樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件

第四章樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算第四章樁基礎(chǔ)的1第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算

一、基本概念（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下要產(chǎn)生位移（包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角）。樁的豎向位移引起樁側(cè)土的摩阻力和樁底土的抵抗力。樁身的水平位移及轉(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，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)作用，土的這種作用力稱為土的彈性抗力。第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算一、基本概念2樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件3土的彈性抗力大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及荷載等因素。將樁作為彈性地基上的梁，按文克爾假定來解樁在橫向荷載作用下樁身內(nèi)力與位移計(jì)算，簡稱彈性地基梁法。文克爾假定：梁身任一點(diǎn)的土抗力和該點(diǎn)的位移成正比土的彈性抗力大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的4假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，則可表示為：地基系數(shù)C表示單位面積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時所需加的力。其大小與地基土的類別、物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，還隨著深度而變化。C值的不同相應(yīng)產(chǎn)生幾種基樁內(nèi)力和位移計(jì)算的方法。假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，則可表示為：51、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長，即C=mZ，m稱為地基比例系數(shù)（KN/m4）。2、“k”法：假定地基系數(shù)C隨深度呈折線變化。3、“c值”法：假定地基系數(shù)C隨深度成拋物線規(guī)律增加，即C=cZ0.5。4、“C”法：假定地基系數(shù)C沿深度為均勻分布，不隨深度變化預(yù)審。1、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長，即C=mZ，6（二）單樁、單排樁與多排樁單樁、單排樁是指在與水平外力H作用面相垂直的平面上，由單根或多根樁組成的單根（排）樁的樁基礎(chǔ)。對單樁，上部荷載全部由其承擔(dān)。（二）單樁、單排樁與多排樁單樁、單排樁是指在與水平外力H作7樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件8對于單排樁，當(dāng)N在承臺橫橋向無偏心時，則可以假定它是平均分布在各樁上的，即對于單排樁，當(dāng)N在承臺橫橋向無偏心時，則可以假定它是平均分布9多排樁，指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上的樁的樁基樁。其計(jì)算各樁頂作用力須應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法另行計(jì)算。多排樁，指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上的樁的樁基樁。其計(jì)算10（三）樁的計(jì)算寬度

為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮樁的截面形狀及多排樁樁間的相互遮蔽作用，將樁的設(shè)計(jì)寬度（直徑）換算成相當(dāng)實(shí)際工作條件下，矩形截面樁的寬度b1，b1稱為樁的計(jì)算寬度。表示為：（三）樁的計(jì)算寬度為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮11樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件12（四）剛性樁與彈性樁

按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和彈性樁。當(dāng)樁的入土深度h>2.5/α?xí)r，這時樁的相對剛度小，必須考慮樁的實(shí)際剛度，按彈性樁來計(jì)算．其中α=稱為樁的變形系數(shù)。當(dāng)樁的入土深度h≤2.5/α?xí)r，則樁的相對剛度較大，屬剛性樁。（四）剛性樁與彈性樁按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和13二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算

基本假定：認(rèn)為樁側(cè)土為文克爾離散線性彈簧，不考慮樁土之間的粘著力和摩阻力，樁作為彈性構(gòu)件考慮，當(dāng)樁受到水平外力作用后，樁土協(xié)調(diào)變形，任一深度Z處所產(chǎn)生的樁側(cè)土水平抗力與該點(diǎn)水平位移xz成正比，即σzx=Cxz，且地基系數(shù)C隨深度成正比增長C=mz。二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算基本假定：認(rèn)為樁側(cè)14樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件15樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件16樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件17樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件18樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件19樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件20樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件21樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件22樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件23樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件24樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件25樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件26樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件27樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件28樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件29樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件30四、"m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計(jì)算四、"m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計(jì)算31樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件32樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件33樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件34樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件35樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件36樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件37樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件38樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件39樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件40樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件41樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件42第三節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及其驗(yàn)算

一、群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點(diǎn)

1.柱樁群樁基礎(chǔ)2.摩擦樁群樁基礎(chǔ)3群樁效應(yīng)第三節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及其驗(yàn)算一、群樁基礎(chǔ)的工作431.群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴(kuò)散深度>6d1.群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴(kuò)散深度>6d44一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)制樁沉樁

