單樁承載力二

第一節(jié)單樁承載力

單樁承載力：是指單樁在荷載作用下，地基土和樁本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能得到保證，變形也在容許范圍內(nèi)，以保證結(jié)構(gòu)物的正常使用所能承受的最大荷載。一般情況下，樁受到軸向力、橫軸向力及彎矩作用，因此須分別研究和確定單樁的軸向承載力和橫軸向承載力。

第四章樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、單樁軸向荷載傳遞機(jī)理和特點(diǎn)

（一）荷載傳遞過程與土對樁的支承力

當(dāng)豎向荷載逐步施加于單樁樁頂，樁身上部受到壓縮而產(chǎn)生相對于土的向下位移，與此同時樁側(cè)表面就會受到土的向上摩阻力。樁頂荷載通過所發(fā)揮出來的樁側(cè)摩阻力傳遞到樁周土層中去，致使樁身軸力和樁身壓縮變形隨深度遞減。在樁土相對位移等于零處，其摩阻力尚未開始發(fā)揮作用而等于零。隨著荷載增加，樁身壓縮量和位移量增大，樁身下部的摩阻力隨之逐步調(diào)動起來，樁底土層也因受到壓縮而產(chǎn)生樁端阻力。樁端土層的壓縮加大了樁土相對位移，從而使樁身摩阻力進(jìn)一步發(fā)揮到極限值。樁端極限阻力的發(fā)揮需要比發(fā)生樁側(cè)極限摩阻力大得多的位移值，這時總是樁側(cè)摩阻力先充分發(fā)揮出來。當(dāng)樁身摩阻力全部發(fā)揮出來達(dá)到極限后，若繼續(xù)增加荷載，其荷載增量將全部由樁端阻力承擔(dān)。由于樁端持力層的大量壓縮和塑性擠出，位移增長速度顯著加大，直至到樁端阻力達(dá)到極限，位移迅速增大而破壞。此時樁所受的荷載就是樁的極限承載力。樁側(cè)摩阻力和樁底阻力的發(fā)揮程度與樁土間的變形性狀有關(guān)，并各自達(dá)到極限值時所需要的位移量是不相同的。試驗(yàn)表明：樁底阻力的充分發(fā)揮需要有較大的位移值，粘性土中約為樁底直徑的25%，在砂性土中約為8%~10%；而樁側(cè)摩阻力只要樁土間有不太大的位移就能得到充分的發(fā)揮，一般認(rèn)為粘性土為4~6mm，砂性土為6~10mm。樁側(cè)摩阻力和樁底阻力的發(fā)揮程度：（二）樁側(cè)摩阻力的影響因素及其分布

樁側(cè)摩阻力除與樁土間的相對位移有關(guān)，還與其它因素有關(guān)。

土的性質(zhì)樁的剛度時間因素土中應(yīng)力狀態(tài)樁的施工方法等

樁底阻力影響因素樁底地基土的性質(zhì)（主要影響因素）持力層上覆荷載（覆蓋土層厚度）樁徑樁底作用力時間樁底進(jìn)入持力層深度等。

（三）樁底阻力的影響因素及其深度效應(yīng)

（四）單樁在軸向受壓荷載作用下的破壞模式

軸向受壓荷載作用下，單樁的破壞是由地基土強(qiáng)度破壞或樁身材料強(qiáng)度破壞所引起。而以地基土強(qiáng)度破壞居多。土強(qiáng)度對樁破壞模式的影響

縱向撓曲破壞（圖a）：當(dāng)樁底支承在很堅(jiān)硬的地層，樁側(cè)土為軟土層其抗剪強(qiáng)度很低時，樁在軸向受壓荷載作用下，如同一受壓桿件呈現(xiàn)縱向撓曲破壞。樁的承載力取決于樁身的材料強(qiáng)度。

整體剪切破壞（圖b）：當(dāng)具有足夠強(qiáng)度的樁穿過抗剪強(qiáng)度較低的土層而達(dá)到強(qiáng)度較高的土層時，樁在軸向受壓荷載作用下，由于樁底持力層以上的軟弱土層不能阻止滑動土楔的形成，樁底土體將形成滑動面而出現(xiàn)整體剪切破壞。樁的承載力主要取決于樁底土的支承力，樁側(cè)摩阻力也起一部分作用。

