樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算-第四章

1、1 / 40第四章 樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算1本章的核心及分析方法本節(jié)將介紹考慮樁與樁側(cè)土共同抵抗外荷載作用時樁身的內(nèi)力計算，從而解決樁的強度問題。重點是樁受橫軸向力時的內(nèi)力計算問題。樁在橫軸向荷載作用下樁身的內(nèi)力和位移計算，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多方法。目前較為普遍的是樁側(cè)土采用文克爾假定，通過求解撓曲微分方程，再結(jié)合力的平衡條件，求出樁各部位的內(nèi)力和位移，該方法稱為彈性地基梁法。以文克爾假定為基礎(chǔ)的彈性地基梁法從土力學(xué)觀點看是不夠嚴(yán)密的，但其基本概念明確，方法簡單，所得結(jié)果一般較安全，在國內(nèi)外工程界得到廣泛應(yīng)用。我國公路、鐵路在樁基礎(chǔ)的設(shè)計中常用的“m”法、就屬此種方法，本節(jié)將主要介紹“m”法。2學(xué)習(xí)

2、要求 本章應(yīng)掌握樁單樁按樁身材料強度確定樁的承載力的方法， “”法計算單樁m內(nèi)力的各種計算參數(shù)的使用方法，多排樁的主要計算參數(shù)及其各自的含義。掌握承臺計算方法,群樁設(shè)計的要點及注意事項,了解樁基設(shè)計的一般程序及步驟。本?？粕鶓?yīng)能獨立完成單排樁和多排樁的課程設(shè)計。第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計算一、基本概念（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律1土抗力的概念及定義式（1）概念樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下產(chǎn)生位移及轉(zhuǎn)角，使樁擠壓樁側(cè)土體，樁側(cè)土必然對樁產(chǎn)生一橫向土抗力，它起抵抗外zx力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)的作用。土的這種作用力稱為土的彈性抗力。（2）定義式 z

3、zxCx（4-1）式中： 橫向土抗力，kN/m2；zx 地基系數(shù)，kN/m3；C 深度 Z 處樁的橫向位移，m。zx 2影響土抗力的因素（1）土體性質(zhì)（2）樁身剛度（3）樁的入土深度（4）樁的截面形狀（5）樁距及荷載等因素 3地基系數(shù)的概念及確定方法 （1）概念地基系數(shù) C 表示單位面積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時所需施加的力，單位為 kN/m3或 MN/m3。（2）確定方法地基系數(shù)大小與地基土的類別、物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。地基系數(shù) C 值是通過對試樁在不同類別土質(zhì)及不同深度進(jìn)行實測及zx后反算得到。大量的試驗表明,地基系數(shù) C 值不僅與土的類別及其性質(zhì)有關(guān)，zx而且也隨著深度而變化。由于實測的客

4、觀條件和分析方法不盡相同等原因，所采用的 C 值隨深度的分布規(guī)律也各有不同。常采用的地基系數(shù)分布規(guī)律有圖下所示的幾種形式，因此也就產(chǎn)生了與之相應(yīng)的基樁內(nèi)力和位移的計算方法。圖 4-1 地基系數(shù)變化規(guī)律現(xiàn)將樁的幾種有代表性的彈性地基梁計算方法概括在表下中。 樁的幾種典型的彈性地基梁法 表 4-1計算方法圖 號地基系數(shù)隨深度分布地基系數(shù) C 表達(dá)式說 明m 法4-50a）與深度成正比C=mZm 為地基土比例系數(shù)K 法4-50b）樁身第一撓曲零點以上拋物線變化，以下不隨深度變化C=KK 為常數(shù)C 值法4-50c）與深度呈拋物線變化C=cZ0.5c 為地基土比例系數(shù)張有齡法4-50d）沿深度均勻分布C

5、=K0K0為常數(shù)上述的四種方法各自假定的地基系數(shù)隨深度分布規(guī)律不同，其計算結(jié)果是有差異的。實驗資料分析表明，宜根據(jù)土質(zhì)特性來選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?。（二）單樁、單排樁與多排樁（二）單樁、單排樁與多排樁1單排樁的概念與力的分配（1）概念是指與水平外力 H 作用面相垂直的平面上，僅有一根或一排樁的樁基礎(chǔ)。（2）力的分配對于單排樁，如下圖所示橋墩作縱向驗算時，若作用于承臺底面中心的荷載為 N、H、My ，當(dāng)在單排樁方向無偏心時，可以假定它是平均分布在各樁N上的，即 （4-2）nMMnHnNPyiii;Q式中：樁的根數(shù)。n當(dāng)豎向力 N 在單排樁方向有偏心距 e 時，如圖所示，即 Mx=Ne，因此每根樁上的

6、豎向作用力可按偏心受壓計算，即 圖 4-2 單樁、單排樁及多排樁 圖 4-3 單排樁的計算 （4-2）2iixiyyMnNP由于單樁及單排樁中每根樁樁頂作用力可按上述簡單公式計算，所以歸成一類。2多排樁概念基力的分配（1）概念是指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上樁的樁基礎(chǔ)（對單排樁作橫橋向驗算時也屬此情況） 。（2）力的分配不能直接應(yīng)用上述公式計算各樁頂上的作用力，須應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法另行計算。（三）樁的計算寬度（三）樁的計算寬度1定義計算樁的內(nèi)力與位移時不直接采用樁的設(shè)計寬度（直徑） ，而是換算成實際工作條件下相當(dāng)于矩形截面樁的寬度b1，b1稱為樁的計算寬度。2采用計算寬度的原因為了將空間受力簡

7、化為平面受力，并綜合考慮樁的截面形狀及多排樁樁間的相互遮蔽作用。3計算方法根據(jù)已有的試驗資料分析，現(xiàn)行規(guī)范認(rèn)為計算寬度的換算方法可用下式表示： （） （4-3）fKb 10KKbd或式中：（）與外力 H 作用方向相垂直平面上樁的邊長（寬度或直徑） ；bd或 形狀換算系數(shù)，即在受力方向?qū)⒏鞣N不同截面形狀的樁寬度乘fK以 ，換算為相當(dāng)于矩形截面寬度，其值見表；fK 受力換算系數(shù)，即考慮到實際樁側(cè)土在承受水平荷載時為空間受0K力 問題，簡化為平面受力時所采用的修正系數(shù)，其值見表； K各樁間的相互影響系數(shù)。如圖所示，當(dāng)水平力作用平面內(nèi)有多 根樁時，樁柱間會產(chǎn)生相互產(chǎn)生影響。為了考慮這一影響，可將樁的實

