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同学们

今天我们来学习桩基础的

轴向承载机理和容许承载力

与浅基础不同

桩的承载力是桩与土共同作用的结果

在轴向荷载作用下

桩身受到压缩

自上而下相继产生相对于土的向下位移

于是桩侧表面就会受到土的向上摩阻力

随着荷载增加

桩身压缩量和位移量增大

桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来

桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力

当桩侧摩阻力和端阻力达到最大值时

桩所受的荷载就是桩的极限承载力

桩侧摩阻力只要桩土间有不太大的相对位移

就可以得到充分的发挥

粘性土层4～6mm的相对位移时

侧摩阻力就完全发挥

其大小与土的性质

桩土间的相对位移

桩的刚度

时间因素

和土中应力状态以及桩的施工方法等因素有关

其中土的性质是影响侧摩阻力的主要因素

桩端阻力的充分发挥需要有较大的位移值

在粘性土中约为桩底直径的25%

其大小与土的性质

持力层上覆荷载

桩径

桩底作用力

时间及桩底进入持力层的深度等因素有关

其中土的性质仍是主要因素

桩端阻力随着桩的入土深度

特别是进入持力层的深度而变化

达到一定深度后

桩底阻力的极限值保持稳值

这一深度称为临界深度

因此

基桩入土深度并非越深越好

达到临界深度即可

单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式

常见有两类

一类是桩身材料破坏

另一类是桩周土体破坏

根据土体的破坏形式不同

又表现为地基土整体剪切破坏

和刺入式破坏两种形式

我们了解了桩的荷载传递机理和破坏形式

接下来我们学习如何确定单桩轴向容许承载力

我们在桩的设计和使用过程中

要确保桩基不会发生破坏

能保证上部结构的正常使用

首先我们来看一下

何谓桩的轴向容许承载力

轴向容许承载力是指单桩在轴向荷载作用下

地基土和桩本身的强度

和稳定性均能得到保证

变形也在容许范围之内

所容许承受的最大荷载

目前桩的承载力主要通过两种方法获得

一是静载试验

二是经验公式

静载试验法是采用

接近于竖向抗压桩的

实际工作条件的试验方法

通过分级加载直接测得

结果最为准确

根据加载方式的不同

常用的有堆载法和锚桩法

堆载法是在荷载平台上堆放重物

来提供加载反力

现在常用标准混凝土块

承重平台搭建比较简单

堆载提供的支力荷载大小明确

受力清晰

锚桩法是在试桩周围布置4～6根锚桩

作为反力支撑

锚桩在试验过程中受到上拔力的作用

由于桩侧摩阻力大小受多种因素影响

提供反力荷载的大小往往不容易确定

设计时需考虑一定的安全系数

静载试验均采用分级加载方式进行

通过量测分级荷载的沉降量

得到桩身的荷载沉降曲线

进而根据相关规范判定桩的极限承载力

和容许承载力

由于静载试验费时费力

特别是对于大直

径桩需要设计较大的反力装置

现场很难操作

近年来

自平衡试桩法逐步得到推广

具体可以参考交通运输部

2009年颁布

实施的

《基桩静载试验 自平衡法》规范

采用静载试验法确定单桩容许承载力直观可靠

但费时费力

通常只在大型

重要工程

或地质较复杂的桩基工程中进行试验

公路和铁路桥涵地基与基础

设计规范都规定了

以经验公式计算单桩轴向承载力容许值的方法

两规范给出的经验公式类似

但系数选取略有不同

同学们在以后使用时应加以注意

我们前面讲过

桩的破坏模式主要有两类

分别按桩身材料强度

和岩土的阻力进行计算

取其较小者

首先我们来学习按岩土介质阻力计算承载力

钻孔灌注桩承载力计算包括两部分

一是侧壁的摩阻力

考虑两倍安全系数

二是端承力

考虑深度修正

钻孔沉渣清底修正

和桩身长细比修正

打入桩承载力计算也包括两部分

与钻孔桩不同

它是在对侧摩阻力和端承力求和以后

统一除以2倍的安全系数

并在计算侧摩阻力

和端承力时

考虑计入打入方式的影响系数

与摩擦桩不同

嵌入基岩桩

即端承桩承载力计算

则需考虑

桩底处岩石的强度和嵌入岩层的深度

计算时需要考虑三部分承载力

一是桩身上部埋入土层部分的摩阻力

二是嵌入基岩部分桩身的摩阻力

三是嵌入基岩的端承力

近年来

桩端及桩侧压浆工艺得到了大力推广

自2007版的

《公路桥涵地基与基础设计规范》起

规范对采用后压浆工艺的

单桩轴向承载力计算提供了经验公式

在钻孔灌注桩

计算公式的基础上

分别考虑了侧摩阻力

和端阻力增强系数

以上公式是按岩土介质阻力来计算桩的承载力

但当桩穿过极软弱土层

支承或嵌固于

岩层或坚硬的土层上时

桩身也可能发生挠曲破坏

桩是钢筋

和混凝土复合材料

其正截面抗压承载力由两部分组成

一是混凝土的承载力

二是钢筋的承载力

由于桩是细长杆件

对于高桩承台计算

则需要考虑纵向弯曲系数

同学们

以上就是本节的主要内容

我们主要讲了轴向荷载作用下

桩的承载机理

和容许承载力的确定方法

本节课到此结束

我们下节课再见！