《土力学与基础工程》课程授课教案（讲义）第八章 桩基础及其它深基础简介 8.4 单桩竖向承载力的确定

§8.4单桩竖向承载力的确定 单桩竖向承载力：在竖向荷载作用下到达破坏状态前出现不适于继续承载的变形 时所对应的最大荷载 单桩竖向承载力确定：1桩身的材料强度：2地基的承载力 1按材料强度确定 将桩视为一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设计值： R=中(DcfA+f,Ag) R一单桩竖向承载力设计值 ￡。一混凝轴心受压构件的稳定系数： 「，一混凝土轴心抗压强度设计值： A一纵向受力钢筋的抗压强度设计值 中一桩身横截面面积： 中。一工作条件系数，预制桩：0.75：灌注桩：0.60.7： Ag一纵向受力钢筋的截面面积 2单桩竖向抗压静载试验确定 2.1加荷方法： 慢速维持荷载法：逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩 破坏。然后分级卸载到零。当考虑缩短试验时间，可采用快速 维持荷载法，即每隔 一小时加 级荷载 每级加载为预估极限 荷载的1/10-1/15。第一级可按2倍分级荷载加荷。 2.2沉降观测 每级加载后，隔5、10、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累 计1h之后每隔30min测读一次。 2.3终止加荷条件 桩的破坏状态的有时不十分明显，出现下列情况之一时，终止加载： (1)某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍： (2)某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍， 且经24h尚未达到相对稳定： (3)己达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时 2.4确定单桩竖向极限承载力的方法 单桩竖向极限承载力的方法：应绘制Q一s曲线。 陡降型曲线：单桩竖向极限承载力取Q一s曲线发生明显陡降的起始点： 缓变型曲线：取s=40~60mm对应的荷载，对于大直径桩可取s=0.03~0.06D 所对应的荷载值：细长桩(>80)取s=60一80mm对应的荷载。 一桩端直径 大桩径取低值，小桩径取高值 3按土的抗剪强度指标确定 考虑：士的类别：排水条件：桩的类型：设计效应等： 3.1单桩承载力的一般表达式

§8.4 单桩竖向承载力的确定 单桩竖向承载力：在竖向荷载作用下到达破坏状态前出现不适于继续承载的变形 时所对应的最大荷载。 单桩竖向承载力确定：1 桩身的材料强度；2 地基的承载力 1 按材料强度确定 将桩视为一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设计值： R=φ(ΦCfcAP+f’ y Ag) R—单桩竖向承载力设计值； fc —混凝轴心受压构件的稳定系数； f ’ y—混凝土轴心抗压强度设计值； AP —纵向受力钢筋的抗压强度设计值； φ—桩身横截面面积； ΦC—工作条件系数，预制桩：0.75；灌注桩;0.6～0.7； Ag—纵向受力钢筋的截面面积。 2 单桩竖向抗压静载试验确定 2.1 加荷方法： 慢速维持荷载法：逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩 破坏。然后分级卸载到零。当考虑缩短试验时间，可采用快速 维持荷载法，即每隔一小时加一级荷载。每级加载为预估极限 荷载的 1/10~1/15。第一级可按 2 倍分级荷载加荷。 2.2 沉降观测 每级加载后，隔 5、10、15min 各测读一次，以后每隔 15min 测读一次，累 计 1h 之后每隔 30min 测读一次。 2.3 终止加荷条件 桩的破坏状态的有时不十分明显，出现下列情况之一时，终止加载： （1）某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的 5 倍； （2）某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的 2 倍， 且经 24h 尚未达到相对稳定； （3）已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。 2.4 确定单桩竖向极限承载力的方法 单桩竖向极限承载力的方法：应绘制 Q－s 曲线。 陡降型曲线：单桩竖向极限承载力取 Q—s 曲线发生明显陡降的起始点； 缓变型曲线：取 s＝40～60mm 对应的荷载，对于大直径桩可取 s＝0.03～0.06D 所对应的荷载值；细长桩（l/d＞80）取 s＝60～80mm 对应的荷载。 D—桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值。 3 按土的抗剪强度指标确定 考虑：土的类别；排水条件；桩的类型；设计效应等； 3.1 单桩承载力的一般表达式

单桩极限承载力Qu:Q.=Q.+Q-(G-4,) Qsu、Qbu 一桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力： Ab、一一桩底面积和桩的长度： G、y 一桩的自重和桩长以内土的平均重度。 或：Q.=Qn+0m 3.1.1粘性土中单桩的承载力 粘性土以不排水强度cu估算承载力，表达为： Q=cNeA+un∑cal Q知一桩侧分别厚为山的各层土所提供的极限摩阻力的总和。 Cu 一桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径范围内土的不排水抗剪强度平均值： 按试验结果取值。裂隙粘土宜用包含裂隙的大试样测定。对钻孔桩、裂隙粘 土的cu取三轴不排水抗剪强度的0.75倍。 Ne一一地基承载力系数，当桩的长径比b>5时，Ne=9: ca一一桩土之间的附着力，ca=acu a:软粘土a=1或更大，但随c的增大而迅速降低： b:硬粘土中的桩，当桩长1≤20d时 a取0.4： c:打入桩穿过上层土进入下卧硬粘士层时： 当进入硬土层的长度h≤20d时，如上部为砂、砾：a=1.25: 上部为软土：a=0.4。 d:其它a=0.7: :打入桩，cu≤100kPa:钻孔桩a=0.45:扩底桩a=0。 4静力触探法确定 单桥探头法： 《建筑桩基技术规范》中提出了根据比贯入阻力确定混凝土预制桩竖向极限承 载力的标准值： Quk=Qsk+Qpk=uEqsikli+a pskAp 一桩身周长： qk一用静力触探比贯入阻力值估算的桩周土第ⅰ层的极限侧阻力标准值： l一桩穿过第i层土的厚度： a一桩端阻力修正系数： Psk一桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值： A。一桩端面积。 桩端穿越粉士、粉砂细砂及中砂底面时qk按《建筑桩基技术规范》估算值进行 修正。 双桥探头法：可同时测出探头侧阻力Q:和端阻力Qk,按下式计算：

