5.1桩顶作用效应计算
5.1.1 对于一般建筑物和受水平力(包括力矩与水平剪力)较小的高层建筑群桩基础,应按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应: 1 竖向力
轴心竖向力作用下
Nk偏心竖向力作用下 Nik2 水平力
HikFkGk (5.1.1-1) nFkGkMxkyiMykxi22 (5.1.1-2) nyjxjHk (5.1.1-3) n式中 Fk——荷载效应标准组合下,作用于承台顶面的竖向力;
Gk——桩基承台和承台上土自重标准值,对稳定的地下水位以下部分应扣除
水的浮力;
Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖向
力;
第i基桩或复合基桩的竖向力; Nik——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,
作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、Mxk、Myk——荷载效应标准组合下,
y主轴的力矩;
xi、xj、yi、yj——第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离;
Hk——荷载效应标准组合下,作用于桩基承台底面的水平力;
Hik——荷载效应标准组合下,作用于第i基桩或复合基桩的水平力;
n——桩基中的桩数。
5.1.2 对于主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩基,在同时满足下列条件时,桩顶作用效应计算可不考虑地震作用:
1 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011)规定可不进行桩基抗震承载力验算的建筑物;
2 建筑场地位于建筑抗震的有利地段。
5.1.3 属于下列情况之一的桩基,计算各基桩的作用效应、桩身内力和位移时,宜考虑承台(包括地下墙体)与基桩协同工作和土的弹性抗力作用,其计算方法可按本规范附录C进行:
1 位于8度和8度以上抗震设防区和其他受较大水平力的高层建筑,当其桩基承台刚度较大或由于上部结构与承台协同作用能增强承台的刚度时; 2 受较大水平力及8度和8度以上地震作用的高承台桩基。
15
5.2 桩基竖向承载力计算
5.2.1 桩基竖向承载力计算应符合下列要求: 1 荷载效应标准组合:
轴心竖向力作用下
NkR (5.2.1-1) 偏心竖向力作用下除满足上式外,尚应满足下式的要求:
Nkmax1.2R (5.2.1-2)
2 地震作用效应和荷载效应标准组合:
轴心竖向力作用下
NEk1.25R (5.2.1-3) 偏心竖向力作用下,除满足上式外,尚应满足下式的要求:
NEkmax1.5R (5.2.1-4)
式中 Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖向力;
Nkmax——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力;
NEk——地震作用效应和荷载效应标准组合下,基桩或复合基桩的平均竖向力; NEkmax——地震作用效应和荷载效应标准组合下,基桩或复合基桩的最大竖向力; R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。
5.2.2 单桩竖向承载力特征值Ra应按下式确定:
1 RaQuk (5.2.2)
K式中 Quk——单桩竖向极限承载力标准值;
K——安全系数,取K=2。
5.2.3 对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时,基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。 5.2.4 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基,宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值:
1 上部结构整体刚度较好、体型简单的建(构)筑物; 2 对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物; 3 按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区; 4 软土地基的减沉复合疏桩基础。
5.2.5 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定:
不考虑地震作用时 RRacfakAc (5.2.5-1) 考虑地震作用时 RRaa1.25cfakAc (5.2.5-2)
Ac(AnAps)/n (5.2.5-3) 式中 c——承台效应系数,可按表5.2.5取值;
