本章关键图示
1. 桩基础与浅基础对比。
浅基础提高承载力和降低沉降的办法主要是加大基底面积或加大埋深。
但基底面积不能无限增大，过深开挖施工困难且不经济。
桩基础可把荷载传到深部良好土层或基岩，不需开挖深基坑。
桩侧摩阻力也成为承载力重要组成部分。
2. 桩基础特点。
提高承载力。
更有效控制沉降。
可承受竖向压力、水平力、上拔力。
是应用最广泛的深基础形式之一。
3. 桩基础组成。
桩。
承台。
承台作用：把上部荷载合理分配给各桩，并把各桩联结成整体，使群桩协调工作。
4. 高承台桩基和低承台桩基。
低承台：承台底面在地面或局部冲刷线以下。
高承台：承台底面在地面或局部冲刷线以上。
5. 按承载性状分类。
端承型桩：极限状态下轴向荷载主要由桩端阻力承担。
端承桩：几乎全部由端阻承担。
摩擦端承桩：桩端承担主要荷载，桩侧承担少部分。
摩擦型桩：极限状态下轴向荷载主要由桩侧阻力承担。
摩擦桩：几乎全部由侧阻承担。
端承摩擦桩：桩侧承担主要荷载，桩端承担少部分。
易错点：
端承摩擦桩属于摩擦型桩。
摩擦端承桩属于端承型桩。
6. 桩侧摩阻力与桩端阻力。
桩侧摩阻力：桩与土相对位移产生的剪应力。
桩端阻力：桩底土或岩压缩变形产生的正应力。
侧阻一般先发挥。
端阻一般较晚发挥，但桩端为岩石或坚硬土时可较快发挥。
7. 桩身轴力与侧摩阻力关系。
微单元竖向平衡可得：
dN/dz = -qs u。
增量形式：
Ni - Ni+1 = qsi ui Δzi。
含义：沿桩身向下，轴力因侧摩阻力逐渐传给土体而减小。
可通过量测轴力反算侧摩阻力分布。
8. 负摩阻力。
方向向下，与桩顶轴向压力同向的摩阻力为负摩阻力。
条件：桩周土沉降大于桩的沉降。
产生原因：
大范围降水。
桩侧地面大范围堆载。
欠固结土或新填土。
湿陷性黄土湿陷。
冻土融陷。
9. 中性点。
中性点是摩阻力为0的截面。
此处桩土沉降相等。
中性点以上通常为负摩阻区。
中性点以下通常为正摩阻区。
中性点处桩身轴力最大。
10. 单桩承载力达到极限的情况。
土或岩对桩的支承能力达到极限，或桩位移过大超过容许值。
桩自身发生破坏。
11. 单桩承载力确定方法。
现场试验：常规静载试验、高应变法、自平衡法。
理论方法：理论公式和土的物理力学参数。
经验公式法：依靠大量现场试验数据建立经验公式。
12. 常规静载试验。
通过分级加载得到Q-s曲线。
陡变型曲线：取曲线明显下降的起始点为极限荷载。
缓变型曲线：取s = 40mm或s = 0.05D对应荷载为极限荷载。
若试桩极差不超过平均值30%，取平均值为极限承载力。
若超过30%，需分析原因并结合工程情况确定，必要时补充试桩。
13. 经验参数法确定单桩抗压极限承载力。
预制桩和小直径灌注桩：
Quk = Qsk + Qpk = u Σqsik li + qpk Ap。
大直径灌注桩：
Quk = Qsk + Qpk = u Σψsi qsik li + ψp qpk Ap。
qsik 是第i层土极限侧阻力标准值。
qpk 是极限端阻力标准值。
u 是桩身周长。
li 是桩在第i层土中长度。
Ap 是桩端面积。
ψsi、ψp 是大直径桩尺寸效应系数，小于1，反映成孔松弛导致侧阻和端阻降低。
14. 铁路桥规摩擦桩容许承载力。
打入、振动下沉和桩尖爆扩桩：
[P] = (1/2) U Σαi li fi + λ A Rp。
重点不是死背每个系数表，而是知道：
αi 与桩径、土类、沉桩方式有关。
λ 与爆扩体和土类有关。
UΣαi li fi 代表侧阻贡献。
λARp 代表端阻或爆扩体贡献。
15. 钻孔灌注桩容许承载力。
[P] = (1/2) U Σfi li + m0 A [σ]。
m0 是桩底支承力折减系数。
清底越好、土质越好，m0 越大。
桩长与桩径比越大，折减可能越明显。
16. 单桩抗拔承载力。
受拉时只有侧摩阻力，没有端阻力。
受拉时侧摩阻力低于受压时侧摩阻力。
建筑桩基规范常用：
Tuk = Σλi qsik ui li。
λi 是抗拔折减系数。
17. 水平静载试验。
H0-t-x0曲线：
上凹表示位移速率逐渐减小，趋于稳定。
下凹表示位移速率增大，接近破坏。
H0-t-x0曲线突变点前荷载为临界荷载Hcr。
H0-Δx0/ΔH0曲线：
