虑预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响，计算吊运弯矩和吊运拉力时，可将桩身重力乘以1.5的动力系数 最大锤击压应力 σp ＝

118 预制桩的弯矩一般与桩的起吊、运输、锤击过程中的各种强度验算有关。
预制桩的吊点位置和弯矩图 （a）双点起吊； （b）单点起吊 0.207L L M 1 2 = 0.0214 kqL （a） 0.293L 0.0429 （b） 预制桩施工阶段验算： 预制桩的弯矩一般与桩的起吊、运输、锤击过程中的各种强度验算有关。 桩长在20m以下者，起吊时采用双点起吊；在打桩架龙门吊立时，采用单点吊。

119 吊点位置应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定。如图所示，式中的q为桩单位长度的重力。K=1.3。
预制桩的吊点位置和弯矩图 （a）双点起吊； （b）单点起吊 0.207L L M 1 2 = 0.0214 kqL （a） 0.293L 0.0429 （b） 预制桩施工阶段验算： 吊点位置应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定。如图所示，式中的q为桩单位长度的重力。K=1.3。 捶击振动验算：详见桩基规范。

120 混凝土预制桩

121 4.6 群桩基础设计 4.6.1 收集设计资料 4.6.2 桩型的选择 4.6.3 桩长和截面尺寸的选择 4.6.4 桩数的确定及桩位布置
4.6.5 承台设计 4.6.6 桩基础承载力验算 4.6.7 桩基沉降验算

122 桩基础设计步骤 场地勘察 提出勘察报告 确定桩基持力层 确定桩型、截面尺寸、构造 确定单桩承载力 确定桩数和布桩 不 满 足
拟定承台尺寸和埋深 承台验算 （桩基强度、软弱下卧层强度、沉降验算） 确定承台尺寸、配筋；单桩设计 编制施工说明、绘施工图

123 4.6.1 收集设计资料 1.岩土工程勘察文件 2.建筑场地与环境条件有关的资料 3.建筑物的有关资料 4.施工条件的有关资料

124 1、选定桩型、桩长和截面尺寸 ①桩型的选择：针对土层情况，考虑施工条件、设备和技术以及材料供应和造价等因素，决定采用端承桩还是摩擦桩、挤土桩还是非挤土桩、钢桩还是混凝土桩等，最终可通过综合经济技术比较确定。 ②桩截面的选择：桩顶荷载大小与当地施工机具及建筑经验确定

125 桩型的选择 桩类型 建筑物类型 地层条件 施工条件 预制桩
重要的有纪念性的大型公共建筑或高层住宅；对基础沉降有严格要求的工业与民用建筑物和构筑物 表层土质及厚度不均匀；地下水位浅、有缩孔现象；在一定深度内有可利用的较好的持力层；上部无难以穿越的硬夹层。 场地空旷，邻近无危险建筑，没有对噪声、振动及侧向挤压等限制。 灌注桩 一般高层建筑及多层建筑 可供利用的桩端持力层起伏较大或持力层以上有不易穿透的硬夹层；无缩孔现象。 ①要求有一定的场地，供施工机械装卸与运输； ②施工时能解决出土堆放的问题； ③地下无障碍物 扩底短桩 一般6层以下建筑 表土较差，填土厚度在4~6m以下有可供利用的一般第四纪土，而硬层及地下水位都比较深。 大直径桩 重要的大型公共建筑或高层住宅，对基础沉降有严格要求的工业与民用建筑物和构筑物 表层土质及厚度不均匀，水位较深，不缩孔，在一定深度内有较好的持力层。 如采用机械成孔要求有一定的场地，供施工机械装卸与运输；如采用人工成孔，应具有充分的安全及质量保障措施

126 ③桩长的选择：主要取决于持力层的选择。应选择较硬土层作为桩端持力层。
桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、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，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。 当持力层较厚且施工条件允许时，桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土可选择2～6d，砂土和碎石类土，可选择3～10d 。