fak——承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征
值按厚度加权的平均值;
Ac——计算基桩所对应的承台底净面积;
Aps——为桩身截面面积;
A——为承台计算域面积。对于柱下独立桩基,A为承台总面积;对于桩筏基
础,A为柱、墙筏板的1/2跨距和悬臂边2.5倍筏板厚度所围成的面积;
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桩集中布置于单片墙下的桩筏基础,取墙两边各1/2跨距围成的面积,按条基计算c。
a——地基抗震承载力调整系数,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB
50011采用。
当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时,沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时,不考虑承台效应,取c0。 表5.2.5 承台效应系数c sa/d 3 4 5 Bc/l 0.06~0.08 0.14~0.17 0.22~0.26 ≤0.4 0.4~0.8 0.08~0.10 0.10~0.12 0.15~0.18 0.17~0.20 0.20~0.22 0.26~0.30 0.30~0.34 6 0.32~0.38 0.38~0.44 0.44~0.50 >6 0.8 单排桩条形承台 0.50~0.80 0.25~0.30 0.38~0.45 0.50~0.60 注:① 表中sa/d为桩中心距与桩径之比;Bc/l为承台宽度与桩长之比。当计算基桩为非正方形排
列时,saA/n ,A为承台计算域面积,n为总桩数。 ② 对于桩布置于墙下的箱、筏承台,c可按单排桩条基取值。
③ 对于单排桩条形承台,当承台宽度小于1.5d时,c按非条形承台取值。 ④ 对于采用后注浆灌注桩的承台,c宜取低值。
⑤ 对于饱和黏性土中的挤土桩基、软土地基上的桩基承台,c宜取低值的0.8倍。
5.3 单桩竖向极限承载力
Ⅰ一般规定
5.3.1 设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定: 1 设计等级为甲级的建筑桩基,应通过单桩静载试验确定;
2 设计等级为乙级的建筑桩基,当地质条件简单时,可参照地质条件相同的试桩资料,
结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定;其余均应通过单桩静载试验确定; 3 设计等级为丙级的建筑桩基,可根据原位测试和经验参数确定。 5.3.2 单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定:
1单桩竖向静载试验应按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行;
2 对于大直径端承型桩,也可通过深层平板(平板直径应与孔径一致)载荷试验确定极
限端阻力;
3 对于嵌岩桩,可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值,也可通
过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值; 4 桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试
验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系,以经验参数法确定单桩竖向极限承载力。
Ⅱ 原位测试法
5.3.3 当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时,如无当地经验,可按下式计算:
QukQskQpku当psk1psk2时
psk
qsikilpskAp (5.3.3-1)
1(psk1psk2) (5.3.3-2) 217
当psk1psk2时
pskpsk2 (5.3.3-3) 式中 Qsk、Qpk——分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值,可按
表5.3.3-1取值;
u ——桩身周长;
qsik——用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力; li——桩周第i层土的厚度;
——桩端阻力修正系数,可按表5.3.3-2取值; psk——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值);
Ap——桩端面积。
psk1——桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值;