8、際寬度（直徑）乘以系數(shù) K，其值按下式?jīng)Q定：L10.6h1時 K=1.0； 當(dāng) L10.6h1時 計算寬度換算 表 4-2基 礎(chǔ) 形 狀名 稱符號圖 4-4 相互影響系數(shù)計算形狀換算系數(shù)Kf1.00.9Bd1 . 010.9受力換算系數(shù)K0b11d11B11d11 （4-116 . 01hLbbK4）式中：L1與外力作用方向平行的一排樁的樁間凈距（圖 3-53） ； h1地面或局部沖刷線以下樁柱的計算埋入深度，可按下式計算，但h1值不得大于樁的入土深度（） ，h1=3(d+1) m；h d樁的直徑，m； 根據(jù)與外力作用方向平行的所驗算的一排樁的樁數(shù)而定的系數(shù)。bn當(dāng)=1 時=1，當(dāng)=2 時=0

9、.6，當(dāng)=3 時=0.5，當(dāng)4 時=0.45。nbnbnbnb但樁基礎(chǔ)中每一排樁的計算總寬度不得大于（+1） ，當(dāng) nb1大于1nbB（+1）時，?。?1） 。為邊樁外側(cè)邊緣的距離。BBB當(dāng)樁基礎(chǔ)平面布置中，與外力作用方向平行的每排樁數(shù)不等，并且相鄰樁中心距（b+1）時，可按樁數(shù)最多一排樁計算其相互影響系數(shù) K 值，并且各樁可采用同一影響系數(shù)。為了不致使計算寬度發(fā)生重疊現(xiàn)象，要求以上綜合計算得出的 b12b。 以上的計算方法比較復(fù)雜，理論和實踐的根據(jù)也是不夠的，因此國內(nèi)有些規(guī)范建議簡化計算。圓形樁：當(dāng) d1m 時，b1=0.9（1.5d+0.5） ；當(dāng) d1m 時，b1=0.9（d+1） 。方

10、形樁：當(dāng)邊寬 b1m 時，b1=1.5b+0.5；當(dāng)邊寬1m 時，b1=b+1。而國外有些規(guī)范更為簡單：柱樁及樁身尺寸直徑 0.8m 以下的灌注樁，b1=d+1（m） ；其余類型及截面尺寸的樁，b1=1.5d+0.5（m） 。（四）剛性樁與彈性樁（四）剛性樁與彈性樁圖 4-5 比例系數(shù) m 的換算為計算方便起見，按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和彈性樁。1彈性樁當(dāng)樁的入土深度時，這時樁的相對剛度小，必須考慮樁的實際剛度，5 . 2h按彈性樁來計算。其中稱為樁的變形系數(shù)，51EImb2剛性樁當(dāng)樁的入土深度時，則樁的相對剛度較大，計算時認(rèn)為屬剛性樁， ha5 . 2二、 “m”法計算樁的內(nèi)力和

11、位移（一）計算參數(shù)（一）計算參數(shù)地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù) m 值宜通過樁的水平靜載試驗確定。但由于試驗費用、時間等原因，某些建筑物不一定進(jìn)行樁的水平靜載試驗，可采用規(guī)范提供的經(jīng)驗值如下表所示。 非巖石類土的比例系數(shù) m 值 序 號土 的 分 類m 或 m0（MN/m4）1 流塑粘性土 IL1、淤泥 352 軟塑粘性土 1IL0.5、粉砂 5103 硬塑粘性土 0.5IL0、細(xì)砂、中砂 10204 堅硬、半堅硬粘性土 IL0、粗砂 20305 礫砂、角礫、圓礫、碎石、卵石 30806 密實粗砂夾卵石，密實漂卵石 80120 在應(yīng)用上表時應(yīng)注意以下事項1由于樁的水平荷載與位移關(guān)系是非線性的，即

12、 m 值隨荷載與位移增大而有所減小，因此，m 值的確定要與樁的實際荷載相適應(yīng)。一般結(jié)構(gòu)在地面處最大位移不超過 10mm，對位移敏感的結(jié)構(gòu)、橋梁工程為 6mm。位移較大時，應(yīng)適當(dāng)降低表列 m 值。 2當(dāng)基樁側(cè)面由幾種土層組成時，從地面或局部沖刷線起，應(yīng)求得主要影響深度 hm=2（d+1）米范圍內(nèi)的平均 m 值作為整個深度內(nèi)的 m 值（見圖 4-5）對于剛性樁，hm采用整個深度 h。當(dāng) hm深度內(nèi)存在兩層不同土?xí)r： (4-5)22212211)2(mhhhhmhmm當(dāng) hm深度內(nèi)存在三層不同土?xí)r： （4-6）2332132212211)22()2(mhhhhhmhhhmhmm3承臺側(cè)面地基土水平抗

13、力系數(shù) Cn Cn=mhn （4-7）式中：m承臺埋深范圍內(nèi)地基土的水平抗力系數(shù)，MN/m4； hn承臺埋深，m。4地基土豎向抗力系數(shù) C0、Cb和地基土豎向抗力系數(shù)的比例系數(shù) m0（1）樁底面地基土豎向抗力系數(shù) C0 C0=m0h （4-8）式中：m0樁底面地基土豎向抗力系數(shù)的比例系數(shù)，kN/m4，近似取 m0=m； h樁的入土深度(m)，當(dāng) h 小于 10m 時，按 10m 計算。（2）承臺底地基土豎向抗力系數(shù) Cb Cb=m0hn （4-9）式中：hn承臺埋深(m)，當(dāng) hn小于 1m 時，按 1m 計算。 巖石地基豎向抗力系數(shù) C0 表 3-17單軸極限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 RC（MPa）C

14、0（MN/m3）12530015000注：當(dāng) RC為表列數(shù)值的中間值時，C0采用插入法確定。（二）符號規(guī)定（二）符號規(guī)定圖 4-7 xz、z、Mz、Qz的符號規(guī)定在公式推導(dǎo)和計算中，取 4-6 圖所示的坐標(biāo)系統(tǒng)，對力和位移的符號作如下規(guī)定：橫向位移順 x 軸正方向為正值；轉(zhuǎn)角逆時針方向為正值；彎矩當(dāng)左側(cè)纖維受拉時為正值；橫向力順 x 軸方向為正值，如 4-7 圖所示。圖 4-6 樁身受力圖示（三）樁的撓曲微分方程的建立及其解（三）樁的撓曲微分方程的建立及其解樁頂若與地面平齊（Z=0） ，且已知樁頂作用水平荷載及彎矩0QM0，此時樁將發(fā)生彈性撓曲，樁側(cè)土將產(chǎn)生橫向抗力zx，如圖 3-55 所示。