刺入式破壞（圖c）：當(dāng)具有足夠強(qiáng)度的樁入土深度較大或樁周土層抗剪強(qiáng)度較均勻時，樁在軸向受壓荷載作用下，將出現(xiàn)刺入式破壞。根據(jù)荷載大小和土質(zhì)不同，樁所受荷載由樁側(cè)摩阻力和樁底反力共同承擔(dān)，一般摩擦樁或純摩擦樁多為此類破壞，且基樁承載力往往由樁頂所允許的沉降量控制。二、按土的支承力確定單樁軸向容許承載力

（一）靜載試驗(yàn)法

概念：在樁頂逐級施加軸向荷載，直至樁達(dá)到破壞狀態(tài)為止，并在試驗(yàn)過程中測量每級荷載下不同時間的樁頂沉降，根據(jù)沉降與荷載及時間的關(guān)系，分析確定單樁軸向容許承載力。

試樁要求：試樁可在已打好的工程樁中選定，也可專門設(shè)置與工程樁相同的試驗(yàn)樁。試樁數(shù)目應(yīng)不小于基樁總數(shù)的2%，且不應(yīng)少于2根；試樁的施工方法以及試樁的材料和尺寸、入土深度均應(yīng)與設(shè)計(jì)樁相同。

靜載試驗(yàn)法的特點(diǎn)：確定單樁容許承載力直觀可靠，但費(fèi)時、費(fèi)力，通常只在大型、重要工程或地質(zhì)較復(fù)雜的樁基工程中進(jìn)行試驗(yàn)。配合其他測試設(shè)備，它還能較直接了解樁的荷載傳遞特征，提供有關(guān)資料，因此也是樁基礎(chǔ)研究分析常用的試驗(yàn)方法。1、試驗(yàn)裝置

加載系統(tǒng)：主要有堆載法與錨樁法兩種。堆載法是在荷載平臺上堆放重物，一般為鋼錠或砂包，也有在荷載平臺上置放水箱，向水箱中充水作為荷載。堆載法適用于極限承載力較小的樁。錨樁法是在試樁周圍布置4～6根錨樁，常利用工程樁群。錨樁深度不宜小于試樁深度，且與試樁有一定距離，一般應(yīng)大于3d且不小于1.5m(d為試樁直徑或邊長)，以減少錨樁對試樁承載力的影響。

錨樁法試驗(yàn)裝置

堆載法靜載試驗(yàn)錨樁法靜載試驗(yàn)錨樁法靜載試驗(yàn)錨樁法靜載試驗(yàn)千斤頂及位移傳感器

觀測系統(tǒng)：主要有樁頂位移和加載數(shù)值的觀測。位移通過安裝在基準(zhǔn)梁上的位移計(jì)或百分表量測。加載數(shù)值通過油壓表或壓力傳感器觀測。每根基準(zhǔn)梁固定在兩個無位移影響的支點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)上，支點(diǎn)或基準(zhǔn)樁與試樁中心距應(yīng)大于4d且不小于2m（d為試樁直徑或邊長）。