psk2——桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值,如桩端持力层
为密实的砂土层,其比贯入阻力平均值ps超过20MPa时,则需乘以表5.3.3-3中系数C予以折减后,再计算psk2及psk1值;
——折减系数,按表5.3.3-4选用。
注:①qsik值应结合土工试验资料,依据土的类别、埋藏深度、排列次序,按图5.3.3折线取值;图5.3.3中,直线(A)(线段gh)适用于地表下6m范围内的土层;折线(B)(oabc)适用于粉土及砂土土层以上(或无粉土及砂土土层地区)的黏性土;折线(c)(线段odef)适用于粉土及砂土土层以下的黏性土;折线(D)(线段oef)适用于粉土、粉砂、细砂及中砂。
图5.3.3 qskps曲线
② psk为桩端穿过的中密~密实砂土、粉土的比贯入阻力平均值;psl为砂土、粉土的下卧软土层
的比贯入阻力平均值;
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③ 采用的单桥探头,圆锥底面积为15cm,底部带7cm高滑套,锥角60。 ④ 当桩端穿过粉土、粉砂、细砂及中砂层底面时,折线(D)估算的
数
qsiks值;
值需乘以表5.3.3-1中系
表5.3.3-1 系数s值 psk/psl ≤5 1.00 7.5 0.50 ≥10 0.33 s 桩长(m) 表5.3.3-2 桩端阻力修正系数值
l<15 15≤l≤30 30< l≤60 0.75 0.75~0.90 0.90 注:桩长15≤l≤30m,值按l值直线内插;l为桩长(不包括桩尖高度)
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表5.3.3-3 系数C
ps(MPa) 系数C 20~30 5/6 35 2/3 7.5 5/6 12.5 2/3 >40 1/2 表5.3.3-4 折减系数 psk2/psk1 5 1 15 1/2 注:表5.3.3-3、表5.3.3-4可内插取值。
5.3.4 当根据双桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时,对于黏性土、粉土和砂土,如无当地经验时可按下式计算:
QukQskQpkuliifsiqcAp (5.3.4)
式中 fsi——第i层土的探头平均侧阻力(kPa);
qc——桩端平面上、下探头阻力,取桩端平面以上4d(d为桩的直径或边长)范
围内按土层厚度的探头阻力加权平均值(kPa),然后再和桩端平面以下1d范围内的探头阻力进行平均;
——桩端阻力修正系数,对于黏性土、粉土取2/3,饱和砂土取1/2;
i——第i层土桩侧阻力综合修正系数,黏性土、粉土:i10.04(fsi)0.55;砂
0.45土:i5.05(fsi)。
注:双桥探头的圆锥底面积为15cm2,锥角600,摩擦套筒高21.85cm,侧面积300cm2。
Ⅲ 经验参数法
5.3.5 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时,宜按下式估算:
QukQskQpkuqsikliqpkAp (5.3.5) 式中 qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,如无当地经验时,可按表5.3.5-1取值;
qpk——极限端阻力标准值,如无当地经验时,可按表5.3.5-2取值。 表5.3.5-1 桩的极限侧阻力标准值qsik (kPa) 土的名称 填土 淤泥 淤泥质土 流塑 软塑 可塑 硬可塑 硬塑 坚硬 土的状态 IL>1 0.75< IL≤1 0.50< IL≤0.75 0.25 砾砂 圆砾、角砾 碎石、卵石 全风化软质岩 全风化硬质岩 强风化软质岩 强风化硬质岩 稍密 中密(密实) 中密、密实 中密、密实 5 aw为含水比,aww/wl,w为土的天然含水量,wl为土的液限; 3 N为标准贯入击数;N63.5为重型圆锥动力触探击数; 4 对于预制桩,尚应根据桩长l,将表中qsk值乘以下列修正系数: 桩长l (m) 10 20 ≤5 修正系数 0.8 1.0 1.1 ≥30 1.2 5全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为frk≤15MPa 、frk>30MPa的岩石。 5.3.6 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系,确定大直径桩单桩极限承载力标准值时,可按下式计算: 式中 qsik QukQskQpkusiqsiklipqpkAp (5.3.6) ——桩侧第i层土极限侧阻力标准值,如无当地经验值时,可按本规范表5.3.5-1 取值,对于扩底桩变截面以上2d长度范围不计侧阻力; qpk——桩径为800mm的极限端阻力标准值,对于干作业挖孔(清底干净)可采用 深层载荷板试验确定;当不能进行深层载荷板试验时,可按表5.3.6-1取值; si、p——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数,按表5.3.6-2取值。 