15、從材料力學(xué)中知道，梁的撓度與梁上分布荷載 q 之間的關(guān)系式，即梁的撓曲微分方程為 （4-9） qdZxdEI44式中：E、I分別為梁的彈性模量及截面慣矩。 因此可以得到樁的撓曲微分方程為 （4-10）1144bmZxbqdZxdEIzzx式中：E、I分別為樁的彈性模量及截面慣矩； 樁側(cè)土抗力，C 為地基系數(shù)；zxzzzxmZxCx 樁的計算寬度；1b 樁在深度處的橫向位移（即樁的撓度） 。zxz將上式整理可得0144zzZxEImbdZxd或 （4-0544zzZxadZxd11）式中：樁的變形系數(shù)或稱樁的特征值（1/m） ，51EImb其余符號意義同前。從樁的撓曲微分方程中不難看出，樁的橫向

16、位移與截面所在深度、樁的剛度（包括樁身材料和截面尺寸）以及樁周土的性質(zhì)等有關(guān)，是與樁土變形相關(guān)的系數(shù)。式（4-11）為四階線性變系數(shù)齊次常微分方程，在求解過程中注意運用材料力學(xué)中有關(guān)梁的撓度與轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力之間的關(guān)系，即zxzzMzQ （4-3322dZxdEIdZxdEIMdZdxzzzzzzQ12）就可用冪級數(shù)展開的方法求出樁撓曲微分方程的解（具體解法可參考有關(guān)專著）。若地面處即=0 處，樁的水平位移、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力分別以、Z0 x0和表示，則樁撓曲微分方程（式 4-11）的解即樁身任一截面的水平位移0M0Q的表達(dá)式為zx （4-1301201010DEICEIMBAxxzQ13）利用

17、式（4-13） ，對求導(dǎo)計算，并通過歸納整理后，便可求得樁身任截面的zx轉(zhuǎn)角圖 4-8 樁底抗力分析、彎矩及剪力的計算公式：zzMzQ （4-2302202020DEICEIMBAxzQ14） （4-33032030302DEICEIMBAxEIMZQ15） （4-43042040403DEICEIMBAxEIZQQ16）根據(jù)土抗力的基本假定，可求得樁側(cè)土抗力的計算公式：zzzxmZxCx （4-)(1301201010DEIaCEIaMBaAxmZmZxzzxQ17）以上公式（4-14） 、 （4-15） 、 （4-16） 、 （4-17）中，Ai、Bi、Ci、Di（i=14）為16 個無量

18、綱系數(shù)，根據(jù)不同的換算深度已將其制成表格, 由附表可查用。Zz 以上求算樁的內(nèi)力、位移和土抗力的式（4-13）（4-17）等五個基本公式中均含有、M0、這四個參數(shù)。其中 M0、可由已知的樁頂受力0 x00Q0Q情況確定，而另外兩個參數(shù)、則需根據(jù)樁底邊界條件確定。由于不同類型0 x0樁的樁底邊界條件不同，應(yīng)根據(jù)不同的邊界條件求解、。0 x0 摩擦樁、柱承樁在外荷作用下，樁底將產(chǎn)生轉(zhuǎn)角位移時，樁底的抗力情h況如圖 4-8 所示，與之相應(yīng)的樁底彎矩值為 hM0000dACxxxdNMAhAxh 000200ICdAxChAh式中：A0樁底面積； 樁底面積對其重心軸的慣性矩；0I 基底土的豎向地基系數(shù)

19、，。0ChmC00這是一個邊界條件。此外，由于忽略樁與樁底土之間的摩阻力，所以認(rèn)為=0，即為另一個邊界條件。hQ將= -及=0 分別代入式(4-15)、(4-16)中得hM00LChhQ)(43032030302DEICEIMBAxEIMhQ =00ICh=0)(43042040403DEICEIMBAxEIhQQ又 )(2302202020DEICEIMBAxhQ解以上聯(lián)立方程即得 （4-18）)(0002000200300BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ式中：、均為的函數(shù)，可以由、計算得到。0 xA0 xB0A0BziAiBiCiD對于h2.5 的摩擦樁或h3.5 的支承樁，幾乎為零

20、，此時這四個系數(shù)hM的計算公式可以簡化，已制成由值查用的表格，查看附錄或參考公路橋Z梁基礎(chǔ)規(guī)范 。 對于樁底嵌固于未風(fēng)化巖層內(nèi)有足夠的深度時，可根據(jù)樁底、等于hxh零這兩個邊界條件，聯(lián)立求解得 （4-19）00000200002000300BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ式中、也都是的函數(shù)，根據(jù)值制成表格，可查閱附00 xA00 xB00A00BZZ錄或有關(guān)規(guī)范。大量計算表明，4.0 時，樁身在地面處的位移、轉(zhuǎn)角與樁底邊界Z0 x0條件無關(guān)，因此4.0 時，嵌巖樁與摩擦樁（或支承樁）計算公式均可通用。Z求得、后，便可連同已知的、一起代入式（4-12）（4-17） ，0 x00M0Q從而求

21、得樁在地面以下任一深度的內(nèi)力、位移及樁側(cè)土抗力。（四）無量綱法（四）無量綱法(樁身在地面以下任一深度處的內(nèi)力和位移的簡捷計算方法) 按上述方法，用基本公式（4-14） 、 （4-15） 、 （4-16） 、 （4-17）計算、zx、，其計算工作量相當(dāng)繁重。當(dāng)樁的支承條件入土深度符合一定要zzMzQ求時,可利用比較簡捷計算方法來計算,即所謂的無量綱法。其主要特點一是利用邊界條件求 x0、時，系數(shù)采用簡化公式；二是因為、都是、00 x00Q的函數(shù)，代入基本公式整理后，無須再計算樁頂位移 x0、，而直接由已0M0知的、求得。0Q0M對于2.5 的摩擦樁、3.5 的柱承樁，將式（4-19）代入式（4-

22、hh14）（4-17）經(jīng)過整理歸納即可得 （4-xxzBEIMAEIx2030Q19a） （4-BEIMAEIz020Q19b） （4-mmzBMAM00Q19c） （4-QQQQBMAz0019d）對于2.5 的嵌巖樁，將式（4-18）分別代入式（4-14）（4-17） ，再經(jīng)ah整理得 （4-020030 xxzBEIMAEIxQ20a） （4-00020BEIMAEIzQ20b） （4-0000mmzBMAMQ20c） （4-0000QQQQBMAz20d） 式（4-19） 、 （4-20）即為樁在地面下位移及內(nèi)力的無量綱法計算公式，其中、及、AxAxBABmAmBQAQB0 xA0 x