2、試愿驗(yàn)方共法分級柔加載館：試樁皂加載肆應(yīng)分岡級進(jìn)芽行，堤每級回荷載不約為窗預(yù)估類破壞毛荷載屢的1/掃10麥~1苗/1獻(xiàn)5；有置時也堆采用歐遞變朵加載房誠方式脾，開始棍階段每級壯荷載閃取預(yù)揚(yáng)估破襯壞荷亡載的1/俱2.篇5~忍1/本5，終了豈階段瓣取1/執(zhí)10乘~1畏/1喇5。測讀杏沉降肆?xí)r間以：在每洗級加饞荷后息的第嚇一小松時內(nèi)與，按2、5、15、30、45、60旋mi漆n測讀粗一次哥，以灰后每鋤隔30灘mi候n測讀疊一次旗，直股至沉霞降穩(wěn)寺定為滿止。沉降年穩(wěn)定漸的標(biāo)喊準(zhǔn)，通拖常規(guī)電定為孩對砂引性土儉為30援mi籃n內(nèi)不初超過0.叼1m尋m；對外粘性厲土為1h內(nèi)不鵲超過0.濾1m命m。待術(shù)沉降場穩(wěn)定朽后，覺方可淘施加訂下一哭級荷績載。畜循此爐加載奧觀測般，直鴨到樁哄達(dá)到班破壞去狀態(tài)沫，終苗止試造驗(yàn)。破壞蘋荷載術(shù)的確值定：當(dāng)出恰現(xiàn)下篇列情名況之填一時陳，一埋般認(rèn)收為樁趁已達(dá)蔑破壞近狀態(tài)貢，所銷相應(yīng)慮施加絨的荷冶載即餡為破警壞荷海載：（1）樁曬的沉京降量懲突然萬增大，總安沉降殺量大丙于40要mm，且果本級碧荷載鬧下的概沉降柜量為愈前一轎級荷嗽載下棒沉降鴉量的5倍。（2）本掠級荷鴨載下剛樁的錄沉降業(yè)量為蔬前一就級荷猴載下勿沉降洽量的2倍，采且24折h樁的鉤沉降速未趨肯穩(wěn)定生。3、極泡限荷滾載和煎軸向熱容許酒承載籃力的甩確定破壞汗荷載映求得掌以后肌，可耳將其前一券級荷讀載作告為極挽限荷鹿載，從嚴(yán)而確顆定單蜻樁軸置向容縫許承促載力式中月：[P迅]—優(yōu)—單樁學(xué)軸向征受壓喪容許忍承載革力（kN）；——試樁疏的極葉限荷溪載（kN）；K—犧—安全忙系數(shù)設(shè)，一戲般為2。單樁星荷載——沉降滑（P-巖S）曲營線秀單樁S-模lo攏gt曲線試驗(yàn)腹曲線蒸法：（1）P-尿S曲線明顯筐轉(zhuǎn)折傍點(diǎn)法（2）S-拋lo壩gt法（聲沉降軋速率蘇法）（二陰）經(jīng)幕驗(yàn)公夾式法我國隸現(xiàn)行斷各設(shè)計(jì)客規(guī)范都規(guī)時定了猜以經(jīng)號驗(yàn)公哄式計(jì)炊算單挽樁軸割向容胳許承評載力倚的方界法，艷這是秀一種圍簡化慘計(jì)算靠方法倡。規(guī)盛范根籠據(jù)全慢國各庭地大豎量的園靜載稀試驗(yàn)寸資料飼，經(jīng)凱過理巖論分獸析和布統(tǒng)計(jì)澆整理底，給出絞不同燭類型餃的樁翠，按輸土的什類別宗、密便實(shí)度敵、稠訊度、筐埋置座深度交等條載件下繞有關(guān)簡樁側(cè)妙摩阻腐力及鍵樁底益阻力潔的經(jīng)常驗(yàn)系幣數(shù)、席數(shù)據(jù)淡及相逢應(yīng)公居式。下面辣以《公橋僑基規(guī)》為例敞簡介四如下（以安下各務(wù)經(jīng)驗(yàn)載公式局除特寺殊說隱明者喂外均暖適用滿于鋼伍筋混車凝土彩樁、塑混凝艇土樁唐及預(yù)寫應(yīng)力紋混凝攔土樁局）。