127 偏心荷载作用时，在轴心荷载计算出桩数基础上按偏心程度增加10%--20%。
桩数的确定和布桩 (1)中心荷载 (2)偏心荷载 偏心荷载作用时，在轴心荷载计算出桩数基础上按偏心程度增加10%--20%。 =1.1~1.2

128 桩的中心距 桩的间距过大，承台体积增加，造价增加，有时基础间的空间不允许； 桩的间距过小，桩的承载能力不能充分发挥，且给施工带来较大困难。
一般情况下： 具体见表 大面积桩群，桩的最小中心距还应适当加大。

129 桩的中心距 土类与成桩工艺 排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基 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+2.0m（当D>2m） 1.5 D或D+1.5m（当D>2m） 沉管夯扩、钻孔挤扩桩 2.2D且4.0d 2.0D且3.5d 2.5D且4.5d

130 桩的平面布置一般原则 1.当承台承受偏心作用时，应增加桩基横截面的惯性矩，对群桩基础，宜采用外密内疏的布置方式；
2.桩基中各桩受力应比较均匀，布桩时应尽可能使上部荷载的中心与群桩的横截面形心重合或接近；

131 桩的平面布置 桩在平面内可布置成方形或矩形、三角形和梅花形，条形基础下的桩，可采用单排或双排布置。
为了使桩基中各桩受力比较均匀，布置时应尽可能使上部荷载的重心与桩群的形心重合或接近。

132

133 对横墙下桩基，可在外纵墙之外设一至二根“探头”桩。 在有门洞口的墙下布桩应将桩设置在门洞的两侧。
外纵墙下 "探头"桩 架式承台 重墙下 桩

134 桩的平面布置实例

135 4.6.5 桩基承台设计 桩基承台设计内容： 构造； 计算：受弯、受冲切、受剪、局压承载力，
桩基承台设计 类型：柱下独立承台、柱下或墙下条形承台梁、筏板承台和箱形承台。 作用：是将桩联结成一个整体，并把建筑物的荷载传到桩上，因而承台应具有足够的强度、刚度。 桩基承台设计内容： 构造； 计算：受弯、受冲切、受剪、局压承载力，

136 桩基承台构造要求 1. 承台的平面尺寸和厚度： 厚度≥300㎜，宽度≥500㎜。
1. 承台的平面尺寸和厚度： 厚度≥300㎜，宽度≥500㎜。 平面尺寸：承台边缘至边桩中心距离不应小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分应≥150㎜，对于条形承台梁应≥75㎜。 筏形、箱形承台： 承台板厚度：宜≥250㎜，且板厚与计算区段最小跨度之比不宜小于1/20。

137 2. 混凝土：≥C20。 3. 钢筋保护层厚度：台底钢筋的混凝土保护层厚度宜≥70㎜。当有混凝土垫层时不应小于40㎜，

138 4. 钢筋配置： 承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，宜双向均匀配置，钢筋直径宜≥φ10，间距应满足100～200㎜；对于三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面3根钢筋相交围成的三角形，应位于柱截面范围以内[见图]。 承台梁的纵向主筋应≥φ12，架立筋≥φ10，箍筋直径≥φ6。 筏形、箱形承台配筋与筏基、箱基相同。

139 5.桩顶与承台的连接构造 桩顶嵌入长度：为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶应嵌入承台一定长度，对大直径桩宜≥100㎜；对中等直径桩宜≥50㎜。 桩顶主筋锚固长度：混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度宜≥30d（Ⅰ级）, ≥35d（Ⅱ、Ⅲ级）对于抗拔桩基应≥40d。

140 6. 承台之间的连接构造 单桩桩基承台宜在双向设置联系梁。 两桩桩基承台：宜在其短向设置联系梁。 有抗震要求的柱下独立承台：宜在双向设置联系梁。 联系梁顶面宜与承台顶位于同一标高，梁宽应≥250㎜，梁高可取承台中心距的1/10～1/15。 配筋：计算、构造。