23、B0A0B0mA0mB、為無量綱系數(shù)，均為h 和的函數(shù)，已將其制成表格供查用。本書摘0Q0QBZ錄了一部分，見附表 1附表 12。使用時，應(yīng)根據(jù)不同的樁底支承條件，選擇不同的計算公式，然后再按、查出相應(yīng)的無量綱系數(shù)，再將這些系數(shù)代hZ入式（4-19）或式（4-20） ，就可以求出所需的未知量。當(dāng)4 時，無論采用h哪一個公式及相應(yīng)的系數(shù)來計算，其計算結(jié)果都是接近的。由式（4-19）及（4-20）可簡捷地求得樁身各截面的水平位移、轉(zhuǎn)角、彎矩、剪力以及樁側(cè)土抗力。由此便可驗算樁身強度，決定配筋量，驗算樁側(cè)土抗力及其墩臺位移等。 （五）樁身最大彎矩位置（五）樁身最大彎矩位置和最大彎矩和最大彎矩的確定的

24、確定maxMZmaxM 樁身各截面處彎矩的計算，主要是檢驗樁的截面強度和配筋計算（關(guān)于zM配筋的具體計算方法，見結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材內(nèi)容） 。為此，要找出彎矩最大的截面所在的位置相應(yīng)的最大彎矩值，一般可將各深度處的 Mz值maxMZmaxMZ求出后繪制圖，即可從圖中求得。也可用數(shù)解法求得及值zMZ maxMZmaxM如下。 在最大彎矩截面處，其剪力等于零，因此=0 處的截面即為最大彎矩QZQ所在位置。maxMZ 由式（4-19d）令000QQQQBMAz則 （4-QQQQQQQQDABMCBAM000021）式中：CQ及 DQ也為與有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)4.0 時，可按附表 13 查得。CQZh或 DQ值

25、按式（4-21）求得后即可從附表 13 中求得相應(yīng)的值，因為ZZ為已知，所以最大彎矩所在的位置即可求得。51EImbmaxMZZ 由式（4-21）可得 （4-qCMDMQQQ0000Q或22）將式（4-22）代入（4-19）則得 （4-QQQQQQKCBAMKMBMADMMmmmmm000max000max23）式中：；mmmBDAKQQQCBAKmm由上式可知與為的函數(shù)，當(dāng)4.0 時，即可由附表 13 查出。mKQKZh綜上所述，由式（4-74）算出 CQ或 DQ，由附表 13 查出和（或） ，ZmKQK代入式（4-23）即可得最大彎矩值和所在位置。當(dāng)4.0 時，可maxMmaxMZh另查有

26、關(guān)設(shè)計手冊。 （六）樁頂位移的計算（六）樁頂位移的計算圖 4-9 所示的為置于非巖石地基中的樁，已知樁露出地面長，若樁頂為0l自由端，其上作用有圖 4-9 樁頂位移計算Q 及 M，頂端的位移可應(yīng)用疊加原理計算。設(shè)樁頂?shù)乃轿灰茷?，它?x由下列各項組成：樁在地面處的水平位移、地面處轉(zhuǎn)角所引起的樁頂?shù)乃? x0平位移、樁露出地面段作為懸臂梁樁頂在水平力 Q 作用下產(chǎn)生的水平位移00l以及在作用下產(chǎn)生的水平位移，即QxMmx （4-mxxlxxQ000124）因逆時針為正，所以式中用負(fù)號。0樁頂轉(zhuǎn)角則由地面處的轉(zhuǎn)角、水平力作用下引起的轉(zhuǎn)角及彎矩10QQ作用引起的轉(zhuǎn)角組成，即m （4-mQ0125）

27、上兩式中的及可按計算所得的及分別代入式（4-0 x0MlM00QQQ019a）及式（4-19b） （此時式中的無量綱系數(shù)均用時的數(shù)值）求得，即0Z （4-xxBEIlMAEIx2030QQ26） （4-BEIlMAEI030QQ27）上式中的、是把露出段作為下端嵌固、跨度為 lo的懸臂梁0 xmxQm計算而得，即 （4-EIMlEIlEIMlxEIlxmm0202030;22;3-QQQQ28）由上式算得、及、代入式（4-26） 、 （4-27）再經(jīng)整理歸納，0 x0mxQm便可寫成如下表達(dá)式： （4-112112131BEIMAEIBEIMAEIxxxQQ29）式中：Ax1、Bx1=、均為及

28、的函數(shù)，現(xiàn)列于附表 1416 中。1A1Bhh00ll對于樁底嵌固于巖基中、樁頂為自由端的樁頂位移計算，只要按相關(guān)公式計算出時的、即可按上述方法求出樁頂水平位移及轉(zhuǎn)角，其中0Z0 x01x1、仍可按式（4-28）計算。QxmxQm露出地面部分為變截面的樁的計算，可參看有關(guān)規(guī)范。單樁、單排樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算，首先應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、荷載性質(zhì)與大小、地質(zhì)與水文資料，施工條件等情況，初步擬定出樁的直徑和長度。承臺位置。樁的根數(shù)及排列等，然后進(jìn)行驗算與修正，選出最佳方案。具體計算可參見下列算例。三、單排樁內(nèi)力計算示例(略)第三節(jié) 多排樁內(nèi)力與位移計算圖 4-10 所示為多排樁基礎(chǔ)，它具有一個對稱面的承

29、臺，且外力作用于此對稱平面內(nèi)。假定承臺與樁頭為剛性聯(lián)結(jié)。由于各樁與荷載的相對位置不盡相同，樁頂在外荷載作用下的變位就會不同，外荷載分配到各個樁頂上的荷載、iP、也就不同。因此，不能再用單排樁的辦法計算多排樁中基樁樁頂?shù)?、iQiMiP、值。一般將外力作用平面內(nèi)的樁看作平面框架，用結(jié)構(gòu)位移法解出各iQiM樁頂上的、后，就可以應(yīng)用單樁的計算方法解決多排樁的問題了，iPiQiM也就是說，把多排樁的問題化成單排樁。（一）承臺變位及樁頂變位（一）承臺變位及樁頂變位假設(shè)承臺為一絕對剛性體，現(xiàn)以承臺底面中心點 O 作為承臺位移的代表點。O 點在外荷載、作用下產(chǎn)生橫軸向位移、豎向位移及轉(zhuǎn)角。NHM0a0b0其中