1、摩瓣擦樁單樁商豎向鋼容許線承載脂力的基本緣瑞形式為：單樁況容許浪承載闖力[P先]=剃[樁側(cè)病極限儲摩阻槍力PSU+樁底杯極限捉阻力PPU]/安全逐系數(shù)（1）鉆都（挖好）孔喪灌注貨樁：（2）打仆入樁（3）管江柱受鐵壓容典許承棉載力撲確定管柱縮慧受壓讀容許慢承載秋力可灑按打煮入樁歡計(jì)算剩，也焰可由睛專門辰試驗(yàn)可確定兵。（4）單腹樁軸進(jìn)向受篩拉容叛許承喚載力幣確定當(dāng)樁烤的軸旨向力總由結(jié)構(gòu)如自重閱、預(yù)士加力易、土驅(qū)重、芒土側(cè)遺壓力桑、汽緣瑞車荷聯(lián)載、暮和人不群荷鑄載短泳期效積應(yīng)組寨合所引警起，次樁不弊允許債受拉滲；當(dāng)樁持的軸剛向力認(rèn)由上儉述荷癥載并欄與其任他作翅用組戲成的短期喬效應(yīng)嘆組合或者偶然捧組合（地拍震力至除外蝦），留則允煎許樁多受拉孝。單樁路軸向觸受拉訪容許鍬承載豎力可猶按下怖式計(jì)庫算：2、端逼承樁批（柱察樁）支承遺在基武巖上才或嵌鑼入巖加層中呆的單牛樁，輕其軸孤向受傻壓容買許承麥載力恰，取坊決于勿樁底潤處巖斬石的騰強(qiáng)度牲和嵌雨入巖喂層的太深度喂，可助按下憑式計(jì)便算。（三出）動毯測試朽樁法動測爭法是指木給樁循頂施址加一動荷瓣載（用波沖擊廳、振世動等末方式刃施加虜），繡量測勾樁土肝系統(tǒng)橡的響鞏應(yīng)信恥號，珠然后折分析雖計(jì)算稈樁的屢性能異和承緞載力倉，可坡分為功高應(yīng)較變動士測法姥與低扎應(yīng)變趙動測純法兩粉種。低應(yīng)稠變動備測法由于施加延樁頂孤的荷貴載遠(yuǎn)榆小于玻樁的太使用撤荷載，不菜足使怨樁土瘡間發(fā)刪生相喬對位塞移，是而只通過于應(yīng)力蹲波沿爐樁身奏的傳桂播和毛反射紐奉的原膊理作澇分析，可泰用來貌檢驗(yàn)歉樁身愚質(zhì)量罷，不農(nóng)宜作歲樁承原載力輸測定邪但可廳估算雜和校俘核基沉樁的且承載端力。高應(yīng)骨變動貌測法一般榜是以重錘乓敲擊咸樁頂，使達(dá)樁貫便入土薦中，損樁土宏間產(chǎn)左生相灰對位辰移，揀從而?？梢栽》治黾尥馏w移對樁裳的外哈來抗條力和質(zhì)測定徑樁的寨承載壯力，幻玉也可愈檢驗(yàn)薪樁體勤質(zhì)量抖。（四喂）靜乖力分寇析法靜力洞分析謙法是根熊據(jù)土的螞極限唇平衡櫻理論和土的并強(qiáng)度加理論，計(jì)瓶算樁底作極限味阻力和樁側(cè)掠極限鄙摩阻背力，也捉即利聲用土肅的強(qiáng)雀度指久標(biāo)計(jì)腎算樁餃的極低限承淚載力江，然銹后將咐其除兩以安旱全系談數(shù)從塔而確對定單受樁容疤許承億載力松。1、樁沫底極歪限阻職力的塔確定把樁保作為由深埋侮基礎(chǔ)凡，并假定愁地基耐的破眉壞滑輪動面孤模式，運(yùn)洗用塑卻性力聾學(xué)中漆的極頂限平嗓衡理群論，爬導(dǎo)出軍地基逮極限愈荷載患（即控樁底饞極限縫阻力豈）的撒理論說公式奔：樁側(cè)謠單位犧面積房誠的極晝限摩青阻力測取決命于樁側(cè)玩土間謹(jǐn)?shù)募粑涨袕?qiáng)助度。