§3—3 单桩竖向承载力地确定.ppt

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1、§3—3单桩竖向承载力的确定一、桩的承载力分析单桩承载力——桩在外荷载作用下，不产生失稳或过大变形时所能承受的最大荷载。㈠　竖向承载力的组成QqS(QS)qP(QP)单桩承载力：极限状态时：（3-3-1）（3-3-2）Qs、Qp的发挥与桩土相对位移有关：★侧阻力的发挥所需位移相对较小（≤10mm）；★端阻力的发挥所需要的相对位移与桩端土性质和沉桩方法有关：Q/kNQsQpQS/mm0桩端为硬土层或岩层时，只要很小位移，桩端阻力就能充分发挥，且端阻力占承载力的绝大部分（端承桩）；桩端与桩侧土性质类似时，端阻力发挥需要相对位移值则很大（打入

2、桩为桩径的10%，钻孔桩30%）。（摩擦桩）一般摩擦桩，总是侧阻力先发挥出来，然后端阻力才逐渐发挥。结论：不同阶段侧阻力与端阻力二者的分担比不同。㈡桩的侧摩阻力qS⒈侧摩阻力影响因素⑴地基土性质：如，砂土中存在临界深度；粘性土的摩阻力有时效等。⑵桩体的材料、桩径和桩深；⑶沉桩方法：①打入预制桩（挤土作用）粘性土：有时效性（扰动、孔压）；砂土：挤密说明：桩的承载力与静置时间有关。因而桩基规范规定：单桩载荷试验，从成桩到开始试验，要有一定的间歇时间，砂qstqs土10天，粉土和一般粘性土15天，淤泥及淤泥质土25天。②钻孔预制桩及钻孔灌注桩

3、，因泥皮和应力松弛使qS下降。QqS(z)qPzdzLs0sp0NN0=QN(z)QSQP=NL0qSqS(z)zzz粘性土砂土0SSsSpS0S(z)N(z)N(z)+dN(z)qs(z)udzσx(z)(a)(b)(c)(d)(e)①桩顶竖向位移：轴力压缩变形桩端下沉量（3-3-3）⒉侧摩阻力的大小和分布(对于打入式摩擦桩)若在不同桩截面埋设应力计，测出各截面的应力，作出轴力曲线（图（c））,发现当qs方向向上时，N(z)将随深度的增加而减少。②桩侧摩阻力设桩长L，横截面周长u，横截面面积A。在任意深度Z处取微分单元段dz，其受力分

4、析如图(a).据竖向平衡条件：即（荷载传递基本微分方程）（3-3-4）表明：任意深度的qs与该处的轴力变化率成正比，且方向相反。只要测得N(z)分布曲线，即可求出的qs大小及分布。③桩的竖向位移：桩端位移任意截面处（3-3-5）（3-3-6）（3-3-7）桩身弹性模量桩身压缩（材料力学）⒊桩端阻力qp对于摩擦桩：Qqsqsuqpqpu极限平衡地基破坏桩连续快速下沉⑴极限端阻力qpu的理论计算散体极限平衡理论——根据土体极限平衡微分方程，由已知的边界条件求解（数值解法）。假定滑动面法——极限承载力原理，假定滑动面形状，取滑动面包围的土体为

5、脱离体，按静力平衡条件求出极限荷载。常用太沙基型和梅耶霍夫型滑动面：桩太沙基梅耶霍夫型Z太沙基解：(1)很难达到整体破坏(2)端承力与深度有关(3)存在临界深度b很小饱和粘土（φu=0，Nq=1.0）砂土（c=0）（3-3-8）⑵端阻力的深度效应由公式（3-3-8）可知，qp随桩端埋深Z的增加而线性增加，但许多试验结果表明，桩端阻力有深度效应，即存在一个临界深度hcr0qpuzhcr均匀介质≤hcr时，线性增加＞hcr时，增加不明显或为常数多层介质桩端持力层也存在临界深度，但二、单桩承载力的确定方法㈠竖向承载力单桩承载力取决于土对桩的阻

6、力（支撑力）桩身材料强度（端承桩、超长桩、桩身缺陷）⒈按桩身材料强度确定按轴向受压杆件，取纵向弯曲稳定系数φ=1.0则混凝土桩钢筋混凝土桩承载力设计值混凝土抗压强度设计值桩截面面积钢筋截面积钢筋抗压强度设计值（3-3-9）（3-3-10）⒉按土对桩的阻力确定⑴静力载荷试验法（拟静力法）单桩静载荷试验Q——S曲线单桩承载力试验方法曲线类型取值方法堆载反力法锚桩反力梁法锚桩桁架法,2400吨Q0①通过Q－S曲线确定单桩极限承载力的方法Ⅰ对于陡降曲线：曲线明显陡降的起始点（s-lgt曲线及其它辅助方法）Ⅱ对于缓降曲线，取40－60mm沉降对应

7、的荷载Ⅲ对于大直径桩，(0.03-0.06)D（桩径）Ⅳ对于细长桩（l/d＞80）：取60－80mm沉降对应的荷载陡降型缓降型SQuQuSb②单桩竖向极限承载力标准值Quk:试验桩数n不小于总桩数N的1%，且一般不小于3根，N≤50时，n不少于2根。极限承载力平均值：令（i=1,2,3,……n）ai的标准差当σn≤0.15时，取Quk=Qu当σn＞0.15时，取Quk=λQu，λ为折减系数（查规范表C-5）（3-3-11）（3-3-12）③单桩承载力设计值R：当桩基一个承台下的总桩数N承≤3根时，——桩侧阻、端阻综合抗力分项系数，=1.

8、6当N承＞3根时，若为摩擦桩，应考虑群桩效应、桩、土、承台共同工作问题（群桩计算）适用条件：这种方法适用于一级和部分二级建筑物。⑵静力触探法静力触探试验与打入土中的桩尤其是静压桩的过程非常相似，所以可把静探