30、、以坐標(biāo)軸正向為正，以順時針轉(zhuǎn)動為正。0a0b0樁頂嵌固于承臺內(nèi)，當(dāng)承臺在外荷載作用下產(chǎn)生變位時，各樁頂之間的相對位置不變，各樁樁頂?shù)霓D(zhuǎn)角與承臺的轉(zhuǎn)角相等。設(shè)第 排樁樁頂（與承臺聯(lián)i結(jié)處）沿軸方向的線位移為，軸方向的線位移為，樁頂轉(zhuǎn)角為，x0iaz0ib0i則有如下關(guān)系式： （4-oioioiooioxbbaa030）式中：第 排樁樁頂軸線至承臺中心的水平距離。ixi若基樁為斜樁，如圖 4-10 所示，那么，就又有三種位移。設(shè)為第 排樁ibi樁頂處沿樁軸線方向的軸向位移，為垂直于樁軸線的橫軸向位移，為樁軸iai線的轉(zhuǎn)角，根據(jù)投影關(guān)系則應(yīng)有 （4-31）0000000cos)(sincossin

31、sin)(cossincosioiiiiiioiioiiiiiioiioixbababxbabaa（二）單樁樁頂?shù)膭偠认禂?shù)（二）單樁樁頂?shù)膭偠认禂?shù)AB前面已經(jīng)建立了承臺變位和樁頂變位之間的關(guān)系，為了建立位移方程，還必須建立樁頂變位和樁頂內(nèi)力之間的關(guān)系。為此，首先引入單樁樁頂?shù)膭偠认禂?shù)。AB設(shè)第 根樁樁頂作用有軸向力、橫軸向力、彎矩，如圖 4-11 所示，iiPiQiM則定義為當(dāng)樁頂僅僅發(fā)生種單位變位時，在樁頂引起的種內(nèi)力。具ABBA體到圖 3-64 中的變位圖式，則有： 圖 4-10 多排樁基礎(chǔ) 圖 4-11 （1）當(dāng)?shù)?根樁樁頂處僅產(chǎn)生單位軸向位移（即）時，在樁頂引起的i1ib軸向力為，也即

32、；1pp （2）當(dāng)?shù)?根樁樁頂處僅產(chǎn)生單位橫軸向位移（即）時，在樁頂引i1ia起的橫軸向力為，也即；2QQ （3）當(dāng)?shù)?根樁樁頂處僅產(chǎn)生單位橫軸向位移（即）時，在樁頂引i1ia起的彎矩為，也即；或當(dāng)樁頂僅產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角（即）時，在樁頂3QM1i引起的橫軸向力為，也即。=；3MQMQQM3 （4）當(dāng)?shù)?根樁樁頂處僅產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角（即）時，在樁頂引起的彎i1i矩為，也即；4MM由此，第 根樁樁頂變位所引發(fā)的樁頂內(nèi)力分別為：i 圖 4-12 單樁剛度系數(shù)示意 （4-sin)(cossin)(coscos)(sin3434323211ioioiooiiioioioioiiiioioioiixbaMxbax

33、bbPQ32） 由此可見，只要能解出、及oaobo、，就可以由上式求得、1234iP和，從而利用單樁方法求出基樁的內(nèi)iQiM力。（即）的求解：1pp樁頂承受軸向力而產(chǎn)生的軸向位P移包括樁身材料的彈性壓縮變形及樁c底處地基土的沉降兩部分。在對樁側(cè)摩阻力作理想化假設(shè)之后，可得到kEAhlocP剩下的問題就是確定。k設(shè)外力在樁底平面處的作用面積為，則根據(jù)文克爾假定得0A （4-ookACP33）由此得樁頂?shù)妮S向變形為ib （4-oookciACPAEhlPb)(34）令上式中，所求得的即為。其余的單樁樁頂剛度系數(shù)均為基樁受1ibP1單位橫軸向力（包括彎矩）作用的結(jié)果，可以由單樁“”法求得。其結(jié)果為：

34、m （4-mmoooEIEIxEIxACAEhl42332111Q35）式中：系數(shù)，目前暫不計入樁頂與樁底荷載比值，對于打入樁和振動樁取 ，鉆、挖孔灌注樁取，柱樁則??；3/22/10 . 1 樁身橫截面面積；A 樁身材料的受壓彈性模量；E 樁底平面處地基土的豎向地基系數(shù)，；0ChmC00 單樁樁底壓力分布面積，即樁側(cè)摩阻力以擴散到樁底時的面0A4/積，對于柱樁，為單樁的底面面積；對于摩擦樁，取下列二式計算值的較小0A者；20)24(dhtgA204SA式中： 樁周各土層內(nèi)摩擦角的加權(quán)平均值； 樁的計算直徑；d 樁的中心距；S、無量綱系數(shù)，均是及的函數(shù)，的摩擦Qxmxmahh 00all ah5

35、 . 2樁列于表 17表 19 中，其余可在有關(guān)設(shè)計手冊中查取。（三）樁群剛度系數(shù)（三）樁群剛度系數(shù)AB為了建立承臺變位和荷載之間的關(guān)系，還必須引入整個樁群的剛度系數(shù)AB。其定義為當(dāng)承臺發(fā)生單位種變位時，所有樁頂（必要時包括承臺側(cè)面）B引起的種反力之和。共有 9 個，其具體意義及算式如下。AAB當(dāng)承臺產(chǎn)生單位橫軸向位移（）時，所有樁頂對承臺作用的豎軸向反10a力之和、橫軸向反力之和、反彎矩之和為、：baaaa （4-niiiiianiiiaaniiibax132112221121coscossin)()cossin(cossin)(36）式中表示樁的根數(shù)。n 承臺產(chǎn)生單位豎向位移時（） ，所有

36、樁頂對承臺作用的豎軸向反力之1ob和、橫軸向反力之和及反彎矩之和為、：bbabb （4-iiniiibbaabniiibbxsin)sincos()sincos(3122211222137） 當(dāng)承臺繞坐標(biāo)原點產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角（）時，所有樁頂對承臺作用的豎1o軸向反力之和、橫軸向反力之和及反彎矩之和為、：ba （4-sin2)sincos(43212221iiiniiiaabbxx38）（四）建立平衡方程（四）建立平衡方程圖 4-13 承臺脫離體根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的位移法，沿承臺底面取脫離體，如圖 4-13 所示。承臺上作用的荷載應(yīng)當(dāng)和各樁頂（需要時考慮承臺側(cè)面土抗力）的反力相平衡，可列出位移法的方程如下

37、： （4-39）), 0(0)0(0)0(0000000000點取矩對oMMbaHHbaNNbabaaabaabbbba聯(lián)立求解上式可得承臺位移、的0a0b0數(shù)值。這樣，公式（4-39）中右端各項均為已知，從而可算得第 根樁樁頂?shù)妮S向力、iiP橫軸向力及彎矩。至此，即可按單樁iQiM的“m”法計算多排樁身內(nèi)力和位移。當(dāng)樁柱布置不對稱時，坐標(biāo)原點可任意選擇；當(dāng)樁柱布置對稱時，將坐標(biāo)原點選o擇在對稱軸上，此時有，代入式（4-39）可簡化計算。0bbbaab如果是豎直樁，則以=0，代入前述方程，可直接求出、和：i0a0b0 （4-nibbNNb11040） (4-41)ninininiininini