单桩极限承载力 Qu： Q Q Q (G A l) u su bu b = + − − Qsu、Qbu——桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力； Ab、l——桩底面积和桩的长度； G、γ——桩的自重和桩长以内土的平均重度。 或： Qu = Qbu + Qsu 3.1.1 粘性土中单桩的承载力 粘性土以不排水强度 cu 估算承载力，表达为： u = u c b + p ai i Q c N A u c l Qsu—桩侧分别厚为 li 的各层土所提供的极限摩阻力的总和。 cu—桩底以上三倍桩径至桩底以下一倍桩径范围内土的不排水抗剪强度平均值； 按试验结果取值。裂隙粘土宜用包含裂隙的大试样测定。对钻孔桩、裂隙粘 土的 cu 取三轴不排水抗剪强度的 0.75 倍。 Nc——地基承载力系数，当桩的长径比 l/b＞5 时，Nc=9； ca——桩土之间的附着力，ca=αcu 。 a：软粘土α=1 或更大，但随 cu 的增大而迅速降低； b：硬粘土中的桩，当桩长 l≤20d 时，α取 0.4； c：打入桩穿过上层土进入下卧硬粘土层时； 当进入硬土层的长度 l1≤20d 时，如上部为砂、砾：α=1.25； 上部为软土：α=0.4。 d：其它α=0.7； e：打入桩，cu≤100kPa；钻孔桩α=0.45；扩底桩α=0。 4 静力触探法确定 单桥探头法： 《建筑桩基技术规范》中提出了根据比贯入阻力确定混凝土预制桩竖向极限承 载力的标准值： Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+αpskAp u—桩身周长； qsik—用静力触探比贯入阻力值估算的桩周土第 i 层的极限侧阻力标准值； li—桩穿过第 i 层土的厚度； α—桩端阻力修正系数； psk —桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值； Ap—桩端面积。 桩端穿越粉土、粉砂细砂及中砂底面时 qsik 按《建筑桩基技术规范》估算值进行 修正。 双桥探头法：可同时测出探头侧阻力 Qsk和端阻力 Qpk，按下式计算：

Qt=u∑l,Bf+aqeA 山一桩身周长： l一第i层土层厚度： 〔一第i层土的探头平均阻力： B一第i层土桩侧阻力综合修正系数 q一桩端平面上、下探头阻力： Ap一桩端面积。 5经验公式 建立如下单桩竖向极限承载力标准值的经验公式： (I)当桩径d08m时（大直径桩）为 0a=0a+Qa=u∑y9u+49An qk一一桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，无当地经验时，按P222表8.6取值 对于扩底桩不必计入桩端变截面部分的侧阻力： 一桩端土极限端阻力标准值， 可采用深层载荷板试验确定：当不能进行深 层载荷板试验时，可采用当地经验或按P223表8.7取值：，对于干作业（清 底干净)可按P224表8.8取值： -大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按P224表8.9取值： 对于混凝土护壁的大直径挖孔桩，其设计桩径取护壁外直径。 (3)嵌岩桩 嵌岩桩的极限承载力由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。 6单桩轴向承载力设计值 R-p∑qsiali+QpaAp 荷载传递函数 荷载传递函数：桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和 桩端阻力是桩土相对位移的某种函数。 荷载传递函数比较复杂，与土层性质、埋深、桩径等有关： 需要对其简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限摩阻力和对应的极限位移

Quk=u∑liβifsi+αqcAp u—桩身周长； li—第 i 层土层厚度； fsi—第 i 层土的探头平均阻力； βi—第 i 层土桩侧阻力综合修正系数； qc—桩端平面上、下探头阻力； Ap—桩端面积。 5 经验公式 建立如下单桩竖向极限承载力标准值的经验公式： ⑴当桩径 d＜0.8m 时： uk sk pk sik i qpkAp Q = Q +Q = uq l + qsik——桩侧第 i 层土的极限阻力标准值，无当地经验时，按 P222 表 8.6 取值； qpk——极限端阻力标准值，当无当地经验时，按 P223 表 8.7 取值； ⑵当桩径 d＞0.8m 时（大直径桩）： uk sk pk si sik si pqpkAp Q = Q + Q = u q l + qsik——桩侧第 i 层土的极限侧阻力标准值，无当地经验时，按 P222 表 8.6 取值 对于扩底桩不必计入桩端变截面部分的侧阻力； qpk——桩端土极限端阻力标准值，可采用深层载荷板试验确定；当不能进行深 层载荷板试验时，可采用当地经验或按 P223 表 8.7 取值；，对于干作业（清 底干净）可按 P224 表 8.8 取值； ψsi、ψp——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按 P224 表 8.9 取值； 对于混凝土护壁的大直径挖孔桩，其设计桩径取护壁外直径。 ⑶嵌岩桩 嵌岩桩的极限承载力由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。 6 单桩轴向承载力设计值 Ra=up∑qsiali+qpaAp 荷载传递函数 荷载传递函数：桩侧和桩端阻力的发挥，需要一定的桩土相对位移，即桩侧和 桩端阻力是桩土相对位移的某种函数。 荷载传递函数比较复杂，与土层性质、埋深、桩径等有关； 需要对其简化。荷载传递函数主要的特征参数是极限摩阻力和对应的极限位移