桩基的设计验算探讨

谭 凯 瞿 鹏 石立君

(1.郴州市宇华专家建筑设计有限公司，湖南 郴州 423000； 2.湖南省宏尚检测技术股份有限公司，湖南 长沙 410208)

桩基的设计验算探讨

谭 凯1瞿 鹏2石立君2

(1.郴州市宇华专家建筑设计有限公司，湖南 郴州 423000； 2.湖南省宏尚检测技术股份有限公司，湖南 长沙 410208)

通过工程算例，介绍了桩基的设计理论和步骤，提出基础设计时应根据不同的基础形式选择相应的地基力学参数，对桩基的设计验算提供了一定的参考。

桩基，承载力，稳定性，偏心，计算长度

0 引言

随着城市建设迅猛发展，无论是城市人口急剧增长还是城市商业经济发展，对桥梁、高层建筑的需求越来越大，建筑的稳定性和安全性也越来越受到人们的关注。而建筑的基础就是桩基，桩基的设计直接影响着高层建筑的稳定与安全[1]。为此，我国政府相关管理部门在投入工程施工建设时应当对桩基的设计环节给予足够的重视，并加大监管力度。同时，要明确建筑工程施工环境以及桩基的基础信息，以便确保建筑工程工作中桩基设计的科学性、合理性，充分体现我国建筑工程的严谨性和时效性。

桩基础由设置在土中或部分设置在土面以下的桩和承接上部结构的承台组成。桩基础常被看作是一种深基础。与深平基相比较，桩基础施工需要比较复杂的机具，但可以节省不少材料和开挖基坑的土石方量，施工中也可免去深基坑施工中经常遇到的防水、防漏和坑壁支撑等复杂问题。

桩基础是一种古老的基础形式，在人类历史上，早新石器时代就在湖泊和沼泽地里打木桩筑平台作为住所。到近代，由于高层建筑、重型厂房、大跨桥梁和近海海洋工程等对地基承载力的要求越来越高，而桩基础具有承载力高、沉降量小而均匀、抗震性好、抗拉性强、对地质条件适应性强、容易满足各种建筑物的不同要求等优点，促使桩基础的发展十分迅速。特别是钻(挖)孔灌注桩，它具有对地基土层的适应性强、承载力大、造价低，以及低噪声、低振动等优点，已成为一种广泛的基础形式。

1 工程概况

某桥位于直线上，冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵层，其容重γ=20 kN/m3，内摩擦角φ=38°，地基的基本承载力σ0=800 kPa，冲刷线标高为147.00 m，承台底设计标高与水位线平齐，标高为151.00 m，采用钻孔桩基础。初步拟定基桩的设计桩径为1.5 m，桩中心间距为3.5 m。作用于承台底面的竖向力N=27 000 kN，水平力H=550 kN，力矩M=9 000 kN·m。桩侧土极限摩阻力f=120 kPa，横向地基系数的比例系数m=60 MN·m4。

基桩混凝土采用C20，其弹性模量Eh=2.6×107kPa，见图1。

2 参数计算

2.1 桩的计算宽度b0[2]

b0=0.9(d+1)Ke。

水平力作用方向上相邻两桩的净距L0=3.5-1.5=2 m。

考虑相互影响时对桩的计算入土深度h0=3(d+1)=7.5 m。

2.2 变形系数

2.3 估算所需桩数

按n=(1.3-1.8)N/[P]估算，先确定[P]。

取桩的入土深度l=14m。

其中，取m0=0.6，成孔桩径采用1.55m。

2.4 计算ρ1，ρ2,ρ3,ρ4

可得：

ρ2=58 418kN/m；

ρ3=291 045kN·m/m；

ρ4=1 975 199kN·m/rad。

2.5 计算承台位移b,α和β

2.6 计算桩顶内力

Hi=αρ2-βρ3=68.828kN;

Mi=βρ4-αρ3=-322.687。

2.7 验算单桩轴向受压容许承载力

将桩底置于透水土中，计算桩身自重和桩入土部分同体积的土重时均可考虑水的浮力。

桩身自重：

与桩入土部分同体积的土重:

则，3 542.49+555.3-264.2=3 833.6kN<1.2[P]=1.2×53.83=6 459.6kN。

故单桩轴向受压容许承载力满足要求。

2.8 验算地基的容许承载力

把群桩基础看成一个实体基础，按下式验算地基承载力：

外力对承台底面桩群重心的力矩：

M=9 000+550×6=12 300 kN·m。

基础底面形心处的竖向力：

2.9 桩的计算长度

1)判别大小偏心：

考虑纵向弯曲后的偏心距为e′=ηe=58.3mm,换算截面重心轴的偏心距为e=e′=58.3mm

2)截面应力核算：

3)稳定性检算：

σc=1.76 MPa<[σc]=6.1 MPa。

故满足要求。

4)钢筋布置：

主筋：由于桩下9 m处弯矩已为零，故主筋在该处截断；

箍筋：采用φ8，桩下9 m以内间距为200 mm，以下则取400 mm。

3 结语

基础设计时应根据不同的基础形式选择相应的地基力学参数。桩基工程设计主要包括：深入掌握场地地质条件、环境条件、荷载条件和施工条件，认真分析比较，不断总结经验、更新观念，完善桩基设计和计算方法。

[1] 龚晓南.复合地基发展概况及其在高层建筑中的应用[J].土木工程学报,1999(6)：55-56.

[2] 史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

The discussion on the design of pile foundation

Tan Kai1Qu Peng2Shi Lijun2

(1.ChenzhouYuhuaExpertArchitecturalDesignCo.,Ltd,Chenzhou423000,China; 2.HunanHongshangTestingTechnologyCo.,Ltd,Changsha410208,China)

Through the engineering example, this paper introduces the design theory and steps of the pile foundation, put forward in the foundation design should select corresponding foundation mechanical parameters according to different foundation forms, and provides the reference for the design and checking of the pile foundation.

pile foundation, bearing capacity, stability, bias, calculated length

1009-6825(2017)22-0060-03

2017-05-24

谭 凯(1977- )，男，工程师； 瞿 鹏(1989- )，男，助理工程师； 石立君(1981- )，男，博士

TU473.1

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