38、iaaaabbxMHxMHa1112133242111312420)()()( （4-ninininiininiaaaaaaxHMHM1112131242113220)()(42）圖 4-14當(dāng)各樁直徑相同時，則 （4-10nNb 43） （4-23212142312140)()(nxnnMnHxnaniinii44） （4-23212142320)(nxnnHnMnnii45）因為此時樁均為豎直且對稱，式（3-72）可寫成 （4-0304030211)(aMaQxbbPiioioii46）(五) 多排樁算例(略)第三節(jié) 群樁基礎(chǔ)豎向分析及其驗算計算試驗表明，低樁承臺的承臺底面摩阻力和側(cè)向土抗

39、力對抵抗水平外力的作用是明顯的，此時可考慮承臺、基樁和土協(xié)同工作，使設(shè)計更加合理。但是，當(dāng)承臺底面以下存在可液化土、濕陷性黃土、高靈敏度軟土、欠固結(jié)土、新填土、或可能出現(xiàn)震陷、降水、沉樁過程產(chǎn)生高孔隙水壓和土體隆起時，則不考慮承臺底的摩阻力。如圖 4-14 所示，承臺埋入地面或最大沖刷線以下為，為承臺側(cè)面任一nhZ點距底面的距離（取絕對值） ，則點的位移為。設(shè)為承臺底面處ZZa00nC側(cè)向土的地基系數(shù)，地面處為零，中間按直線變化，則承臺側(cè)面土作用在單位寬度上的水平抗力及其對垂直于平面的軸的變矩為xExozyExMnnhhnnnxdZZhhCZacdZZaE000000)()()( （4-ccn

40、nnnSFahChCa002006247） nhExcZdZZaM000)( （4-ccnnnnISahChCa0032012648）式中：承臺底面處側(cè)向土的地基系數(shù)；nC、承臺底面以上側(cè)向土水平抗力系數(shù)圖形的面積、對cFcScIC于底面的面積矩、慣性矩：2nnchCF62nnchCS123nnchCI在圖 4-14 中，承臺在垂直于力作用面方向的寬度為，則承臺的計算寬度B。設(shè)樁群的基樁數(shù)為，第 排樁的根數(shù)為，坐標(biāo)原點至樁的距離10 BBniik為，則承臺僅發(fā)生單位豎向位移（）時，承臺受到ix10b （4-0cossin)()sincos(12112221bnibbiiabnibbiibbAC

41、AC反彎矩水平抗力豎向抗力49）當(dāng)承臺僅發(fā)生單位水平位移（）時，承臺受到10a （4-niciiiianiciiaabaSBxFB10321102221coscossin)()cossin(0反彎矩水平抗力豎向抗力50）當(dāng)承臺僅發(fā)生單位轉(zhuǎn)角時（） ，承臺受到10(4-51)bbcniiiiiiaabICIBxx014322221sin2)sincos(0反彎矩水平抗力豎向抗力式中：承臺發(fā)生單位豎向位移時，承臺底所受到的豎向抗力。其中bbAC為承臺底地基土的豎向抗力系數(shù)， m 時按 1m 計算，bCnbhmC0nh1m； 為承臺底面與地基土的接觸面積，0mbA，為承臺的底面 面積，為各個基樁樁頂

42、的niibAFA1FiA橫截面積；承臺發(fā)生單位豎向位移時承臺底所受到的水平向抗力（摩阻bbAC力） ，為摩擦系數(shù)； 承臺發(fā)生單位水平位移時承臺側(cè)面所受到的水平土抗力；cFB0 承臺發(fā)生單位水平位移時承臺側(cè)面受到的土抗反彎矩，或承臺cSB0發(fā)生單位轉(zhuǎn)角時，承臺所受到的水平土抗力； 承臺發(fā)生單位轉(zhuǎn)角時承臺側(cè)面所受到的土抗力反彎矩；cIB0 承臺發(fā)生單位轉(zhuǎn)角時承臺底面所受到的土抗力反彎矩。為承bbICbI臺底與地基土接觸面的慣性矩。，其中為承臺底面積，niiiiFbxkAII12F為 承臺底面積的慣性矩。FI有了前述的群樁的剛度系數(shù)，而單樁樁頂?shù)膭偠认禂?shù)不發(fā)生變化，從AB而可以利用前述多排樁的方法，

43、解方程（4-29）得承臺的位移、，進(jìn)0a0b0而得到第 根樁的樁頂作用力、，求出各樁的內(nèi)力和位移。對于豎直iiPiQiM（）而樁截面面積均相等的情況，有關(guān)規(guī)范中備有計算公式，可以直接0i引用計算，而不必解方程。上述考慮承臺、樁、土共同作用的計算水平荷載下的群樁，計算理論比較完整嚴(yán)密，考慮的因素比較全面，特別是承臺埋深較大或有地下室的情況，承臺和地下側(cè)墻的承載作用能得到合理考慮，這是符合實際的，并能取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟效果。因此，這一方法計算的對象規(guī)定為兩類，第一類是受 8 度或 8度以上地震作用的大型橋梁或高大建筑物樁基。這類樁基不僅各單樁受力大，而且由于建筑物重心高，靠外緣的樁還可能受到力矩引

44、起的拔力，按上述方法計算能考慮抵抗水平力的有利和不利因素，使設(shè)計更加合理。第二類是受水平力的高承臺樁基。因其抵抗水平的能力差，計算粗糙可能招致?lián)p壞。如力矩荷載的大小對基樁內(nèi)力的影響很大，在傳統(tǒng)的簡化公式中就無法考慮。此外，對一些承受水平力較大的剪力墻樁基，也可考慮按這種方法計算。群樁基礎(chǔ)承載力驗算由柱樁組成的群樁基礎(chǔ)，群樁承載力等于單樁承載力之和，群樁基礎(chǔ)沉降等于單樁沉降，群樁效應(yīng)可以忽略不計，不需要進(jìn)行群樁承載力驗算。即使由摩擦樁組成的群樁基礎(chǔ)，在一定條件下也不需要驗算群樁基礎(chǔ)的承載力。例如建筑樁基礎(chǔ)規(guī)定根數(shù)少于 3 根的群樁基礎(chǔ)，橋梁工程規(guī)定樁距6 倍樁徑時，只要驗算單樁的承載力就可以了。

