福建船政交通職業學院教案NO.29教師姓名盛海洋授課班級21城軌1授課形式講授授課日期2023年6月3日第16周授課時數2章節名稱§9-3基樁內力和位移計算§9-4樁基礎設計計算步驟教學目的1、掌握土的橫向抗力、地基系數、單樁、單排樁、多排樁、樁的計算寬度、剛性構件和彈性構件的概念和特性。2、學會單樁及單排樁計算。3、掌握樁基礎設計計算步驟。掌握沉井基礎的組成、構造和旱地上沉井的施工的方法和步驟。了解地下連續墻施工環節。教學重點1、橫向抗力、地基系數、單樁、單排樁、多排樁、樁的計算寬度、剛性構件和彈性構件的概念和特性。2、單樁及單排樁計算。3、樁基礎設計計算步驟。掌握沉井基礎的組成和構造，旱地上沉井的施工的方法和步驟。教學難點1、單樁及單排樁計算。2、確定基樁的根數及其在平面上的布置。樁數與平面布置、樁基驗算。教學媒體板書課后分析復習舊課，導入新課：（時間）10’單樁軸向容許承載力的確定方法有：靜載試驗法、經驗公式法、理論公式法、靜力觸探法。掌握：一個概念、六種方法、一個試驗、兩個公式。什么是負摩阻力？教學過程（時間）100’/60’教學提示§9-3基樁內力和位移計算一、基本概念（一）土的橫向抗力和地基系數1、深度z處土的橫向抗力：σzx=Cx（KPa）式中C為地基系數（kN/m3）。2、地基系數的物理意義：使地基產生單位變形時所需施加的壓力強度，也即樁側某點發生單位橫向位移時，土對樁的橫向抗力。（二）單樁、單排樁和多排樁1、單樁或與橫向外力作用方向相垂直的單排樁（圖3-43）Pi=N/nQi=H/nMi=M/n2、多排樁或順橫向力作用方向的單排樁（圖3-44）（三）樁的計算寬度b1多排樁或順橫向力作用方向的單排樁，每根樁的計算寬度為：b1=KφK0Kb單樁或與橫向外力作用方向相垂直的單排樁的計算寬度可按下式計算：矩形截面樁柱b1=b+1（m）圓形截面樁柱b1=0.9（b+1）（m）（四）剛性構件和彈性構件當αL≤2.5時，可將樁柱視為剛性構件。當αL>2.5時，可將樁柱視為彈性構件。二、單樁及單排樁計算（一）樁的撓曲微分方程及樁的內力和變位的計算公式。（二）計算步驟：1、求出每根樁樁頂受力Pi、Qi和Mi及地面或局部沖刷線處橫向荷載。2、驗算單樁軸向承載力。3、計算b1和α，判別是否為彈性構件，如果是，則可繼續。4、計算MZ繪出MZ的分布圖，找出最大彎矩值及其位置，以便驗算樁的截面強度或配置鋼筋。5、計算墩（臺）頂水平位移。§9-4樁基礎設計計算步驟樁基礎設計包括樁的類型及幾何尺寸的選擇、單樁承載力的確定、確定樁數與平面布置、樁基驗算、樁身結構設計、承臺設計等。一、樁基礎類型的選擇1、樁基礎類型、承臺位置和尺寸的選定2、柱樁樁基和摩擦樁樁基的選定3、單排樁基礎和多排樁基礎的選定4、施工方法的選擇5、承臺尺寸的擬定二、樁徑、樁長的擬定和單樁容許承載力的確定1、樁徑的擬定2、樁長的擬定3、單樁容許承載力的確定三、確定樁的根數及其在平面上的布置1、確定樁數：初步估算樁數時，不考慮群樁效應，根據單樁承載力特征值估算。若樁基為中心受壓，按公式8.10計算n≥Fk+Gk/Ra,8.10n-樁數;Fk-承臺頂面豎向荷載;Gk-承臺及土自重;Ra-復合基樁的豎向承載力特征值。偏心受壓，若樁的布置使群樁橫截面的重心與荷載合力作用點重合,仍按8.10,否則,樁數應增加10-20%。2、樁的平面布置：即布樁（圖8.2），a矩形排列、三角形網格的梅花式-使用柱下樁基；b單排、雙排等距-使用墻下樁基；c不等距離-筏形或箱形基礎，沿柱網、肋梁或隔墻的軸線布置。另外，樁距要符合表8.6規定。樁距太大會增加承臺的工作量，過小將引起樁間應力重疊。四、樁基驗算1、單樁承載力驗算（1）中心豎向力作用下，Nmax+G≤k[P]，按公式8.11計算Qk=Fk+Gk/n≤Ra8.11Qk-中心豎向力作用下任一單樁豎向力;Fk-承臺頂面豎向荷載;Gk-承臺及土自重;Ra-復合基樁的豎向承載力特征值.（2）偏心豎向力作用下，按公式8.12計算Qik=Fk+Gk/n+x、y軸彎矩≤Ra8.12Qkmax≤1.2Ra8.132、樁基軟弱下臥層驗算按公式8.14計算σz+γiz≤qukw/γq8.14γi-軟弱下臥層頂面以上各土層加權平均值；z-地面到軟弱下臥層頂面的深度；qukw-軟弱下臥層經深度修正的地基極限承載力標準值；γq–地基承載力分項系數，取1.65;σz-軟弱下臥層頂面的附加應力,分以下2種情況計算:(1)樁距sa≤6d的群樁基礎,按整體沖剪破壞考慮(圖8.3a)，按公式8.15計算：σz=8.15讀書(2)樁距sa>6d的群樁基礎,按公式8.16計算：σz=8.16讀書3、樁基沉降計算讀書A需要驗算，B不需要驗算。樁基內任意一點的最終沉降量，可用單向壓縮分層總和法，按8.17計算:s=ψψes′8.17s-樁基最終沉降量;ψ-樁基沉降計算經驗系數，讀書；ψe-樁基等效沉降系數；s′-按單向壓縮分層總和法計算出的樁基沉降量。五、樁身結構設計包括樁身構造要求、配筋要求等。混凝土預制樁、混凝土灌注樁。略六、承臺設計（一）承臺設計包括確定承臺的材料、底面標高、平面形狀及尺寸、承臺的厚度及與樁的聯結，進行承臺內力計算、正截面受彎、斜截面受剪、受沖切和局部受壓承載力計算，承臺配筋，承臺抗裂性、變形驗算等。略（二）承臺強度的驗算七、驗算樁基礎整體承載力八、計算墩臺頂的水平位移Δ=x1-φ1l1+Δ0課程小結：5’1、橫向抗力、地基系數、