按益庫侖劫強(qiáng)度泛理論牧得知務(wù)：2、樁定側(cè)極樓限摩肢阻力足的確鏡定三、可按樁殖身材態(tài)料強(qiáng)奇度確蹄定單腳樁承扮載力一般軌說來缸，樁廣的豎窯向承中載力惹往往刻由土現(xiàn)對樁柄的支貍承能耐力控掀制。但當(dāng)賢樁穿匠過極丹軟弱慮土層比，支目承（獅或嵌咐固）稻于巖灑層或艘堅(jiān)硬寇的土炊層上師時，密單樁輔豎向骨承載啊力往擱往由穩(wěn)樁身撲材料襯強(qiáng)度下控制壤。此時欠，基神樁將竭象一壓根受斗壓桿販件，建在豎狀向荷彎載作韻用下王，將脅發(fā)生鋤縱向茂撓曲聾破壞毛而喪估失穩(wěn)溝定性育，根韻據(jù)《公路咱橋規(guī)》，對冤于鋼但筋混序凝土泊樁，洞當(dāng)配順有普影通箍穿筋時霧，可愈按下穩(wěn)式確預(yù)定基鐵樁的偷豎向構(gòu)承載新力：四、城單樁橫軸溉向容倚許承住載力的確世定樁的橫向駝承載捧力，是財指樁士在與暑樁軸貍線垂縫直方接向受唉力時頃的承室載力上。樁近在橫桑向力摟（包融括彎女矩）敬作用莫下的壺工作螞情況劣較軸巧向受牛力時斗要復(fù)遲雜些鑄，但宋仍然服是從保證倘樁身層材料康和地鞋基強(qiáng)誰度與鳳穩(wěn)定竟性以及樁頂答水平限位移馳滿足巡壽使用請要求來分訓(xùn)析和闖確定妙樁的灘橫軸證向承叉載力末。（一攪）在臣橫向厲荷載熟作用悼下，逐樁的拳破壞框機(jī)理感和特國點(diǎn)樁在煙橫向剃力作握用下護(hù)變形六示意環(huán)圖a)剛性信樁；b)彈性辟樁（二膛）單劇樁橫鍵向容罵許承秧載力軟的確索定方貢法單樁貸水平分靜載芹試驗(yàn)樁水蕉平靜申載試是驗(yàn)裝名置示劍意圖五、漫關(guān)于私樁的很負(fù)摩轉(zhuǎn)阻問播題（一售）負(fù)爆摩阻鮮力的毅意義甘及其辜產(chǎn)生攔原因在一觀般情局況下恢，樁孕受軸款向荷仔載作線用后離，樁相斬對于該樁側(cè)航土體砌作向橋下位侵移，鴨土對乎樁產(chǎn)茄生向上根作用久的摩殺阻力，稱正摩翅阻力童。但當(dāng)樁周仁土體榮因某襯種原暈因發(fā)猴生下姜沉，餡其沉宋降變革形大炸于樁巴身的岔沉降護(hù)變形牧?xí)r，在由樁側(cè)睡表面奸的全琴部或穗一部寸分面元積上悲將出殖現(xiàn)向下播作用拐的摩羽阻力，稱邁其為負(fù)摩奸阻力。樁的汪正、耳負(fù)摩調(diào)阻力負(fù)摩脈阻力狀的危話害：樁的抬負(fù)摩督阻力的發(fā)低生將恢使樁現(xiàn)側(cè)土許的部焰分重扯力傳窯遞給紡樁，酸因此幕，負(fù)熟摩阻尚力不裂但不膠能成酷為樁償承載腿力的繪一部良分，懼反而擋變成施加旱在樁近上的巷外荷驕載，對騙入土譽(yù)深度勵相同億的樁門來說錘，若隊(duì)有負(fù)蚊摩力驅(qū)發(fā)生狗，則袋樁的尺外荷遵載增霸大，樁的登承載挺力相訊對降歲低，舅樁基她沉降極加大，這逝在確控定樁許的承豬載力拖和樁敵基設(shè)漲計(jì)中專應(yīng)予耳以注梳意。對于組橋梁眾工程掩特別忍要注凳意橋頭粗路堤御高填什土的共橋臺頑樁基堤礎(chǔ)的負(fù)銹摩阻愿力問械題，逆因路急堤高黑填土鼠是一功個很追大的咸地面裙荷載慨且位和于橋吉臺的膨一側(cè)融，若撒產(chǎn)生盟負(fù)摩物阻力劇時還超會有忘橋臺直背和寬