45、但當(dāng)不滿足規(guī)范條件要求時，除了驗算單樁承載力外，還需要驗算樁底持力層的承載力。 例如摩擦群樁基礎(chǔ)當(dāng)樁間中心距小于 6 倍樁徑時，如圖 4-15 所示，將樁基礎(chǔ)視為相當(dāng)于cdef范圍內(nèi)的實體基礎(chǔ)，樁側(cè)外力認(rèn)為以/4 角向下擴散，可按下式驗算樁底平面處土層的承載力圖 4-15 摩擦群樁應(yīng)力分布： （4-)1 (maxWeAANAhBLhLLh52）式中：樁底平面處的最大壓應(yīng)力，kPa；max 樁底以上土的平均容重, kN/m3； 承臺底面以上土的容重，kN/m3； 作用于承臺底面合力的豎直分N 力，kN； e 作用于承臺底面合力的豎直分力對樁底平面處計算面積重心軸的偏心 距，m； A 假想的實體基

46、礎(chǔ)在樁底平面處的計 算面積，即ab（圖 3-46） ，m2； W 假想的實體基礎(chǔ)在樁底平面處的截 面模量，m3； L、B承臺的長度、寬度，m； 樁底平面處的容許承載力，或承載力設(shè)計值，應(yīng)經(jīng)過埋深Lh（h+l）修正； 承臺底面到樁端的距離，m；l 承臺底面到地面（或最大沖刷線）的距離。對（圖 3-46b）所示h的高承臺樁 基，h=0，埋置深度即為l。如果需要，可以將群樁基礎(chǔ)作為一個實體基礎(chǔ)，用分層總和法計算樁端以下持力層的沉降量。持力層下有軟弱土層時，還應(yīng)驗算軟弱下臥層的承載力。具體計算可參閱有關(guān)規(guī)范或設(shè)計手冊。由以上的介紹可見，樁基礎(chǔ)設(shè)計計算的工作量是相當(dāng)大的，因此，許多單位已經(jīng)編制有計算軟件

47、可供使用。其基本步驟概括于圖 4-16 所示的計算框圖中。T-肯定或滿足；F-否定或不滿足圖 4-16 樁基礎(chǔ)設(shè)計計算步驟與程序示意框圖注：框圖內(nèi)“計算和確定參數(shù)”是指須參與計算的各常數(shù)及單排樁、多排樁計算需用的各種參數(shù)；圖 4-17 承臺樁頂處鋼筋網(wǎng) x0是指地面或最大沖刷深度處樁的橫向位移。第四節(jié) 承臺的計算承臺是樁基礎(chǔ)的一個重要組成部分。承臺應(yīng)有足夠的強度和剛度，以便把上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給各樁，并將各單樁聯(lián)結(jié)成整體。承臺設(shè)計包括承臺材料、形狀、高度、底面標(biāo)高和平面尺寸的確定以及強度驗算，并要符合構(gòu)造要求。除強度驗算外，上述各項均可根據(jù)本章前敘有關(guān)內(nèi)容初步擬定，經(jīng)驗算后若不能滿足有關(guān)要求，

48、仍須修改設(shè)計，直至滿足為止。承臺按極限狀態(tài)設(shè)計，一般應(yīng)進(jìn)行局部受壓、抗沖剪、抗彎和抗剪驗算。一、樁頂處的局部受壓驗算樁頂作用于承臺混凝土的壓力，如不考慮樁身與承臺混凝土間的粘著力，局部承壓時，按下式計算： （4-jPmjacRA/53）式中：承臺內(nèi)一根基樁承受的最大計算的軸向力（kN） ，jP，其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、荷載組合系數(shù)、荷isisojPPso載安全系數(shù)可查公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范取用 Pisi為樁的最大軸向力； 材料安全系數(shù)，混凝土為 1.54；m 承臺內(nèi)基樁樁頂橫截面面積（m2） ；cA 混凝土抗壓極限強度（kN/m2） ；jaR圖 4-18 承臺沖剪驗算截面 局部承壓時的提高系

49、數(shù)，規(guī)范有規(guī)定計算方法。jaR如驗算結(jié)果不符合上式要求，應(yīng)在承臺內(nèi)樁的頂面以上設(shè)置 12 層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的邊長應(yīng)大于樁徑的 2.5 倍，鋼筋直徑不宜小于 12mm，網(wǎng)孔為100100mm，如圖 4-17。二、樁對承臺的沖剪驗算 樁頂?shù)匠信_頂面的厚度，應(yīng)根據(jù)樁頂對0t承臺的沖剪強度，按下式近似計算確定（參看圖 4-18） （4-54）0tmjjmjRuP式中： 承臺受樁沖剪，破裂錐體的平均周長；mu221uuum 承臺內(nèi)樁頂周長如圖 3-49，當(dāng)采用破樁頭聯(lián)結(jié)時可按喇叭口周長1u計（m） ； 承臺頂面受樁沖剪后預(yù)計破裂面周長（m） ，樁頂承臺沖剪破裂線2u按 35向 上擴張，如圖 4-18；混

50、凝土抗剪極限強度（kN/m2） 。jjR 一般不應(yīng)小于 0.51.0m，如不符式（4-54）要求，也應(yīng)如圖 4-17 所示，ot在樁頂設(shè)鋼筋網(wǎng)。如基樁在承臺的布置范圍不超過墩臺邊緣以剛性角（）向外擴散范圍maxa（如圖 4-17 所示） ，可不驗算樁對承臺的沖剪強度。三、承臺抗彎及抗剪強度驗算 承臺應(yīng)有足夠的厚度及受力鋼筋以保證其抗彎及抗剪切強度。承臺在樁反力作用下，作為雙向受彎構(gòu)件尚無統(tǒng)一驗算方法，現(xiàn)以圖 4-18，樁基礎(chǔ)重力式橋墩為例，說明常采用的承臺內(nèi)力在兩個方向上分別進(jìn)行單向受力的近似計算方法。 （一）承臺抗彎驗算（一）承臺抗彎驗算按照 3-49 所示樁及橋墩在承臺布置情況，承臺最大彎

51、矩將發(fā)生在墩底邊緣截面A-A 及 B-B。按單向受彎計算，該截面彎矩計算公式為 （4-222111PSmMPSmMBBAA55）式中:、分別為承臺 A-A、B-B 截面所產(chǎn)生的彎矩（kNm） ；AAMBBM 、對 A-A、B-B 截面作用基樁數(shù)，在圖中=3，=5；1m2m1m2m 、每排樁中心到截面 A-A、B-B 的距離（m） ，如襟邊范圍內(nèi)對計1S2S算截面作用的樁超過一排時，各排樁的 S 應(yīng)分別計算后疊加； 、對 A-A、B-B 截面作用的各排樁的單樁在設(shè)計荷載作用下平均1P2P軸向受力（kN） 。 在確定承臺的驗算截面后，可根據(jù)鋼筋混凝土矩形截面受彎構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行承臺縱橋向及

