承台分担荷载
3 承台土抗力随承台区位和排列的变化 承台内区（桩群包络线以内）土抗力明显小于外区 单排桩条基承台土抗力大于其他排列形式群桩
承 台 荷 载 / 施 加 荷 载
施加荷载/极限荷载
竖向荷载下的群桩承载力
考虑群桩效应的复合基桩竖向承载力特征值
R Ra c f ak Ac
承台效应系数 取消了侧阻效应 和端阻效应系数 简化了计算过程
differential settlement)
考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互பைடு நூலகம்用效应，通过 调整桩径、桩长、桩距等改变基础支承刚度分布，以促使建筑 物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法
竖向荷载下的群桩承载力
承台类型
独立承台 对应独立基础 条形承台 对应条形基础 筏型承台 对应筏型基础 箱型承台 对应箱型基础
等效作用面以下（等代实体深基础底以下）的应力分布按 Boussinesq解确定
附加压力统一取准永久值
上述公式是角点法公式 矩形基础中心点沉降可简化
竖向荷载下的桩基沉降计算
桩中心距不大于6倍桩径
s e s '
经验修正系数
1.该表有一定改动（书表5－20） 2.对于后注浆施工工艺成桩的 乘以0.7（砂、砾、卵石）～0.8 （黏性土、粉土）
竖向荷载下的桩基沉降计算
桩中心距不大于6倍桩径
s e s ' e p0 j
j 1 i 1 m m
zij ij z(i 1) j (i 1) j Esi
经验修 正系数
桩基等 效系数
承台底面 附加压力
等效基础面积等于承台投影面积
等效作用的附加压力p0j取承台底附加压力
第五章 桩基工程
Pile Foundation
崔德山
中国地质大学（武汉）工程学院 Engineering Faculty, CUG(WuHan)
桩的承载力
确定方法有：《建筑地基基础设计规范》 （GB 50007-2002）和《建筑桩基技术规 范》（JGJ 94-94） 桩的承载力：单桩竖向承载力、群桩竖向 承载力和桩的水平承载力
桩间距越大 桩间土体承担的荷载越大 承台效应越大
竖向荷载下的群桩承载力
承台分担荷载
2 承台土抗力随承台宽度与桩长之比而变化
承 台 荷 载 / 施 加 荷 载 施加荷载/极限荷载
Bc
L
当Bc/L≥1时: 承台土抗力形成的压力泡包围整个桩群，导致桩侧阻 力、端阻力发挥值降低，相应的承台土抗力增大。
竖向荷载下的群桩承载力
群桩的工作形状
摩擦型群桩破坏模式
群桩破坏模式
整体与非整体破坏 群桩破坏模式
端阻破坏与侧阻破坏
软弱下卧层冲剪破坏
竖向荷载下的群桩承载力
承台分担荷载
1 桩距离大小
r
d
1 s nd wr qs d ln E0 r
桩侧阻力 桩中心距
桩直径
当r＝nd时 Wr＝0 实测nd＝6～10d 当土体的变形模量小 取小值
竖向荷载下的群桩承载力
群桩的工作形状
端承型群桩
承台底部分担荷载小 桩侧荷载分担小
主要荷载由桩端岩土体承担
nQuk Pu
单桩承载力
群桩承载力
桩基的沉降验算也可以简化或者省掉
嵌岩桩
对沉降无特殊要求条形基础下不超过两排的桩基
简单的工业厂房桩基（桩端为密实土层）
竖向荷载下的群桩承载力
群桩的工作形状
0.5Bc且小于5m

Ra Quk / K
Ac＝(A－nAps)/n
0.5Bc且小于5m深度范围内各土层地基土 承载力按厚度加权平均值
对于端承型桩基 桩数少于4根摩擦型桩不 计承台效应 对于液化土 湿陷性土 欠固结土 新填土 高灵敏软土 沉桩导致超孔隙水压力及隆 起等不考虑承台效应

竖向荷载下的群桩承载力
有限元进行地基、基础、 上部结构共同分析
第五节 桩基设计
Structure design of pile foundation
总步骤
桩基设计步骤
1、收集设计资料 2、选择桩型、桩断面尺寸、桩长的选择
3、确定单桩承载力
4、确定群桩的桩数及布桩 5、群桩承载力与变形验算 6、桩基中各桩受力与结构设计
d1
竖向荷载下单桩承载力
单桩竖向承载力确定
经验参数法 混凝 土空 心桩
Quk Qsk Qpk uqsik li qpk ( Aj p Apl )
竖向荷载下单桩承载力
单桩竖向承载力确定
经验参数法
嵌岩桩
Quk Qsk Qrk
土体： Qsk u
q
sik i
l
饱和抗压强度 粘土岩取天然湿度 抗压强度
3.对于饱和土体中采用一般预制桩 根据情况乘以1.3～1.8
