桩的安装方法

桩是用来将基础荷载通过承载能力较低的土层传递到承载能力较高的深层土壤或岩石的较长的细长构件。发生这种情况的方法是最简单的桩型分类的基础。我们有两种主要的桩类型(类型的桩)：

1.端承桩

2.摩擦(或浮动)桩

对于这两种桩类型，需要根据它们的安装方法进一步区分。

1. 打入(或位移)桩:这些桩通常是在被打入、顶起、拧或锤入地面之前预先成型的。
2. 钻孔灌注桩:对于这些桩，首先要在地上钻一个洞，然后通常在洞里形成桩。

这些类别可进一步细分为:

大排量

• 预制-打入地面和留在位置
  • -固体-木材/混凝土
  • -钢管或混凝土管
• 在原地形成闭头管，然后用混凝土填充空洞

小位移

• 螺杆桩
• 钢管和h型钢-(管型钢可能会堵塞并成为大位移)

没有位移

• 由钻孔或挖掘形成的空洞，然后用混凝土填充。在施工过程中，可能需要对洞进行支撑，主要有两种选择
  • 钢套管
  • 钻井泥浆

桩的荷载

竖向、水平和弯矩荷载的组合可以从上覆结构施加于土表面。对于大多数基础，施加在桩上的荷载主要是竖向的。风荷载对结构产生的水平荷载通常比较小，被忽略。然而，对于码头桩、桥墩基础、高烟囱和海上桩基础，侧向阻力是一个重要的考虑因素。

这里只考虑竖向荷载作用下的桩的分析。由于土-结构相互作用的性质，桩在侧向和弯矩作用下的分析较为复杂。除了能够将基础荷载传递给下伏地层外，桩还被广泛地用作控制沉降和不均匀沉降的手段。在这些注释中只考虑了极限轴向承载力。

垂直加载成堆

单桩极限承载力

桩总阻力可由桩底和桩身两部分组成。考虑静力平衡，则得出极限容量为:

P_u= P_苏+ P_部- W

P_u桩的极限承载力

P_部=桩底极限阻力(基阻力)

P_苏=桩侧极限抗剪力(桩侧抗剪力)

W =桩的自重

基本阻力

在分析桩基性能时，一般用

P_部=一个_b(f_b+ p_o）

一个_b=桩底平面面积

f_b=基地单位面积的净极限阻力

p_o=基面上覆土压力

如果桩没有延伸到土表面以上，则发现桩的重量通常与由于覆盖层压力而产生的力相似。因此

W≈_bp_o

和P_u= P_苏+一个_bf_b

侧阻力

=桩身与土体接触的表面积

=单位面积的平均极限侧阻力

一般情况下，边坡侧阻力与地表以下深度成函数，因为不排水强度su(短期不排水分析)和有效应力(长期分析)均随深度增加。平均剪应力可以用数学表示为

L是这一堆的长度

总应力分析(粘性土)

对于这些土壤，极限承载力通常受短期(不排水)条件的控制。

基本阻力

这是一个简单的承载能力问题，即

式中，qf为极限承载力。对于fu = 0的土，极限承载力可表示为

问_f= N_c年代_u+ g D = N_c年代_u+ p_o

净终极阻力是简单的

f_b= N_c年代_u

和极限基电阻近似

P_部=一个_b(N_c年代_u+ p_o）

通常取c_u= c_乌兰巴托

式中，sub为桩底土体的不排水抗剪强度，设fu为零。Nc的值可以从Skempton 's chart (p28 Data Sheets)中获得，该图表适用于Φu = 0。

当使用这个图表时，检查长径比L/D(图表上的D/B)是很重要的。一般假设桩基可作为深基础处理，N_c= 9。然而，如果L/D小于4,N_c将低于9，如下表所示，最终能力将同样减少。

侧阻力

采用总应力法和有效应力法对饱和土侧阻力进行了估算。这里我们只考虑总应力或α方法。

Su (z) =土层在深度z处的不排水强度

α =经验还原因子，取决于:

• 土壤类型
• 桩型
• 土壤强度(见下图，p105数据表)
• 安装方法
• 自安装

在缺乏额外信息的情况下，下面的图表可以用来估计α。