141

142 d 7. 承台埋深： 应≥600㎜； 在季节性冻土等地区≥1000㎜。 保证承台周围填土质量、密实性。

143 柱下桩基独立承台 1. 受弯计算 （1）柱下多桩矩形承台 其破坏特征呈梁式破坏： 挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，承台在两个方向交替呈梁式承担荷载。最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。

144 多桩矩形承台计算截面取在柱边和承台高度变化处。

145 垂直于x、y轴方向计算截面弯矩设计值； 垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； 扣除承台和承台上土重设计值后 i 桩竖向净反力设计值；当不考虑承台效应时，则为第i 根桩的竖向总反力设计值。

146 （2）柱下三桩三角形承台 等边三角形承台破坏形式： 等腰三角形承台破坏形式：

147 柱下三桩三角形承台受弯计算 1)等边三桩承台： 式中：M—由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值；
s 1)等边三桩承台： 式中：M—由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯距设计值； Nmax—扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值; s—桩距; c—方柱边长，圆柱时c=0.866d(d为圆柱直径)。

148 2)等边三桩承台： 式中：M1、M2—分别由承台形心至承台两腰和底边距离范围内板带的弯距设计值；
s αs c2 c1 式中：M1、M2—分别由承台形心至承台两腰和底边距离范围内板带的弯距设计值； Nmax—扣除承合和其上填土自重后的三桩中相应于荷载效应基本 组合时的最大单桩竖向力设计值; s—长向桩距; α—短向桩距与长向桩距之比，当α小于0.5时，应按变截面两桩设计； c1、c2—分别垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。

149 柱下或墙下条形承台梁 柱下条形承台的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。当桩端持力层较硬且桩轴线不重合时，可视桩为不动支座，按连续梁计算。 墙下条形承台梁可按倒置的弹性地基梁计算弯矩和剪力。

150 2. 受冲切计算 破坏特征： 其破坏方式分为沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切（为柱冲切破坏锥体以外角桩对承台冲切作用）。
2. 受冲切计算 破坏特征： 若承台高度不足，或承台变阶处的高度不足，将会产生冲切破坏。 其破坏方式分为沿柱边的冲切和角桩对承台的冲切（为柱冲切破坏锥体以外角桩对承台冲切作用）。

151 柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于450，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或变阶处，下周位于相应的桩顶内边缘处。
F （1）柱对承台冲切的承载力 柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角大于或等于450，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或变阶处，下周位于相应的桩顶内边缘处。

152 （1）柱对承台冲切的承载力 F

153 ∑Ni—冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台和承台上土的自重）设计值之和。
F FL—扣除承台及其上填土自重，作用于冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值，冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处直相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹角不小于450； F—柱根部轴力设计值； ∑Ni—冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力（不计承台和承台上土的自重）设计值之和。

154 βhp--受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800㎜ 时，βhp取1.0；当h≥2000㎜时，βhp取0.9；其间按线性内插法取用。
ft--承台混凝土抗拉强度设计值；

155 h0----承台冲切破坏锥体的有效高度； β0x、β0y-- 冲切系数；
F h0----承台冲切破坏锥体的有效高度； β0x、β0y-- 冲切系数； λ—冲跨比，λ=a0/h0 （a0为冲跨,即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离；当 a0＜0.2h0时,取a0 =0.2h0；当a0＞ h0时，取 a0 =h0。λ满足0.2～1.0。

156 （2）角桩对承台的冲切 1）多桩矩形承台角桩的冲切承载力

157 c1、c2—角桩内边缘至承台外边缘水平距离。
λ1x 、λ1y—为角桩冲跨比取值范围 ； a1x、a1y—角桩内边缘引450线与冲切顶面相交点至角桩内边缘的距离；当柱底面或变阶出边线位于该450线以内时，则取柱边或变阶处边与桩内边缘的水平距离 c1、c2—角桩内边缘至承台外边缘水平距离。 h0----承台外边缘的有效高度；

