设计时单桩承载力如何确定？

有桩的静载荷试验和按静力学公式计算等。

单桩竖向承载力由桩身材料强度和土对桩支承力综合确定，其中确定土对桩支承力方法主要有：桩的静载荷试验和按静力学公式计算等。

单桩的竖向极限承载力标准值为基桩承载力的最基本参数，其他如特征值、设计值都是根据竖向极限承载力标准值计算出来的。

扩展资料

不同桩型的特点

1、柱桩：由于桩底位移很小，桩侧摩阻力不易得到充分发挥。对于一般柱桩，桩底阻力占桩支承力的绝大部分，桩侧摩阻力很小常忽略不计。但对较长的柱桩且覆盖层较厚时，由于桩身的弹性压缩较大，也足以使桩侧摩阻力得以发挥，对于这类柱桩国内已有规范建议可予以计算桩侧摩阻力。

2、摩擦桩： 桩底土层支承反力发挥到极限值，则需要比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值，这时总是桩侧摩阻力先充分发挥出来，然后桩底阻力才逐渐发挥，直至达到极限值。

桩长很大的摩擦桩，也因桩身压缩变形大，桩底反力尚未达到极限值，桩顶位移已超过使用要求所容许的范围，且传递到桩底的荷载也很微小，此时确定桩的承载为时桩底极限阻力不宜取值过大。