u——桩身周长,当人工挖孔桩桩周护壁为振捣密实的混凝土时,桩身周长可按护 壁外直径计算。 表5.3.6-1 干作业挖孔桩(清底干净,D=800mm) 极限端阻力标准值qpk(kPa) 土名称 状态 0.25 为密实。 3 当桩的长径比l/d8时,qpk宜取较低值。 4 当对沉降要求不严时,qpk可取高值。 表5.3.6-2 大直径灌注桩侧阻尺寸效应系数si、端阻尺寸效应系数p 土类型 黏性土、粉土 砂土、碎石类土 si p (0.8/d)1/5 (0.8/D)1/4 20 (0.8/d)1/3 (0.8/D)1/3 表5.3.5-2 桩的极限端阻力标准值qpk(kPa) 土名称 桩型 土的状态 软塑 黏性土 可塑 硬可塑 硬塑 粉土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 角砾、圆砾 碎石、卵石 全风化软质岩 全风化硬质岩 强风化软质岩 强风化硬质岩 中密、密实 N>15 N63.5>10 N63.5>10 30 3全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩指其母岩分别为frk≤15MPa 、frk>30MPa的岩石。 21 Ⅳ 钢管桩 5.3.7 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定钢管桩单桩竖向极限承载力标准值时,可按下列公式计算: QukQskQpkuqsikilpqpkAp (5.3.7-1) 当hb/d<5时,p0.16hb/d (5.3.7-2) 当hb/d≥5时,p0.8 (5.3.7-3) 式中 qsik、qpk——分别按本规范表5.3.5-1、5.3.5-2取与混凝土预制桩相同值; p——桩端土塞效应系数,对于闭口钢管桩p1,对于敞口钢管桩按式(5.3.7-2)、 (5.3.7-3)取值; hb——桩端进入持力层深度; d——钢管桩外径。 对于带隔板的半敞口钢管桩,应以等效直径de代替d确定p;ded/n;其中n为桩端隔板分割数(图5.3.7)。 图5.3.7 隔板分割 Ⅴ 混凝土空心桩 5.3.8 当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定敞口预应力混凝土空心桩单桩竖向极限承载力标准值时,可按下列公式计算: QukQskQpkuqsikliqpk(AjpAp1) (5.3.8-1) 当hb/d<5时,p0.16hb/d (5.3.8-2) 当hb/d≥5时,p0.8 (5.3.8-3) 式中 qsik、qpk——分别按本规范表5.3.5-1、5.3.5-2取与混凝土预制桩相同值; 22 Aj——空心桩桩端净面积:管桩:Aj(dd1); 422空心方桩:Ajbd1; 42Ap1——空心桩敞口面积:Ap1d1; 4 p——桩端土塞效应系数; d、b——空心桩外径、边长; d1——空心桩内径。 Ⅵ 嵌岩桩 5.3.9 桩端置于完整、较完整基岩的嵌岩桩单桩竖向极限承载力,由桩周土总侧阻力、嵌岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成。当根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时,可按下列公式计算: QukQskQrkQpk (5.3.9-1) Qskuqsikil (5.3.9-2) (5.3.9-3) Qrkusfrkhr 22 QpkpfrkAp (5.3.9-4) 式中 Qsk、Qrk、Qpk——分别为土的总极限侧阻力、嵌岩段总极限侧阻力、总极限端阻力 标准值; qsik——桩周第i层土的极限侧阻力,无当地经验时,可根据成桩工艺按本规范表5.3.5-1 取值。 frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值,黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值; hr——桩身嵌岩深度,当岩层表面倾斜时,以坡下方嵌岩深度为准; s、p——嵌岩段侧阻力和端阻力系数,与嵌岩深径比hr/d、岩石软硬程度有关,可 按表5.3.9采用;表中数值适用于泥浆护壁成桩,对于干作业成桩(清底干净),s、p应取表列数值的1.2倍。 表5.3.9 嵌岩段侧阻系数和端阻系数 嵌岩深径比hr极软岩 软岩 /d 0 0.0 0.60 0.0 0.45 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 侧阻系数s 端 阻 系 数p 侧阻系数s 端 阻 系 数p 0.052 0.056 0.056 0.054 0.051 0.048 0.045 0.70 0.73 0.73 0.70 0.66 0.61 0.55 0.042 0.040 0.48 0.42 较硬岩 坚硬岩 0.045 0.048 0.045 0.040 0.50 0.50 0.45 0.40 注:表中极软岩、软岩指 frk≤15MPa,较硬岩、坚硬岩指frk>30MPa,介于二者之间可内插取值。 