158 2）三桩三角形承台角桩的冲切承载力 底部角桩： 顶部角桩：

159 c1、c2—角桩内边缘至承台外边缘水平距离。
λ11 、λ11—为角桩冲跨比： a11、a12—角桩内边缘引450线与冲切顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱底面处边线位于该450线以内时，则取柱边与桩内边缘的水平距离。 c1、c2—角桩内边缘至承台外边缘水平距离。

160 以上计算中：对于圆柱及圆桩，计算时应将截面换算成方柱或方桩，取换算柱或桩截面边宽 ：

161 3.受剪切计算 破坏特征：柱与桩边连线所形成的斜截面（图）。当柱（变阶处）外有多排桩形成多个剪切斜截面时，对每一个斜截面都要进行受剪承载力计算。

162 斜截面受剪承载力计算公式： V—扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；
βhs—受剪切承载力截面高度影响系数, βhs=（800/h0）1/4，当h0小于800mm时， h0取800mm， 当h0大于2000mm时，h0取2000mm

163 β—剪切系数； λ—计算截面的剪跨比， λx=ax/h0， λy=ay/h0。此处ax、ay为柱边或承台变阶处至x、y方向计算一排桩的桩边的水平距离，当λ＜0.3时，取λ=0.3；当λ＞3时取λ=3。 h0—计算宽度处的承台有效高度 b0—承台计算截面处的计算宽度。

164 阶梯形承台变阶处、锥形承台的计算宽度b0、有效高度h0的确定：
1）对于阶梯形承台应分别在变阶处（A1-A1，B1-B1）及柱边处（A2-A2，B2-B2）进行斜截面受剪计算（图）。

165 变阶处（A1-A1，B1-B1）斜截面受剪计算:

166 计算柱边截面（A2-A2，B2-B2）进行斜截面受剪计算。此时：

167 2）对于锥形承台应对A-A及B-B两个截面进行受剪承载力计算。此时
截面有效高度均为：h0 A-A截面： B-B截面：

168 4. 局部受压计算 当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。

169 4.6.6桩基础承载力验算 （1）桩顶荷载计算

170 竖向荷载下的群桩效应 群桩效应：在竖向荷载作用下，由于承台、土、桩的相互作用，群桩中各基桩的承载力和沉降性状往往与单独存在的单桩有显著差 异，这种现象叫群桩效应。 1、端承型群桩基础 土 群桩基础的承载力就等于各单桩承载力之和；群桩的沉降量也与单桩基本相同。 岩石

171 > 6d 2、摩擦型群桩基础 当桩数较少，桩距较大时，群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和；群桩的沉降量也与单桩基本相同。
当桩数较多，桩距较小时，群桩的沉降量比单桩时大的多。且群桩基础的承载力不等于各单桩承载力之和。

172 （2）基桩承载力验算 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，应取单桩竖向承载力特征值 。 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值： （1）上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）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）按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区； （4）软土地基的减沉复合疏桩基础

173 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值 不考虑地震作用时 考虑地震作用时
当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取

174 3. 桩基竖向承载力验算 （1） 桩顶作用效应计算 中心荷载作用（轴心受压）：
x FK+GK 承台底面 中心荷载作用（轴心受压）： 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； Gk----桩基承台及其上填土的自重标准值。

175 *** 桩顶作用效应均按荷载作用效应标准组合计算。
y MxK x FK+GK MyK HK 承台底面 xi xmax yi ymax 偏心竖向力作用下： 水平力作用下： x y xi xmax ymax yi *** 桩顶作用效应均按荷载作用效应标准组合计算。

176 当基桩承受较大水平力，或为高承台桩基时，桩顶作用效应的计算应考虑承台与基桩协同工作和土的弹性抗力。对烟囱、水塔、电视塔等高耸结构物桩基则常采用圆形或环形刚性承台，当基桩宜布置在直径不等的同心圆圆周上，且同一圆周上的桩距相等时，仍可按上式计算。