参考资料来源：百度百科-单桩竖向承载力

参考资料来源：百度百科-单桩竖向抗压极限承载力

单桩承载力是指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力：确定第4章桩基础单桩承载力是桩基设计的最基本内容。单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载，称单桩竖向极限承载力。在设计时，不应使桩在极限状态下工作，必须有一定的安全储备。在竖向荷载作用下，无论受压还是受拉，桩丧失承载能力一般表现为两种形式：①桩周土岩的阻力不足，桩发生急剧且量大的竖向位移；或者虽然位移不急剧增加，但因位移量过大而不适于继续承载；②桩身材料的强度不够，桩身被压坏或拉坏。因此，桩的竖向承载力应分别根据桩周土岩的阻力和桩身强度确定，采用其中的较小者。一般来说，竖向受压的摩擦桩的承载力决定于土的阻力，材料强度往往不能充分发挥，只有对端承桩、超长桩以及桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。抗拔桩的承载力也往往由土的阻力决定，但对于长期或经常承受拔力的桩，还需限制桩身的裂缝宽度甚至不允许出现裂缝，视环境条件而定。在这种情况下，除桩身强度外，还应进行抗裂计算。4-3-l按材料强度确定4-3-2按单桩竖向抗压静载试验法确定 静载荷试验是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法，其除了考虑到地基土的支承能力外，也计人了桩身材料强度对于承载力的影响。对于一级建筑物，必须通过静载荷试验。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总数的1％，并不应少于3根。当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，单桩承载力很高的大直径端承桩，可采用深层平板荷载试验确定桩端土的承载力。 对于预制桩，由于打桩时土中产生的孔隙水压力有待消散，土体因打桩扰动而降低的强度随时间逐渐恢复，因此，为了使试验能真实反映桩的承载力，要求在桩身强度满足设计要求的前提下，砂类土间歇时间不少于10 d；粉土和粘性土不少于15 d；饱和粘性土不少于25 d。4-3-3按土的抗剪强度指标确定(略)4-3-4按静力触探法确定 静力触探是将圆锥形的金属探头，以静力方式按一定的速率均匀压人土中。借助探头的传感器．测出探头侧阻及端阻。探头由浅入深测出各种土层的这些参数后，即可算出单桩承载力。根据探头构造的不同，又可分为单桥探头和双桥探头两种。 静力触探与桩的静载荷试验虽有很大区别，但与桩打人土中的过程基本相似，所以可把静力触探近似看成是小尺寸打入桩的现场模拟试验，且由于其设备简单，自动化程度高等优点，被认为是一种很有发展前途的确定单桩承载力的方法，国外应用极广。我国自1975年以来，已进行了大量研究，积累了丰富的静力触探与单桩竖向静载荷试验的对比资料，提出了不少反映地区经验的计算单桩竖向极限承载力标准值 的公式。4-3-5按经验公式法确定 利用经验公式确定单桩承载力的方法是一种沿用多年的传统方法，广泛适用于各种桩型，尤其是预制桩积累的经验颇为丰富。所用的承载力参数是根据它们与土性指标之间的换算关系在利用当地的静载试验资料进行统计分析的基础上，通过必要的对比分析和调整后得出的。《建筑桩基规范》针对不同的常用桩型，推荐了下述不同的估算表达式。 1．一般预制桩及中小直径灌注桩 对预制桩和直径d<800 mm-的灌注桩，单桩竖向极限承载力标准值 可按下式计算 (4-21) 2．大直径桩灌注桩对于桩径大于等于800 mm的大直径桩，其侧阻及端阻要考虑尺寸效应。侧阻的尺寸效应主要发生在砂、碎石类土中，这是因为大直径桩一般为钻、挖、冲孔灌注桩，在无粘性土中的成孔过程中将会出现孔壁土的松弛效应，从而导致侧阻力降低。孔径越大，降幅越大。大直径桩的极限端阻力也存在着随桩径增大而呈双曲线关系下降的现象。上述现象表明，在计算大直径桩的竖向受压承载力时，应考虑尺寸效应的影响。根据现有研究成果，大直径桩的Quk可按下式计算 (4-22)式中 ——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，无当地经验值时，也可按表4—6取值，对于扩底桩变截面以下不计侧阻力；——桩径d=800 mm时的极限端阻力标准值，可采用深层载荷板试验确定；当不能按深层载荷板试验时，可采用当地经验值或按表4-7取值，对于清底干净的干作业桩，可按表4-8取值。——分别为大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数，按表4-9取值。3.嵌岩桩这里所说的嵌岩桩是指下端嵌入中等风化、微风化或新鲜基岩中的桩。对于桩端置于强风化岩中的嵌岩桩，其承载力的确定可根据岩体的风化程度按砂土、碎石类土取值。 过去对这类桩都是按纯端承桩计算承载力，经过近十多年的模型与原型试验研究表明，一般情况下，嵌岩桩只要不是很短，上覆土层的侧阻力能部分发挥作用。另外，嵌岩深度内也有侧阻力作用，因而传递到桩端的应力随嵌岩深度增大而递减，当嵌岩深度达到5倍桩径时，传递到桩端的应力已按近于零。这说明，桩端嵌岩深度一般不必过大，超过某一界限并无助于提高竖向承载力。嵌岩桩单桩极限承载力标准值由桩周土总极限侧阻力、嵌岩段总极限侧阻力和总极限端阻力三部分组成，并可按下式计算 (4-23)式中 ——土的总极限侧阻力、嵌岩段总极限侧阻力、总极限端阻力标准值；——覆盖层第i层土的侧阻力发挥系数，当桩的长径比不大(l/d＜30)，桩端置于新鲜或微风化硬质岩中，且桩底无沉渣时，对于粘性土、粉土取 ，砂类土及碎石类土 ，其他情况 。——第i层土的极限侧阻力标准值，kPa，根据成桩工艺按表4-6取值；——岩石饱和单轴抗压强度，kPa；——桩身嵌岩(中等风化、微风化、新鲜基岩)深度，超过5d时，取 ，当岩层表面倾斜时，以坡下方的嵌岩深度为准；——嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数，与嵌岩深度比 有关，按表4-10采用。 表4-10 嵌岩段侧阻和端阻修正系数嵌岩深度比hr/d
0
0.5
1
2
3
4
≥5

