第八章桩基础 8一1概述 如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承 载力和变形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时， 就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深墓础方 案了。深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种 类型 一、桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1,不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建 筑或其它重要的建筑物， 2.重型工业厂房和荷载过大的建筑物，如仓库、 料仓等， 3.对烟囱、输电塔等高耸结构物，采用桩基以承 受较大的上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜
第八章 桩 基 础 8—1 概述 如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承 载力和变形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时， 就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深墓础方 案了。深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种 类型 一、桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建 筑或其它重要的建筑物， 2．重型工业厂房和荷载过大的建筑物，如仓库、 料仓等， 3．对烟囱、输电塔等高耸结构物，采用桩基以承 受较大的上拔力和水平力，或用以防止结构物的倾斜
时， 4.对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、 减弱基础振动对结构的影响，或应控制基础沉降和沉降速 率时， 5.软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物， 或以桩基作为地震区结构抗震措施时。 8-2桩的分类 桩基一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台 组成（图83）。按承台与地面的相对位置的不同，而有低 承台桩基和高承台桩基之分。前者的承台底面位于地面以 下，而后者则高出地面以土，且其上部常处于水中。工 业与民用建筑几乎都使用低承台竖直桩基，并且很少采用 斜桩。桥梁和港口工程常用高承台桩基，且常用斜桩以承 受水平荷载。 按施工方法的不同，桩有预制桩和灌注桩两大类
时， 4．对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、 减弱基础振动对结构的影响，或应控制基础沉降和沉降速 率时， 5．软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物， 或以桩基作为地震区结构抗震措施时。 8-2 桩的分类 桩基一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台 组成(图8·3)。按承台与地面的相对位置的不同，而有低 承台桩基和高承台桩基之分。前者的承台底面位于地面以 下，而后者则高出地面以-土，且其上部常处于水中。工 业与民用建筑几乎都使用低承台竖直桩基，并且很少采用 斜桩。桥梁和港口工程常用高承台桩基，且常用斜桩以承 受水平荷载。 按施工方法的不同，桩有预制桩和灌注桩两大类
按桩的设置效应，可将桩分为大量挤土桩、小量挤土桩 和不挤土桩三类。 8一3单桩轴向荷载的传递 在讨论竖直单桩的轴向承载力之前，有必要大致了 解施加于桩顶的轴向荷载是如何通过桩土之间的相互作用 传递给地基的。 一、端承桩与摩擦桩 1.端承桩 凡认为只通过桩端传递荷载的桩，称为端承桩[图8- 7(]。在工程实践中，通常把端部进入岩层或坚实土层 的桩视作端承桩。端承桩的沉降量很小，桩截面位移 主要来自桩身的弹性压缩。 2.摩擦桩 摩擦桩通过桩身侧面将部分或全部荷载传递到桩周土 层[图8一7(b】。计算这类桩时既考虑桩身侧面与土之间的
按桩的设 置效应，可将桩分为大量挤土桩、小量挤土桩 和不挤土桩三类。 8—3 单桩轴向荷载的传递 在讨论竖直单桩的轴向承载力之前，有必要大致了 解施加于桩顶的轴向荷载是如何通过桩土之间的相互作用 传递给地基的。 一、端承桩与摩擦桩 1．端承桩 凡认为只通过桩端传递荷载的桩，称为端承桩[图8- 7(a)]。在工程实践中，通常把端部进入岩层或坚实土层 的桩视作端承桩。端承桩的沉降量很小，桩截面位移 主要来自桩身的弹性压缩。 2. 摩擦桩 摩擦桩通过桩身侧面将部分或全部荷载传递到桩周土 层[图8—7(b)]。计算这类桩时既考虑桩身侧面与土之间的
摩阻力，同时也考虑桩端下土的支承作用。 二、桩身轴力和截面位移 在桩顶轴向荷载作用下，桩身横截面上产生了轴向 力和竖向位移，由于桩身和桩周土的相互作用，随桩身 变形而下移的桩周土在桩侧表面产生了竖向的摩阻力。 随着桩顶荷载的增加，桩身轴力和桩侧摩阻力都不断发 生变化。如果在进行单桩轴向静载荷试验时，沿桩身某 些截面设置量测应力和位移的元件（传感器，那么，在 桩顶荷载Q(桩顶轴力N=Q)作用下，桩顶向下位移δ。（桩 顶沉降s=δ。)、桩身任意深度z处的轴力Nz:和截 面位移δz以及桩端(z=)的轴力N和位移δ引都可以确定。 以桩顶（也是地面）作为坐标原点，离桩顶深度为z处 的桩身轴力为 N:=0-upt,d
