樁基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)的設(shè)計課件

《基礎(chǔ)工程》第3章樁基礎(chǔ)1

8樁基礎(chǔ)的設(shè)計設(shè)計樁基礎(chǔ)的一般程序：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。2一、樁基礎(chǔ)類型的選擇（一）承臺底面標(biāo)高的考慮低樁承臺：穩(wěn)定性較好，但在水中施工難度較大，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)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。

高樁承臺：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。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。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，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。3（三）樁型與施工方法的考慮樁型與施工方法的選擇應(yīng)按照基礎(chǔ)工程的方案選擇原則根據(jù)地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)要求、樁的使用功能和施工技術(shù)設(shè)備等條件來確定。

一般程序：設(shè)計時，首先擬定尺寸，然后通過基樁計算，驗算所擬定的尺寸是否經(jīng)濟合理，再作最后確定。5二、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)與樁周土阻力狀況、樁基類型與結(jié)構(gòu)特點、樁的長徑比以及施工設(shè)備與技術(shù)條件等因素后確定，力爭做到既滿足使用要求，又造價經(jīng)濟，最有效地利用和發(fā)揮地基土和樁身材料的承載性能。設(shè)計時，首先擬定尺寸，然后通過基樁計算，驗算所擬定的尺寸是否經(jīng)濟合理，再作最后確定。6（一）樁徑擬定樁的類型選定后，樁的橫截面（樁徑）可根據(jù)各類樁的特點與常用尺寸選擇確定。（二）樁長擬定設(shè)計時，可先根據(jù)地質(zhì)條件選擇適宜的樁端持力層初步確定樁長，并應(yīng)考慮施工的可行性（如鉆孔灌注樁鉆機鉆進的最大深度等）。

一般情況下：應(yīng)將樁底置于巖層、堅硬的土層上、壓縮性較低、強度較高的土層，以得到較大的承載力和較小的沉降量。避免使樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近，以免樁基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降。對于摩擦樁，有時樁底持力層可能有多種選擇，此時確定樁長與樁數(shù)兩者相互牽連，遇此情況，可通過試算比較，選擇較合理的樁長。摩擦樁的樁長不應(yīng)擬定太短，一般不應(yīng)小于4m。此外，為保證發(fā)揮摩擦樁樁底土層支承力，樁底端部應(yīng)盡可能達到該土層的樁端阻力的臨界深度，一般不宜小于1m。7三、確定基樁根數(shù)及其平面布置（一）樁的根數(shù)估算一個基礎(chǔ)所需樁的根數(shù)可根據(jù)承臺底面上的豎向荷載和單樁容許承載力按下式估算：式中：——樁的根數(shù)；

——作用在承臺底面上的豎向荷載，kN；

——單樁容許承載力，kN；

——考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，可取=1.1～1.2。8（三）樁的平面布置

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: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。因此，當(dāng)橋跨不大、橋高較矮時，或單樁承載力較大，需用樁數(shù)不多時常采用單排排架式基礎(chǔ)。公路橋梁自采用了具有較大剛度的鉆孔灌注樁后，選用蓋梁式承臺雙柱或多柱式單排墩臺樁柱基礎(chǔ)也較廣泛，對較高的橋臺、拱橋橋臺、制動墩和單向水平推力墩基礎(chǔ)則常需用多排樁。10

考慮荷載合力作用點的樁的布置：為使各樁受力均勻，充分發(fā)揮每根樁的承載能力，設(shè)計布置時，應(yīng)盡可能使樁群橫截面的重心與荷載合力作用點重合或接近，通常橋墩樁基礎(chǔ)中的基樁采取對稱布置，而橋臺多排樁樁基礎(chǔ)視受力情況在縱橋向采用非對稱布置。

考慮彎矩的樁的布置：當(dāng)作用于樁基的彎矩較大時，宜盡量將樁布置在離承臺形心較遠(yuǎn)處，采用外密內(nèi)疏的布置方式，以增大基樁對承臺形心或合力作用點的慣性距，提高樁基的抗彎能力。

考慮使承臺受力的樁的布置：例如樁柱式墩臺應(yīng)盡量使墩柱軸線與基樁軸線重合，蓋梁式承臺的樁柱布置應(yīng)使承臺發(fā)生的正負(fù)彎矩接近或相等，以減小承臺所承受的彎曲應(yīng)力。122）按樁身材料強度確定和驗算單樁承載力驗算時，把樁作為一根壓彎構(gòu)件，按概率極限狀態(tài)設(shè)計方法以承載能力極限狀態(tài)驗算樁身壓屈穩(wěn)定和截面強度，以正常使用極限狀態(tài)驗算樁身裂縫寬度（參見規(guī)范）。

如果不能滿足要求，則應(yīng)增加樁數(shù)n或調(diào)整樁的平面布置，或減少Nmax值，也可加大樁的截面尺寸，重新確定樁數(shù)、樁長和布置，直到符合驗算要求為止。14當(dāng)有水平靜載試驗資料時可以直接驗算樁的水平容許承載力是否滿足地面處水平力的要求。無水平靜載試驗資料時，均應(yīng)驗算樁身截面強度。對于預(yù)制樁還應(yīng)驗算樁起吊、運輸時的樁身強度。

2．單樁橫向承載力驗算153．單樁水平位移及墩臺頂水平位移驗算現(xiàn)行規(guī)范未直接提及樁的水平位移驗算，但規(guī)范規(guī)定需作墩臺頂水平位移驗算。在荷載作用下，墩臺水平位移值的大小，除了與墩臺本身材料受力變位有關(guān)外，還取決于樁柱的水平位移及轉(zhuǎn)角，因此墩臺頂水平位移驗算包含了對單樁水平位移的檢驗。在荷載作用下，墩臺頂水平位移△不應(yīng)超過規(guī)定的容許值[△]即，其中L為橋孔跨徑（以m計）。墩臺頂?shù)乃轿灰啤靼聪率接嬎悖菏街校篴0——承臺底面中心處的水平位移；

——承臺底面中心處的轉(zhuǎn)角；

h1——墩臺頂至承臺底的距離；

——由承臺底到墩臺頂面間的彈性撓曲所引起的墩臺頂部的水平位移。164．彈性樁單樁樁側(cè)土的水平土抗力驗算此項需否驗算目前尚無一致意見，考慮其驗算的目的在于保證樁側(cè)土的穩(wěn)定而不發(fā)生塑性破壞，予以安全儲備，并確保樁側(cè)土處于彈性狀態(tài)，符合彈性地基梁法理論上的假設(shè)要求。驗算時要求樁側(cè)土產(chǎn)生的最大土抗力不應(yīng)超過其容許值。17（二）群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量的驗算