177 （2） 单桩承载力验算 中心荷载作用（轴心受压）桩基： 偏心荷载作用（偏心受压）桩基： 水平力作用下：

178 此桩受压力最大 偏心荷载作用（偏心受压）桩基： y x y x xi xmax yi ymax xi xmax ymax yi MxK
FK+GK MyK HK 承台底面 xi xmax yi ymax x y xi xmax ymax yi

179 考虑地震作用效应的桩基单桩承载力验算 地震震害调查表明，不论桩周土类别如何，基桩竖向承载力均可提高25%。 中心荷载作用（轴心受压）桩基： 偏心荷载作用（偏心受压）桩基：

180 对于主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩基，当同时满足下列条件时，计算桩顶作用效应时可不考虑地震作用：
（1）按《建筑抗震设计规范》规定可不进行天然地基和基础抗震承载力计算的建筑物； （2）不位于斜坡地带和地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物； （3）桩端及桩身周围无可液化土层； （4）承台周围无可液化土、淤泥、淤泥质土。 对位于8度和8度以上抗震设防区的高大建筑物低承台桩基，在计算各基桩的作用效应和桩身内力时，可考虑承台（包括地下墙体）与基桩的共同工作和土的弹性抗力作用。

181 4.软弱下卧层验算（S≤6d） 对于桩距不超过6d 的群桩基础，桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3 的软弱下卧层时。

182 5、考虑负摩阻力的承载力验算 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。 ①对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力： ②对于端承型基桩除满足上式要求外，尚需考虑下拉荷载： ③当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。

183 4.6.7 桩基沉降验算 桩基础沉降的计算范围 需要进行沉降计算 ： 地基基础设计等级为甲级建筑物的桩基。
体型复杂或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级建筑物桩基。 对沉降有严格要求的建筑物桩基。 摩擦型桩基。

184 不需要沉降计算的情况： 嵌岩桩、设计等级丙级建筑物桩基，对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基。吊车工作制级别A5级A5以下的单层工业厂房桩基（桩端下为密实土层）。

185 △计≤［△］ 1、砌体承重结构：由局部倾斜值控制； 2、框架结构、框架剪力墙结构：由沉降差控制； 3、多高层建筑、高耸结构：由倾斜值控制；
对不同的建筑结构类型应控制不同的地基特征变形值，使其不超过变形允许值。 △计≤［△］ 1、砌体承重结构：由局部倾斜值控制； 2、框架结构、框架剪力墙结构：由沉降差控制； 3、多高层建筑、高耸结构：由倾斜值控制； 4、必要时尚应控制沉降量。

186 对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基，可将群桩按假想实体深基础计算，其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。
等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论

187 1）桩基任一点最终沉降量可用角点法按下式计算
2）计算矩形桩基中点沉降时，桩基沉降量可按下式简化计算 3）桩基沉降计算深度应按应力比法确定

188 （1）实体深基础法（S ≦6d) ：该方法假定桩基如同天然地基上的实体深基础一样工作，按浅基础沉降计算方法进行估计。
此时基底附加压力应为桩底平面处的附加压力。 1）考虑扩散作用（荷载扩散法） —实体深基础自重。 A —实体深基础基底面积。

189 2）不考虑扩散作用（扣除桩群侧摩阻力法） —桩基承台自重及承台上土自重； —实体深基础桩及桩间土自重。
实体深基础底面以上各土层的加权平均重度

190 计算方法：单向压缩分层总和法： 地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理论．按实体深基础（s≤6d）或其他方法(包括明德林应力公式方法)计算：

191 3.单桩、单排桩、桩中心距大于6倍桩径的疏桩基础
（1）承台底地基土不分担荷载的桩基 （2）承台底地基土分担荷载的复合桩基 最终沉降计算深度Zn，按应力比法确定