砂土,非飽和土和一般粘性土,填土有擠密作用,使承載力增加飽和粘土,超靜孔壓積累,地面上浮,先入樁上浮,土層擾動,使承載力降低2應(yīng)力疊加

樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加3樁之間互相調(diào)節(jié)

個別樁承載力低總體上可互補(bǔ);個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載4承臺可部分承受荷載一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)制樁沉樁45應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加46二、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算1.樁底持力層承載力驗(yàn)算

二、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算47群樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算

群樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算48第四節(jié)承臺計(jì)算

第四節(jié)承臺計(jì)算49樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件50樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件51樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件52第五節(jié)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

一、樁基礎(chǔ)類型的選擇

（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。（二）柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮

柱樁與摩擦樁的選擇主要根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。第五節(jié)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)一、樁基礎(chǔ)類型的選擇53（三）單排樁樁基礎(chǔ)和多排樁樁基礎(chǔ)的考慮

單排樁樁基與多排樁樁基的確定主要根據(jù)受力情況，并與樁長、樁數(shù)的確定密切相關(guān)。多排樁穩(wěn)定性好，抗彎剛度較大，能承受較大的水平荷載，水平位移小，但多排樁的設(shè)置將會增大承臺的尺寸，增加施工困難，有時還影響航道單排樁與此相反，能較好地與柱式墩臺結(jié)構(gòu)形式配用，可節(jié)省圬工，減小作用在樁基的豎向荷載。（三）單排樁樁基礎(chǔ)和多排樁樁基礎(chǔ)的考慮54二、樁徑、樁長的擬定（一）樁徑擬定（二）樁長擬定三、確定基樁的根數(shù)及其在平面的布置（一）樁的根數(shù)估算二、樁徑、樁長的擬定55（二）樁的間距確定（三）樁的平面布置四、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn)（一）單根基樁的檢臉1.單樁軸向承載力檢驗(yàn)(1)按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向承載力。(2)按樁身材料強(qiáng)度確定和檢驗(yàn)單樁承載力。（二）樁的間距確定562.單樁橫向承載檢驗(yàn)。3.單樁水平位移檢驗(yàn)。4.彈性樁單樁樁側(cè)土的水平向土抗力強(qiáng)度檢驗(yàn)，（二）群樁基礎(chǔ)承載力和沉降檢驗(yàn)（三）承臺強(qiáng)度檢驗(yàn)2.單樁橫向承載檢驗(yàn)。57五、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟與程序五、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟與程序58樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件59第四章樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算第四章樁基礎(chǔ)的60第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算

一、基本概念（一）土的彈性抗力及其分布規(guī)律樁基礎(chǔ)在荷載（包括軸向荷載、橫軸向荷載和力矩）作用下要產(chǎn)生位移（包括豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角）。樁的豎向位移引起樁側(cè)土的摩阻力和樁底土的抵抗力。樁身的水平位移及轉(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，它起抵抗外力和穩(wěn)定樁基礎(chǔ)作用，土的這種作用力稱為土的彈性抗力。第一節(jié)單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算一、基本概念61樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件62土的彈性抗力大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的截面形狀、樁距及荷載等因素。將樁作為彈性地基上的梁，按文克爾假定來解樁在橫向荷載作用下樁身內(nèi)力與位移計(jì)算，簡稱彈性地基梁法。文克爾假定：梁身任一點(diǎn)的土抗力和該點(diǎn)的位移成正比土的彈性抗力大小取決于土體性質(zhì)、樁身剛度、樁的入土深度、樁的63假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，則可表示為：地基系數(shù)C表示單位面積土在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位變形時所需加的力。其大小與地基土的類別、物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，還隨著深度而變化。C值的不同相應(yīng)產(chǎn)生幾種基樁內(nèi)力和位移計(jì)算的方法。假定土的橫向土抗力符合文克爾假定，則可表示為：641、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長，即C=mZ，m稱為地基比例系數(shù)（KN/m4）。2、“k”法：假定地基系數(shù)C隨深度呈折線變化。3、“c值”法：假定地基系數(shù)C隨深度成拋物線規(guī)律增加，即C=cZ0.5。4、“C”法：假定地基系數(shù)C沿深度為均勻分布，不隨深度變化預(yù)審。1、“m”法：假定地基系數(shù)C隨深度成比例增長，即C=mZ，65（二）單樁、單排樁與多排樁單樁、單排樁是指在與水平外力H作用面相垂直的平面上，由單根或多根樁組成的單根（排）樁的樁基礎(chǔ)。對單樁，上部荷載全部由其承擔(dān)。（二）單樁、單排樁與多排樁單樁、單排樁是指在與水平外力H作66樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件67對于單排樁，當(dāng)N在承臺橫橋向無偏心時，則可以假定它是平均分布在各樁上的，即對于單排樁，當(dāng)N在承臺橫橋向無偏心時，則可以假定它是平均分布68多排樁，指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上的樁的樁基樁。其計(jì)算各樁頂作用力須應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法另行計(jì)算。多排樁，指在水平外力作用平面內(nèi)有一根以上的樁的樁基樁。其計(jì)算69（三）樁的計(jì)算寬度