第一个拐点对应临界荷载Hcr。
第二个拐点对应极限荷载Hu。
18. 临界荷载。
对应桩身开始开裂、受拉区混凝土退出工作时的荷载。
19. 群桩效应。
群桩基础承载力通常不是各单桩承载力简单叠加。
原因一：土中应力和位移叠加。
原因二：群桩施工改变桩间土性质。
桩置于土层上且桩间距较小时，应力场和位移场叠加，群桩承载力可能小于单桩承载力之和，沉降大于单桩沉降。
桩间距sa > 6d时，叠加效应可忽略。
桩置于岩石上时，桩底压力通常无明显叠加。
20. 群桩对桩间土性质的影响。
预制桩施工对砂土、粉土可能有挤密作用，使群桩中单根桩承载力提高。
预制桩施工对黏性土可能有扰动作用，使承载力降低。
21. 承台效应。
低承台桩基中，承台像浅基础，承台下土可能分担荷载。
复合基桩：基桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载单元。
不考虑地震作用：
R = Ra + ηc fak Ac。
考虑地震作用：
R = 1.25 ζa Ra + ηc fak Ac。
ηc 是承台效应系数。
fak 是承台下土层承载力特征值。
Ac 是基桩对应承台底净面积。
ζa 是地基抗震承载力调整系数。
22. 不考虑承台效应的情况。
置于完整或较完整岩石上的端承桩。
承受经常出现的动力作用。
承台下存在可能产生负摩阻力的土层，如湿陷性黄土、欠固结土、新填土、高灵敏度软土、可液化土。
因降水使地基土固结并与承台脱开。
饱和软土中沉入密集桩群。
23. 横向荷载作用下单桩受力变形。
桩顶受水平力或弯矩时，桩身发生水平位移并挤压土体。
土体对桩产生横向抗力。
横向抗力通常假设与桩身水平位移成正比。
σy = Cy Xy。
Py = Cy Xy b0。
Cy 是土的横向抗力系数。
Xy 是桩身水平位移。
b0 是桩侧土抗力计算宽度。
24. 桩侧土抗力计算宽度。
圆桩，d > 1m时：b0 = 0.9(d + 1)。
圆桩，d ≤ 1m时：b0 = 0.9(1.5d + 0.5)。
方桩，b > 1m时：b0 = b + 1。
方桩，b ≤ 1m时：b0 = 1.5b + 0.5。
25. m法。
横向抗力系数随深度线性增长：
Cy = m y。
适合计算横向抗弯刚度EI较大的灌注桩。
在铁路、公路、水利和建筑工程中常用。
26. k法。
常写为Cy = k y^n中的一种处理。
数学处理较简单。
在日本和美国采用较多。
27. 桩的横向变形系数。
微分方程形式：
d4Xy/dy4 + α5 y Xy = 0。
α = 五次根号下(m b0 / EI)。
α的单位为m^-1。
αl反映桩土间相对刚度。
αl越大，桩相对刚度越小。
EI为桩抗弯刚度，铁路中通常取0.8EhI。
28. 单桩刚度系数。
ρ1：承台沿桩轴线方向单位位移时，桩顶产生的轴力。
ρ2：承台横向单位位移且无转角时，桩顶产生的剪力。
ρ3：承台横向单位位移且无转角时，桩顶产生的弯矩；也表示承台单位转角且无横向位移时桩顶产生的剪力。
ρ4：承台单位转角且无横向位移时，桩顶产生的弯矩。
29. 群桩基础桩顶受力简化计算。
竖向压力：
Ni = (Fk + Gk) / n + Mxk yi / Σyj² + Myk xi / Σxj²。
水平力：
Hi = Hk / n。
Fk、Hk、Mxk、Myk为荷载效应标准组合下作用于承台顶面的竖向力、水平力和弯矩。
Gk为承台及其上土自重标准值。
30. 承台冲切破坏。
作用机理与扩展基础相似。
可能沿柱边、变承台截面处或角桩处冲切破坏。
一般公式：
Fl ≤ βhp β0 um ft h0。
Fl 是作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值。
ΣQi 是冲切破坏锥体范围内基桩反力设计值之和。
β0 是冲切系数。
λ = a0 / h0 是冲跨比。
a0 是柱边或变阶处到最近桩边的水平距离。
um 是冲切破坏锥体有效高度中线周长。
h0 是有效高度。
31. 桩基检测。
桩身质量问题：
预制桩可能开裂、断桩。
灌注桩可能混凝土离析、夹泥、颈缩。
检测方法：
开挖检查。
抽芯法。
声波透射法。
动测法。
反射波法，即低应变法。
高应变法。
第5章计算题准备顺序：