最全面的桩基计算总结

碧野田间牛得草 2016-05-30

展开全文

桩基础计算

一.桩基竖向承载力《建筑桩基技术规范》

5.2.2 单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定：
Ra=Quk/K
式中

Quk——单桩竖向极限承载力标准值；
K——安全系数，取K＝2。
5.2.3 对于端承型桩基、桩数少于4 根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。
5.2.4 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值：
1 上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物；
2 对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；
3 按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；
4 软土地基的减沉复合疏桩基础。

当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时，沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时，不考虑承台效应，取η=0 。

单桩竖向承载力标准值的确定：

方法一：原位测试

1.单桥探头静力触探（仅能测量探头的端阻力，再换算成探头的侧阻力）计算公式见《建筑桩基技术规范》5.3.3

2.双桥探头静力触探（能测量探头的端阻力和侧阻力）计算公式见《建筑桩基技术规范》5.3.4

方法二：经验参数法

1.根据土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩承载力标准值《建筑桩基技术规范》5.3.5

2.当确定大直径桩(d>800mm）时，应考虑侧阻、端阻效应系数，参见5.3.6

钢桩承载力标准值的确定：

1.侧阻、端阻同混凝土桩阻力，需考虑桩端土塞效应系数；参见5.3.7

混凝土空心桩承载力标准值的确定：

1.侧阻、端阻同混凝土桩阻力，需考虑桩端土塞效应系数；参见5.3.8

嵌岩桩桩承载力标准值的确定：

1.桩端置于完整、较完整基岩的嵌岩桩单桩竖向极限承载力，由桩周土总极限侧阻力和嵌
岩段总极限阻力组成。

后注浆灌注桩承载力标准值的确定：

1.承载力由后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值、后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值，后注浆总极限端阻力标准值；

特殊条件下的考虑

液化效应：

对于桩身周围有液化土层的低承台桩基，当承台底面上下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土或非软弱土层时，可将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数计算单桩极限承载力标准值。土层液化折减系数ψ可按表5.3.12 确定。

软弱下卧层验算：

1.对于桩距不超过6d 的群桩基础，桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3 的软弱下卧层时，可按下列公式验算软弱下卧层的承载力。参见5.4.1

负摩阻力验算：

5.4.2 符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力
时应计入桩侧负摩阻力：
1 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；
2 桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时；
3 由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。

5.4.3 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。
1 对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力：

Nk<>

2 对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载Q，并可按下式验算基桩承载力：

Nk+Q<>

3 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。

抗拔桩基承载力验算：

5.4.6 群桩基础及其基桩的抗拔极限承载力的确定应符合下列规定：
1 对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。单桩上拔静载荷试验及抗拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106）进行。
2 如无当地经验时，群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基，基桩的抗拔极限载力取值可按下列规定计算：参见5.4.6。

桩基沉降计算：

5.5.1 建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值。
5.5.2 桩基沉降变形可用下列指标表示：
1 沉降量；
2 沉降差；
3 整体倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；
4 局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比值。
5.5.3 计算桩基沉降变形时，桩基变形指标应按下列规定选用：
1 由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；
2 对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制；
3 当其结构为框架、框架－剪力墙、框架－核心筒结构时，尚应控制柱（墙）之间的差异沉降。

5.5.6 对于桩中心距不大于6 倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。（布辛奈斯克解）

5.5.14 对于单桩、单排桩、桩中心距大于 6 倍桩径的疏桩基础的沉降计算应符合下列规定：

1 承台底地基土不分担荷载的桩基。桩端平面以下地基中由基桩引起的附加应力，按考虑桩径影响的明德林解附录F 计算确定。将沉降计算点水平面影响范围内各基桩对应力计算点产生的附加应力叠加，采用单向压缩分层总和法计算土层的沉降，并计入桩身压缩Se 。

2 承台底地基土分担荷载的复合桩基。将承台底土压力对地基中某点产生的附加应力按布辛奈斯克解（附录D）计算，与基桩产生的附加应力叠加，采用与本条第1 款相同方法计算沉降。

桩基水平承载力与位移计算

5.7.2 单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定：
1 对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定，试验方法可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 执行。
2 对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。
3 对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值。
4 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：式（5.7.2）

5 验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时，应将上述2～5 款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80；验算地震作用桩基的水平承载力时，宜将按上述2～5 款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。

桩身承载力与裂缝控制计算

5.8.1 桩身应进行承载力和裂缝控制计算。计算时应考虑桩身材料强度、成桩工艺、吊运与沉桩、约束条件、环境类别诸因素，除按本节有关规定执行外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计规范》GB 50017 和《建筑抗震设计规范》GB 50011 的有关规定。

5.8.3 基桩成桩工艺系数ψ c应按下列规定取值：
1 混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩： ψ =0.85；
2 干作业非挤土灌注桩： ψ =0.90；
3 泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩： ψ= 0.7 ~ 0.8 ；
4 软土地区挤土灌注桩： ψ = 0.6 。
5.8.4 计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时，一般取稳定系数ψ =1.0。对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa 的软弱土层的基桩，应考虑压屈影响，可按本规范式（5.8.2-1）、（5.8.2-2）计算所得桩身正截面受压承载力乘以ψ折减。其稳定系数ψ可根据桩身压屈计算长度lc和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身露出地面的自由长度l 、桩的入土长度h 、桩侧和桩底的土质条件应按表5.8.4-1确定。桩的稳定系数可按表5.8.4-2 确定。

5.8.5 计算偏心受压混凝土桩正截面受压承载力时，可不考虑偏心距的增大影响，但对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa 的软弱土层的基桩，应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，应将轴向力对截面重心的初始偏心矩ei 乘以偏心矩增大系数η ，偏心距增大系数η 的具体计算方法可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行。

受水平作用桩

5.8.10 对于受水平荷载和地震作用的桩，其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规
定：
1 对于桩顶固端的桩，应验算桩顶正截面弯矩；对于桩顶自由或铰接的桩，应验算桩身最大弯
矩截面处的正截面弯矩；
2 应验算桩顶斜截面的受剪承载力；
3 桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算，可按本规范附录C 计算；
4 桩身正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB
50010 执行；
5 当考虑地震作用验算桩身正截面受弯和斜截面受剪承载力时，应根据现行国家标准《建筑抗
震设计规范》GB 50011 的规定，对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。