侧阻修正系数ζs
0
0.025
0.055
0.070
0.065
0.062
0.050

端阻修正系数ζp
0.50
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0
4-3-6按动力试桩法确定 动力试桩法是应用物体振动和应力波的传播理论来确定单桩竖向承载力以及检验桩身完整性的一种方法。它与传统的静载荷试验相比，无论在试验设备、测试效率、工作条件以及试验费用等方面，均具有明显的优越性。其最大的技术经济效益是速度快、成本低，可对工程桩进行大量的普查，及时找出工程桩的隐患，防止重大安全质量事故。 动测技术在国外应用较早，早期的打桩公式就是一种动力试桩法。打桩时，桩在一定能量锤击下入土的难易程度反映出土对桩的支承能力，桩在一次锤击下入土的深度e称为贯入度。当其他条件相同时，桩打入硬土中的e值要比软土中的小；在同一土层中，则桩入土越深，值就越小。也就是说，e与打桩时土对桩的阻力之间存在着一定的函数关系，反映这种关系的表达式就统称为动力打桩公式。动力打桩公式的基本假定与实际不符，往往带来较大误差．近年来国内外已很少采用。 近二三十年来，随着测试和计算技术的提高，动力试桩技术在我国得到了较大的发展。1972年，湖南大学周光龙教授率先提出了桩基参数动测法，对开创我国动力试桩方法的研究起了积极的推动作用。1978年，东南大学唐念慈教授等首先应用波动方程法，在渤海12号平台的钢管桩动力测试中获得了成功。随着我国桩基工程的发展，动力试桩法已在全国广泛应用，有效地补充了静力试桩的不足，满足了我国桩基工程发展的需要。然而，我国动测技术的研究和应用毕竟为时不长，各种方法尚存在一定的问题，有待进一步研究和完善。 动力试桩法种类繁多。一般可分为高应变动力检测法和低应变动力检测法两大类。 高应变法由20世纪70年代的锤击法到80年代引进的PDA打桩分析仪和PID法，近年来又自行研制成各种试桩分析仪，软件和硬件的功能都有很大的提高。今后宜有步骤地发展这种动力测试仪器，加强动力模型和机理的研究工作，提高软硬件的质量、适用性和可靠性。目前，国际上普遍采用高应变法测定桩的极限承载力和检测桩的质量和完整性，也用低应变法检测桩的质量和完整性。低应变法在我国应用极为广泛，约有90％的检测单位采用低应变法，每年检测的桩数在4万根以上。由于低应变法具有软硬件价格便宜，设备轻巧，测试过程简单等优点．目前多用于桩身质量检测。4-3-7桩的抗拔承载力 主要承受竖向抗拔荷载的桩称竖向抗拔桩。某些建筑物，如海洋建筑物、高耸的烟囱，高压输电铁塔、受巨大浮托力的地下建筑物，特殊土如膨胀土和冻土上的建筑物等，它们所受的荷载往往会使其下的桩基中的某部分受到上拔力的作用。桩的抗拔承载力主要取决于桩身材料强度及桩与土之间的抗拔侧阻力和桩身自重。 对桩的抗拔极限承载力的计算公式一般可以分成两大类。一类是理论计算公式，此类公式是先假定不同的桩的破坏模式，然后以土的抗剪强度和侧压力系数等主要参数进行承载力计算。假定的破坏模式也多种多样，比如圆锥台状破裂面、曲面状破裂面和圆柱状破裂面等。第二类为经验公式，以试桩实测资料为基础，建立起桩的抗拔侧阻力与抗压侧阻力之间的关系和抗拔破坏模式。前一类公式，由于抗拔剪切破坏面的不同假设，以及设置桩的方法对桩周土强度指标的复杂性和不确定性，使用起来比较困难。因此，现在一般应用经验公式计算抗拔桩的极限承载力。有关抗拔桩的承载机理迄今尚未完全解决，国内外学者仍在深入研究之中。影响抗拔桩极限承载力的因素主要有桩周土的土类、土层的形成条件、桩的长度、桩的类型和施工方法、桩的加载历史和荷载的特点等，总之，凡是引起桩周土内应力状态变化的因素，对抗拔极限承载力都将产生影响。 由于一级建筑物桩基的重要性，以及经验公式中计算参数的局限性，为慎重起见，对一级建筑桩基，单桩抗拔极限承载力应通过现场单桩抗拔静载荷试验确定。对于二、三级建筑桩基，则可按前面经验公式(4-21)所估算的抗压桩侧阻力值乘以经验折减系数后作为抗拔侧阻力值。 1．单桩抗拔静载试验 同抗压静载试验一样，抗拔试验也有多种方法。按加载方法的不同，各国已经实行或使用过的方法可分为以下几种： (1)慢速维持荷载法。此法与竖向抗压静载试验相似，每级荷载下位移达到相对稳定后再加下一级荷载。许多国家采用此方法，也是我国《建筑桩基规范》推荐的方法。 (2)等时间间隔法。此法每级荷载维持1 h，然后加下一级荷载，没有相应的稳定标准。美国材料与试验学会(ASTM)推荐此法。 (3)连续上拔法。以一定的速率连续加载。美国材料与试验学会(。ASTM)推荐的加载速率为0.5～1.O mm/min。 (4)循环加载法。加载分级进行，每级荷载均进行加载和卸载(到零)多次循环，稳定后再加下一级荷载。此方法为前苏联国家标准规定的方法之一。 还有其他的试验方式。总之，由于实际中的抗拔桩所受的荷载往往呈间歇性或周期性，在抗拔桩实际工程或研究工作中，应该选择一种体现出荷载特点的试验方法。2．经验公式法经验公式方法是建立在圆柱状模型破坏模式基础上的，认为桩的抗拔侧阻力与抗压侧阻力相似，但随着上拔量的增加，抗拔侧阻力会因为土层松动及侧面积减少等原因而低于抗压侧阻力，故利用抗压侧阻力确定抗拔侧阻力时，需要引进一抗拔折减系数λ，此系数是根据大量的试验资料统计得出的。另外，上拔时形成的桩端真空吸引力所占比例不大，且可靠性不高，可不予考虑。 桩基受拔可能会出现下列情形：①单桩基础受拔；②群桩基础中部分基桩受拔，此时拔力引起的破坏对基础来讲不是整体性的；③群桩基础的所有基桩均承受拔力，此时基础便可能整体受拔破坏。对这3种情形的抗拔承载力按下述计算。 (1)单桩或群桩基础呈非整体性破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值计算式为 (4—24)式中 ——单桩抗拔极限承载力标准值； ——抗拔系数，可按表4-11取值； ——桩侧第i层土的抗压极限侧阻力标准值，kPa，可根据成桩方法与工艺按表4-6取值； ——破坏表面周长，等直径桩为πd。如为扩底桩，自桩底起算5d范围内，取 ；自桩底起算5d范围外，仍按πd计算。表4-11 抗拔系数λi土 类
λ 值