相对94规范 适用地区更广 考虑了施工因素 相对合理
竖向荷载下的桩基沉降计算
桩中心距不大于6倍桩径
s e s '
等效沉降系数e
nb 1 e C0 C1 (nb 1) C 2
C0、C1、C2由下列参数确定; 距径比＝Sa/d 长径比＝l/d 基础长宽比＝Lc/Bc
考虑桩压缩量
竖向荷载下的桩基沉降计算
单桩 单排桩 疏桩基础
压缩层范围内土层 附加压力 桩身压缩量 Ip与Is查表得到 该式假设侧阻 为三角形分布 Ip Is采用Mindlin解
影响范围内基桩数
端阻比例系数
承台底均布压力 Boussinesq解
竖向荷载下的桩基沉降计算
单桩 单排桩 疏桩基础
计算繁琐 精度有限
竖向荷载下的桩基沉降计算
桩基沉降计算与天然地基沉降计算比较
导致桩底面下 压力加大
实体深基础
wM 刚性承台群桩Mindlin解 e wB 实体基础Boussinesq解
桩基沉降＝桩体范围的变形＋桩下土体沉降
竖向荷载下的桩基沉降计算
桩中心距不大于6倍桩径
实体深基础法 等效基础面积等于承 台投影面积
pu AB Nk Gk f a AB K
K 安全系数2～3
摩擦角取有效摩擦角
竖向荷载下的群桩承载力
软弱下卧层承载力验算
等代墩基法
＋
应力扩散
软弱下卧层 承载力验算
深度修正后承 载力特征值
z m z fa z
软弱层顶面 附加压力
软弱层顶面土层 重度厚度加权
z
( Fk Gk ) 3/ 2( A0 B0 ) qsik li ( A0 2t tan )( B0 2t tan )
矩形布桩时 短边桩数
竖向荷载下的桩基沉降计算
单桩 单排桩 疏桩基础
思路： 采用Mindlin解决侧阻与端阻 形成的附加压力 采用Boussinesq解决承台底 反力在桩端下形成的附加反力 分别计算对沉降计算范围内 所有桩与承台的作用形成的附 加压力
将附加压力求和 采用分层总 和法计算沉降计算点的沉降
摩擦型群桩
上部荷载作用效应分为： 桩端应力效应 桩侧应力效应 承台应力效应
叠加
压力值增大 影响深度增大 群桩承载力不等于 单桩承载力之和
群桩效应：
nQuk Pu
摩擦群桩才具有的特征 受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长 与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而 变化 群桩效应又影响群桩基础的荷载分配特征 及群桩破坏模式
然后进行所有桩的平均
同时验算抗拔承载力
Nk Tgk / 2 Ggp Nk Tk / 2 Gp
群桩整体破坏模式
单桩破坏模式
第三节 竖向荷载下的群桩承载 力计算
Vertical bearing capacity of group piles
竖向荷载下的群桩承载力
单桩与群桩
基本概念
复合桩基(Composite pile foundation) 有基桩和承台下地基土共同承担 荷载的桩基础 基桩(Foundation Pile) 桩基础中的单桩 减沉复合疏桩基础(Composite foundation with settlement-reducing piles) 软土地基天然地基承载力基本满足要求的情况下 为减少沉降采 用疏布摩擦型桩的复合桩基 变刚度调平设计(Optimized design of pile foundation stiffness to reduce
考虑群桩效应的复合基桩竖向承载力特征值
R Ra c f ak Ac
竖向荷载下的群桩承载力
考虑群桩效应的复合基桩竖向承载力特征值
R Ra c f ak Ac
满足承载力要求
Fk Gk R Nk n
竖向荷载下的群桩承载力
群桩基础整体破坏情况下承载力计算
等代墩基法
Pu a b pu 2(a b) li qsui
岩体： Qrk r f rk Ap
嵌岩段侧阻与端阻综合系数
母岩强度 <15MPa >30MPa
桩基抗拔承载力
抗拔桩基承载力验算
确定方法
试验方法 甲级和乙级建筑桩基 经验公式法 丙级建筑桩基 载荷试验
单桩破坏模式 两种 破坏 方式
群桩破坏模式
抗拔桩基承载力验算
单桩破坏
基桩抗拔极限 承载力标准值
大直径桩端 阻修正系数
又称尺寸效 应系数
竖向荷载下单桩承载力
单桩竖向承载力确定
经验参数法 钢管桩 闭口 敞口 桩端土塞效应
形成类似闭口桩
土体大量涌入桩心
Quk Qsk Qpk u qsik li p qpk Ap
p 0.16hb / d1 p 0.8 hb /d1 5