52、橫橋向配筋計算或驗算截面抗彎強度。（二）承臺抗剪切強度驗算（二）承臺抗剪切強度驗算承臺應(yīng)有足夠的厚度，防止沿墩身底面邊緣 A-A、B-B 截面處產(chǎn)生剪切破壞（圖 4-18） 。在各截面剪切力分別為及，按此驗算承臺厚度，必要11Pm22Pm時在承臺縱橋向及橫橋向配置抗剪鋼筋網(wǎng)或加大承臺厚度。在驗算承臺強度時，承臺厚度可自頂面算至承臺底層鋼筋網(wǎng)。樁柱式墩臺，一般應(yīng)將樁柱上承臺視為支承在樁柱的單跨或多跨連續(xù)受彎構(gòu)件計算并配筋和驗算截面強度，以保證其抗彎、抗剪結(jié)構(gòu)強度和位移、裂縫等。第五節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計設(shè)計樁基礎(chǔ)時，首先應(yīng)該搜集必要的資料，包括上部結(jié)構(gòu)型式與使用要求，荷載的性質(zhì)與大小，地質(zhì)和水文資料，以

53、及材料供應(yīng)和施工條件等。據(jù)此擬定出設(shè)計方案（包括選擇樁基類型、樁長、樁徑、樁數(shù)、樁的布置、承臺位置與尺寸等） ，然后進(jìn)行基樁和承臺以及樁基礎(chǔ)整體的強度、穩(wěn)定、變形驗驗，經(jīng)過計算、比較、修改，以保證承臺、基樁和地基在強度、變形及穩(wěn)定性方面滿足安全和使用上的要求，并同時考慮技術(shù)和經(jīng)濟上的可能性與合理性，最后確定較理想的設(shè)計方案。一、樁基礎(chǔ)類型的選擇選擇樁基礎(chǔ)類型時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場的條件，并考慮各種類型樁基礎(chǔ)具有的不同特點，綜合分析選擇。（一）承臺底面標(biāo)高的考慮（一）承臺底面標(biāo)高的考慮承臺底面的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁的受力情況，樁的剛度和地形、地質(zhì)、水流、施工等條件確定。承臺低穩(wěn)定性較好，但在水中施工難

54、度較大，因此可用于季節(jié)性河流、沖刷小的河流或旱地上其它結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。當(dāng)承臺埋設(shè)于凍脹土層中時，為了避免由于土的凍脹引起樁基礎(chǔ)損壞，承臺底面應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于 0.25m，對于常年有流水，沖刷較深，或水位較高，施工排水困難，在受力條件允許時，應(yīng)盡可能采用高樁承臺。承臺如在水中或有流冰的河道，承臺底面也應(yīng)適當(dāng)放低，以保證基樁不會直接受到撞擊，否則應(yīng)設(shè)置防撞裝置。當(dāng)作用在樁基礎(chǔ)上的水平力和彎矩較大，或樁側(cè)土質(zhì)較差時，為減少樁身所受的內(nèi)力，可適當(dāng)降低承臺底面標(biāo)高。有時為節(jié)省墩臺身圬工數(shù)量，則可適當(dāng)提高承臺底面標(biāo)高。（二）柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮（二）柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮柱樁和摩擦樁的選擇主

55、要根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。柱樁樁基礎(chǔ)承載力大，沉降量小，較為安全可靠，因此當(dāng)基巖埋深較淺時，應(yīng)考慮采用柱樁樁基。若巖層埋置較深或受施工條件的限制不宜采用柱樁，則可采用摩擦樁，但在同一樁基礎(chǔ)中不宜同時采用柱樁和摩擦樁，同時也不宜采用不同材料、不同直徑和長度相差過大的樁，以避免樁基產(chǎn)生不均勻沉降或喪失穩(wěn)定性。圖 4-19 嵌入巖層最小深度計算圖式當(dāng)采用柱樁時，除樁底支承在基巖上（即柱承樁）外，如覆蓋層較薄，或水平荷載較大，還需將樁底端嵌入基巖中一定深度成為嵌巖樁，以增加樁基的穩(wěn)定性和承載能力。為保證嵌巖樁在橫向荷載作用下的穩(wěn)定性，需嵌入基巖的深度與樁嵌固處的內(nèi)力及樁周巖石強度有關(guān)，應(yīng)分別考慮彎矩和

56、軸力要求，由要求較高的來控制設(shè)計深度?？紤]彎矩時，可用下述近似方法確定。作如圖 4-19 所示的假設(shè)，即忽略嵌固處水平剪力影響，樁在巖層表面處彎矩 MH作用下，繞嵌入深度 h 的處轉(zhuǎn)動；偏安21全地不計樁端與巖石的摩阻力；不考慮樁底抵抗彎矩，MH由樁側(cè)巖層產(chǎn)生的水平抗力平衡。同時，考慮到樁側(cè)為圓柱狀曲面，其四周受力不均勻，假定最大應(yīng)力為平均應(yīng)力的 1.27 倍。由以上假設(shè)，根據(jù)靜力平衡條件（M=0） ，便可列出下式： （4-hhdMH32227. 121max56）因此 （4-27. 16maxdMhH57）為了保證樁在巖層中嵌固牢靠，對樁周巖層產(chǎn)生的最大側(cè)向壓應(yīng)力不max應(yīng)超過巖石的側(cè)向容許

57、抗力（K 為安全系數(shù)，K=2） ，所以得圓形cRK1截面柱樁嵌入巖層的最小深度計算公式如下： （4-dRMhcH066. 058）式中：樁嵌入巖層的最小深度，m；h 嵌巖樁嵌巖部分的設(shè)計直徑，m；d 在巖層頂面處的彎矩，kNm；HM 巖石垂直極限抗壓強度換算為水平極限抗壓強度的折減系數(shù)，=0.51.0 巖層側(cè)面節(jié)理發(fā)達(dá)的取小值，節(jié)理不發(fā)達(dá)的取大值； 天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度，kPa。cR（三）樁型與成樁工藝（三）樁型與成樁工藝樁型與工藝選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層土類、地下水位、施工設(shè)備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗、樁的材料供應(yīng)條件等，選擇經(jīng)濟、合理、安全適用的樁型和成樁工藝。各行業(yè)的相關(guān)規(guī)范中都附有成樁工藝適用性的表格，可供選擇時參考。二、樁徑、樁長的擬定樁徑與樁長的設(shè)計，應(yīng)綜合考慮荷載的大小、土層性質(zhì)與樁周土