砂土
0.5～0.70

粘性土、粉土
0.70～0.80
注：桩长l与桩径d之比小于20时，λi值取小值。 (2)群桩基础呈整体性破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值计算式为 (4 25)式中 u1——群桩外围周长； n——群桩基础的基桩数。4-3-8单桩竖向承载力特征值 作用于桩顶的竖向荷载主要由桩侧和桩端土体承担，而地基土体为大变形材料，当桩顶荷载增加时，随着桩顶变形的相应增长，单桩承载力也逐渐增大，很难定出一个真正的“极限值”；此外，建筑物的使用也存在功能上的要求，往往基桩承载力尚未充分发挥．桩顶变形已超出正常使用的限值。因此，单桩竖向承载力应为正常使用极限状态计算时所采用的单桩承载力值，也就是桩在发挥正常使用功能时所允许采用的单桩抗力设计值。为与国际标准ISO 2394《结构可靠性总原则》中相应的术语“特征值”(characteristic value)相一致，故称为单桩竖向承载力特征值。 《地基规范》指出，单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定： (1)单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1％，且不应少于3根。单桩竖向承载力特征值取单桩竖向静载荷试验所得单桩竖向极限承载力除以安全系数2。 当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。 (2)地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定Ra值。 (3)初步设计时单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算 （4-26）式中 ——桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析算得，其他符号意义同前。 当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值 (4—27)式中 ——桩端岩石承载力特征值，当桩端无沉渣时，应根据岩石饱和单轴抗压强度标准值确定，或按岩基载荷试验确定。 (4)嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。 单桩竖向承载力设计值为《建筑桩基规范》所采用的术语，其以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数表达式计算，考虑了桩侧摩阻力、桩端阻力、承台土的抗力等各自所具有的变异性因素，将标准值除以各分项系数作为桩基中基桩的竖向承载力设计值。显然，两者存在较大的差别。《地基规范》的单桩竖向承载力特征值是表示正常使用极限状态下的单桩竖向承载力值；而《建筑桩基规范》的单桩竖向承载力设计值是根据单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载(即单桩竖向极限承载力)经分项系数处理后得到的承载力值。此外，在荷载取值中也存在一定差别，按单桩竖向承载力特征值设计应取荷载效应的标准组合，而按单桩竖向承载力设计值计算时则取荷载效应的基本组合。

　　1、最靠谱的办法是静载实验确定，即在场地打若干测试用桩，测试出极限承载力，然后根据规范公式（其实就是把极限承载力除以2）得出承载力特征值。当然，要满足必要的概率分布。
2、如果不做实验，也可以根据地质报告给出的每层土摩擦力和端承力估算出极限承载力，然后再得出特征值。
3、要求特别高的桩基，必须实验确定。具体可以看桩基规范JGJ94-2008第5章。