桩基工程教学资料3Word文档格式.docx

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若桩身强度很高，破坏由桩侧土塑性挤出、桩的水平位移过大引起。

弹性长桩在水平荷载作用下的破坏同半刚性桩类似。

桩身发生挠曲变形，随着水平荷载的增大，桩周土的屈服区逐步向下扩展，桩身最大弯矩截面也因上部土抗力减小而向下部转移，一般柔性桩出现两个以上位移零点和弯矩零点。

32刚性短桩和弹性长桩的判别刚性短桩和弹性长桩的判别3.2.1桩土特征系数：

桩土特征系数：

K为地基反力系数沿深度的增长系数KN/m3/m;

为桩的计算宽度m；

桩材弹性模量（KN/m2）和截面惯性矩（m4）。

5pEITKb=pbEI3.2.2桩的换算长度：

桩的换算长度：

其中：

L为桩的入土深度。

桩顶自由时的桩体分类LhLTa=1.5h2.5h2.0h1.52.5h2.54h2.04h2.5h4h4h桩顶嵌固时的桩体分类5.0h5.2h0.2h25.25.0h45.2h40.2h25.2h4h4h现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示：

0pfbKKKbd=ggg（或）1110.6LbKbh-=+相互影响系数计算计算宽度换算名名称称符号符号基基础础形形状状形状换算系数Kf1.00.90.9受力换算系数K010.1dB-11b+11d+11B+11d+以上的计算方法比较复杂，理论和实践的根据也是不够的，因此国内有些规范建议简化计算。

A.圆形桩：

当d1m时，b1=0.9（1.5d+0.5）；

当d1m时，b1=0.9（d+1）。

方形桩：

当边宽b1m时，b1=1.5b+0.5；

当边宽1m时，b1=b+1。

B.而国外有些规范更为简单：

柱桩及桩身尺寸直径0.8m以下的灌注桩，b1=d+1（m）；

其余类型及截面尺寸的桩，b1=1.5d+0.5（m）。

3.3刚性短桩的极限平衡分析刚性短桩的极限平衡分析对水平承载桩的分析计算方法主要有：

地基反力系数法、弹性理论法、有限地基反力系数法、弹性理论法、有限元法和极限平衡法元法和极限平衡法，目前我国常用地基反力系数方法。

对于刚性短桩，有两种计算方法：

极限平衡法，又称极限地基反力法；

地基极限平衡法，又称极限地基反力法；

地基反力系数法。

反力系数法。

3.3.1粘性土中的短桩（a）桩的变位（b）反力分布（c）计算土反力简化（d）弯矩粘性土中的短桩粘性土中的短桩:

桩土变形特征系数：

1）、桩顶自由的短桩（）桩身最大弯矩点深度：

2）、桩顶嵌固的短桩1.5Lbmax11.51.59uuHLdLdCd=+=+（a）桩的变位（b）反力分布（c）弯矩桩顶嵌固短桩3.3.2砂土中的短桩（）最大水平力：

桩身最大弯矩值：

桩身最大弯矩点深度：

1.5Lb2max01102011（1.5）92（1.5）18（1.50.5）uuuuuuMHLdLCdLHHLdCdHLdL=+-鬃=+=+222000094（）2（）464.5（21.5）uuLLLLLLLHCdddddddd=+-+max11.51.59uuHLdLdCd=+=+2）、桩顶嵌固的短桩（）0.5Lb桩顶嵌固短桩32max3（）4.5（）2.2524uuLLMHdCdd=+=-3.3.2砂土中的短桩地面以下深度z处的土反力为：

231sin（45）1sin2poppczctggfff=+=+-砂土中的短桩（a）桩的变位（b）反力分布（c）计算土反力简化（d）弯矩1）桩顶自由的短桩（）故最大弯矩点深度：

2.0La10233（1/）upHLLCdLLg=+max0000233（1/）0.385（）1/uuLMHLLLLHLLL轾=+犏+犏臌=+2）桩顶嵌固的短桩（）2.0La砂土中桩顶嵌固短桩（a）桩的变位（b）反力分布（c）弯矩3axumpMMCdLg=最大弯矩发生在桩顶：

最大弯矩发生在桩顶：

3.3.3桩的位移极限平衡法求解刚性短桩的横向极限承载力、最大弯矩时，没有考虑地基的变形。

一般情抗下，假定粘性土中水平反力系数为常数（矩形），砂土中的桩水平反力系数随深度线性增加（三角形）。

计算结果如表所示：

粘性土中刚性短桩的地面处位移桩顶桩顶地面处位移地面处位移自由嵌固04（11.5）LHkdLL+0（0）HLkdL=Lb1.50.5桩土变形特征系数：

砂土中刚性短桩的地面处位移桩顶桩顶地面处位移地面处位移自由嵌固La2.02.0=4）、K法：

凹形抛物线常数,桩身第一挠曲零点以上抛物线变化，以下不随深度变化。

地基土水平反力系数分布图式弹性长桩受力示意图22224444（,）（）（,）（）（,）（）（,）0dQpzyqzdzdMQdzdMpzyqzdzdyMEIdzdyEIpzyqzdzdyEIpzydz=-=-=-=-+=主动桩的基本挠曲微分方程主动桩的基本挠曲微分方程:

3.4.2地基水平反力系数地基水平反力系数k的获得的获得地基土水平反力系数一般通过桩的横向荷载试验确定。

在无条件进行试验情况下，可以运用有关经验成果。

根据桩径大于30cm桩的横向荷载试验的曲线取对应的H0反算出K值，并与地面以下深度范围的标贯平均值N值和土的单轴抗压强度qu进行对比分析，有以下经验关系：

434310（/）51.510（/）uNkkNmkqkNm淮淮张氏法地基土水平反力系数K土类土类K（MN/m3）土类土类K（MN/m3）极软淤泥及粘土淤泥与软粘土填土饱和粘土可塑粘土硬塑粘土2.8-1414-2810-2020-3530-6050-90砂灰粘土松砂密砂粗砂砂卵石60-9015-3080-100100-150180-2403.5横向荷载下的承载力特性和群桩效应横向荷载下的承载力特性和群桩效应3.5.1横向荷载下灌注桩横向荷载下灌注桩1）破坏特征破坏特征对不同土质中的不同桩径的灌注桩，桩长在弹性范围内的大量横向荷载试验结果表明，桩的破坏都表现为桩身首弯破坏而丧失承载能力，桩侧土不显示明显的塑性挤出和失稳现象。

原因如下：

I.灌注桩的低配筋率0.306，桩身抗弯强度较低；

II.土体的体积压缩，桩侧土很难形成连续的滑动面；

III.随着桩侧上部土层的屈服，其土反力沿深度的发生重分布，即上部荷载维持常量，下部荷载逐渐增大，桩身内力分配也随之向下转移。

当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值：

桩顶（身）最大弯矩系数和桩顶水平位移系数桩顶约桩顶约束条件束条件桩的换桩的换算埋深算埋深铰接、自由4.03.53.02.82.62.40.7680.7500.7030.6750.6390.6012.4412.5022.7272.9053.1633.526固接4.03.53.02.82.62.40.9260.9340.9670.9901.0181.0450.9400.9701.0281.0551.0971.095MvxvMVXV3.5.2群桩基础群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定：

考虑地震作用且时：

hhhaRRh=/6asdhjrlhhhh=+20.0150.45120.10.11.9naisdnnh+骣琪桫=+2122oaCclhamxBhnnRh=gggggg3haxoahvxEIa=gg其他情况：

hirlbhhhhh=+12cbhupnnRh=ggg（）1CCBBm=+（）CcakpsPfAnAh=-桩顶约束效应系数注：

h为桩的入土长度rh换算深度换算深度2.42.62.83.03.54.0位移控制2.582.342.202.132.072.05强度控制1.441.571.711.822.002.0705mbEIa=地基土水平抗力系数的比例系数m值序号地基土类别预制桩、钢桩灌注桩m相应单桩在地面处水平位移（mm）m相应单桩在地面处水平位移（mm）1淤泥；

淤泥质土；

饱和湿陷性黄土24.5102.566122流塑（IL1）、软塑（0.750.9粉土；

松散粉细砂；

松散、稍密填土4.56.510614483可塑（0.25IL0.75）状黏性土、湿陷性黄土；

e=0.750.9粉土；

中密填土；

密实细砂；

6.010101435364硬塑（0IL0.25）、坚硬（IL0）状黏性土、湿陷性黄土；

e0.75粉土；

中密的中粗砂；

密实老填土10201035100255中密、密实砂砾、碎石类土1003001.53水平荷载下群桩效应水平荷载下群桩效应

（1）桩的相互影响：

通过土介质传递的桩与桩的相互影响主要表现为桩侧土水平反力系数的较低。

桩距越小，桩数越多，相互影响越显著。

沿荷载方向大于8d，垂直荷载方向大于2.5d情况下，不予折减。

日本公路桥规规范规定：

（2）嵌固影响：

基本上，群桩的嵌固效应导致群桩承载力提高。

（3）水平力在桩群中分配的不均匀性，逐排迭减。

（4）承台底部摩阻影响。

10.2（2.5/）kasdh=-3.5.3单排桩的概念与力的分配1）概念是指与水平外力H作用面相垂直的平面上，仅有一根或一排桩的桩基础。

2）力的分配单桩、单排桩及多排桩单桩、单排桩及多排桩单排桩的计算单排桩的计算3.5.4多排桩概念基力的分配1）概念是指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础（对单排桩作横桥向验算时也属此情况）。

2）力的分配不能直接应用上述公式计算各桩顶上的作用力，须应用结构力学方法另行计算。

3.5.5“m”法计算桩的内力和位移法计算桩的内力和位移1）计算参数m地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的水平静载试验确定，也可采用规范提供的经验值。

在应用时应注意以下事项:

（1）由于桩的水平荷载与位移关系是非线性的，即m值随荷载与位移增大而有所减小，因此，m值的确定要与桩的实际荷载相适应。

比例系数m的换算

（2）当基桩侧面由几种土层组成时，从地面或局部冲刷线起，应求得主要影响深度hm=2（d+1）米范围内的平均m值作为整个深度内的m值。

对于刚性桩，hm采用整个深度h。

当当hm深度内存在两层不同土时：

深度内存在两层不同土时：

当当hm深度内存在三层不同土时：

深度内存在三层不同土时：

21121222

（2）mmhmhhhmh+=2112122312332

（2）（22）mmhmhhhmhhhhmh+=（3）承台侧面地基土水平抗力系数CnCn=mhn（4）地基土竖向抗力系数C0、Cb和地基土竖向抗力系数