摩阻力，同时也考虑桩端下土的支承作用。 二、桩身轴力和截面位移 在桩顶轴向荷载作用下，桩身横截面上产生了轴向 力和竖向位移，由于桩身和桩周土的相互作用，随桩身 变形而下移的桩周土在桩侧表面产生了竖向的摩阻力。 随着桩顶荷载 的增加，桩身轴力和桩侧摩阻力都不断发 生变化。如果在进行单桩轴向静载荷试验时，沿桩身某 些截面设置量测应力和位移的元件(传感器)， 那么,在 桩顶荷载Q(桩顶轴力N=Q)作用下,桩顶向下位移δ。(桩 顶沉降s=δ。)、 桩身任意深度z处的轴力Nz：和截 面位移δz以及桩端(z=l)的轴力Nl和位移δl都可以确定。 以桩顶(也是地面)作为坐标原点，离桩顶深度为z处 的桩身轴力为 0 . . z N Q u dz z p z = −
从深度为z长度为dz的一小段桩体[图8一8(]的平衡 条件得到摩阻力与轴力的关系 1 dN. T=- u dz 把桩视作线性变形体，其净横截面面积为A弹性模 量为E。则桩顶沉降δ及任意截面的位移δ.为 δ=S=6,+ N.dz A E N.·dz
从深度为z长度为dz的一小段桩体[图8—8(a)]的平衡 条件得到摩阻力与轴力的关系 把桩视作线性变形体，其净横截面面积为 弹性模 量为 则桩顶沉降 及任意截面的位移 为 1 z z p dN u dz = − 0 0 1 l l z p p s N dz A E = = + Ep Ap 0 z N dz A E s z z p p z = − 0 1
0 M*9 入N te) 图88单柱轴向荷载的传递 (@)柱体元素的受力情况，（③）轴向受压的单桩1(c)戴面位移曲线：()岸阻力分布曲纹影(e)轴力分布曲线
利用一上述理论求得荷载与沉降(Q一s)的关系曲线。此 时，可对给定的不同Q值，由以上各式算出桩顶沉降s 以及任意截面（包括桩顶和桩底）的位移、摩阻力和桩身 轴力了. 三、桩侧摩阻力和桩端阻力 桩侧摩阻力是截面位移的函数。曲线OCD表示这种 关系。实际应用时，可简化为折线OAB 桩土之间的极限摩阻力Tu可由类似于土的抗剪强度 的库伦公式表达： =o tanp+c 桩侧面的法向压力与桩侧土的竖向有效应力有关 O,=K.O
利用—上述理论求得荷载与沉降(Q—s)的关系曲线。此 时，可对给定的不同Q值，由以上各式算出桩顶沉降s 以及任意截面(包括桩顶和桩底)的位移、摩阻力和桩身 轴力了． 三、桩侧摩阻力和桩端阻力 桩侧摩阻力是截面位移的函数。曲线OCD表示这种 关系。实际应用时，可简化为折线OAB 桩土之间的极限摩阻力τu可由类似于土的抗剪强度 τf的库伦公式表达： 桩侧面的法向压力与桩侧土的竖向有效应力有关 tan u x a a = + c ' . x s v = K
力 篮熊言位移d 图89t。一8，曲线的简化
如取 o'=y2 则侧阻随深度线性增大。 侧阻的深度效应。 影响t,和6，的因素。 增加桩顶荷载，桩身位移增大，桩侧摩阻力从上段到 下段渐次发挥。当桩身全长的摩阻力都达到T,之后，桩 顶荷载增量就全归桩端阻力承担。 当桩端入土深度小于某临界值时，极限端阻随深度线 性增加。 桩端阻力的发挥滞后于桩侧阻力其到达极限时所需 的桩底位移值比桩侧阻力到达极限时所需的桩身截面位移 值大得多。 桩的荷载沉降关系曲线分为陡降型和缓变型
如取 = z 则侧阻随深度线性增大。 侧阻的深度效应。 影响 的因素。 增加桩顶荷载，桩身位移增大，桩侧摩阻力从上段到 下段渐次发挥。当桩身全长的摩阻力都达到 之后，桩 顶荷载增量就全归桩端阻力承担。 当桩端入土深度小于某临界值时，极限端阻随深度线 性增加。 桩端阻力的发挥滞后于桩侧阻力其到达极限时所需 的桩底位移值比桩侧阻力到达极限时所需的桩身截面位移 值大得多。 桩的荷载沉降关系曲线分为陡降型和缓变型 u u 和 u
四、桩侧负摩阻力 桩土之间相对位移的方向，对于荷载传递的影响很大。 在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻 力称为负摩阻力。产生负摩阻力的情况有多种，例如：位 于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用产生固结，大 面积堆载使桩周土层压密，在正常固结或弱超固结的软粘 土地区，·由于地下水位全面降低（例如长期抽取地下水）， 致使有效应力增加，因而引起大面积沉降，自重湿陷性 黄土浸水后产生湿陷，打桩时使已设置的邻桩抬升等。在 这些情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给 桩。 桩侧负摩阻力问题，实质上和正摩擦力一样，如果得 知土与桩之间的相对位移以及负摩阻力与相对位移之间的 关系，就可以了解桩侧负摩阻力的分布和桩身轴力与截面 位移
四、桩侧负摩阻力 桩土之间相对位移的方向，对于荷载传递的影响很大。 在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻 力称为负摩阻力。产生负摩阻力的情况有多种，例如：位 于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用产生固结，大 面积堆载使桩周土层压密，在正常固结或弱超固结的软粘 土地区，·由于地下水位全面降低(例如长期抽取地下水)， 致使有效应力增加，因而引起大面积沉降， 自重湿陷性 黄土浸水后产生湿陷，打桩时使已设置的邻桩抬升等。在 这些情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给 桩。 桩侧负摩阻力问题，实质上和正摩擦力一样，如果得 知土与桩之间的相对位移以及负摩阻力与相对位移之间的 关系，就可以了解桩侧负摩阻力的分布和桩身轴力与截面 位移