為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮樁的截面形狀及多排樁樁間的相互遮蔽作用，將樁的設(shè)計(jì)寬度（直徑）換算成相當(dāng)實(shí)際工作條件下，矩形截面樁的寬度b1，b1稱為樁的計(jì)算寬度。表示為：（三）樁的計(jì)算寬度為了將空間受力簡化為平面受力，并綜合考慮70樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件71（四）剛性樁與彈性樁

按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和彈性樁。當(dāng)樁的入土深度h>2.5/α?xí)r，這時樁的相對剛度小，必須考慮樁的實(shí)際剛度，按彈性樁來計(jì)算．其中α=稱為樁的變形系數(shù)。當(dāng)樁的入土深度h≤2.5/α?xí)r，則樁的相對剛度較大，屬剛性樁。（四）剛性樁與彈性樁按照樁與土的相對剛度，將樁分為剛性樁和72二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算

基本假定：認(rèn)為樁側(cè)土為文克爾離散線性彈簧，不考慮樁土之間的粘著力和摩阻力，樁作為彈性構(gòu)件考慮，當(dāng)樁受到水平外力作用后，樁土協(xié)調(diào)變形，任一深度Z處所產(chǎn)生的樁側(cè)土水平抗力與該點(diǎn)水平位移xz成正比，即σzx=Cxz，且地基系數(shù)C隨深度成正比增長C=mz。二、“m”法彈性單排樁基樁內(nèi)力和位移計(jì)算基本假定：認(rèn)為樁側(cè)73樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件74樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件75樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件76樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件77樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件78樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件79樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件80樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件81樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件82樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件83樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件84樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件85樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件86樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件87樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件88樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件89四、"m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計(jì)算四、"m“法彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計(jì)算90樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件91樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件92樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件93樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件94樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件95樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件96樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件97樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件98樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件99樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件100樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件101第三節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及其驗(yàn)算

一、群樁基礎(chǔ)的工作性狀及其特點(diǎn)

1.柱樁群樁基礎(chǔ)2.摩擦樁群樁基礎(chǔ)3群樁效應(yīng)第三節(jié)群樁基礎(chǔ)的豎向分析及其驗(yàn)算一、群樁基礎(chǔ)的工作1021.群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴(kuò)散深度>6d1.群樁與群樁效應(yīng)巖石土壓力擴(kuò)散深度>6d103一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)制樁沉樁

砂土,非飽和土和一般粘性土,填土有擠密作用,使承載力增加飽和粘土,超靜孔壓積累,地面上浮,先入樁上浮,土層擾動,使承載力降低2應(yīng)力疊加

樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加3樁之間互相調(diào)節(jié)

個別樁承載力低總體上可互補(bǔ);個別樁受荷,其他樁幫助傳遞荷載4承臺可部分承受荷載一群樁(Pilegroup)與群樁效應(yīng)1預(yù)制樁沉樁104應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加應(yīng)力疊加樁底應(yīng)力增加,使承載力不足;總的沉降增加105二、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算1.樁底持力層承載力驗(yàn)算

二、群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算106群樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算

群樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算107第四節(jié)承臺計(jì)算

第四節(jié)承臺計(jì)算108樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件109樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件110樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件111第五節(jié)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

一、樁基礎(chǔ)類型的選擇

（一）承臺底面標(biāo)高的考慮

承