Ⅶ 后注浆灌注桩 5.3.10 后注浆灌注桩的单桩极限承载力,应通过静载试验确定。在符合本规范第6.7节后注浆技术实施规定的条件下,其后注浆单桩极限承载力标准值可按下式估算: QukQskQgskQgpk uqsjkljusiqsiklgipqpkAp (5.3.10) 式中 Qsk——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值; Qgsk——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值; Qgpk——后注浆总极限端阻力标准值; u——桩身周长; lj——后注浆非竖向增强段第j层土厚度; lgi——后注浆竖向增强段内第i层土厚度:对于泥浆护壁成孔灌注桩,当为单一桩端 后注浆时,竖向增强段为桩端以上12m;当为桩端、桩侧复式注浆时,竖向增强段为桩端以上12m及各桩侧注浆断面以上12m,重叠部分应扣除;对于干作业灌注桩,竖向增强段为桩端以上、桩侧注浆断面上下各6m; qsik、qsjk、qpk——分别为后注浆竖向增强段第i土层初始极限侧阻力标准值、非竖 向增强段第j土层初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值;根据本规 范第5.3.5条确定; si、p——分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数,无当地经验时,可按表5.3.10 取值。对于桩径大于800mm的桩,应按本规范表5.3.6-2进行侧阻和端阻尺寸效应修正。 23 表5.3.10 后注浆侧阻力增强系数si、端阻力增强系数p 土层名称 淤泥 淤泥质土 黏性土 粉土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 砾石 卵石 全风化岩 强风化岩 si p 1.2~1.3 1.4~1.8 2.2~2.5 1.6~2.0 2.4~2.8 1.7~2.1 2.6~3.0 2.0~2.5 3.0~3.5 2.4~3.0 3.2~4.0 1.4~1.8 2.0~2.4 注:干作业钻、挖孔桩,p按表列值乘以小于1.0的折减系数。当桩端持力层为黏性土或粉土时, 折减系数取0.6;为砂土或碎石土时,取0.8。 5.3.11 后注浆钢导管注浆后可替代等截面、等强度的纵向主筋。 Ⅷ 液化效应 5.3.12 对于桩身周围有液化土层的低承台桩基,当承台底面上下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土或非软弱土层时,可将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数计算单桩极限承载力标准值。土层液化折减系数l可按表5.3.12确定。 表5.3.12 土层液化折减系数l NN Ncr自地面算起的液化土层 深度dL(m) l 0 1/3 1/3 2/3 2/3 1.0 λN≤0.6 0.6<λN≤0.8 0.8<λN≤1.0 dL≤10 10 2/3~1;桩间土标贯击数达到Ncr时,取l1。 当承台底非液化土层厚度小于1m时,土层液化折减系数按表5.3.12中N降低一档取值。 5.4 特殊条件下桩基竖向承载力验算 Ⅰ软弱下卧层验算 5.4.1 对于桩距不超过6d的群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的软弱下卧层时,可按下列公式验算软弱下卧层的承载力(图5.4.1): zmzfaz (5.4.1-1) FkGk32A0B0qsiklizA02ttgB02ttg式中 z——作用于软弱下卧层顶面的附加应力; (5.4.1-2) m——软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)的厚度加权平均值; t——硬持力层厚度; faz——软弱下卧层经深度z修正的地基承载力特征值; A0、B0——桩群外缘矩形底面的长、短边边长; qsik——桩周第i层土的极限侧阻力标准值,无当地经验时,可根据成桩工艺按本规范表 5.3.5-1取值; ——桩端硬持力层压力扩散角,按表5.4.1取值。 24 表5.4.1 桩端硬持力层压力扩散角 Es1/Es2 t0.25B0 t0.50B0 1 3 5 10 40 60 100 200 120 230 250 300 注: ① Es1、Es2为硬持力层、软弱下卧层的压缩模量; ② 当t0.25B0时,取=0º,必要时,宜通过试验确定;当0.25Bo AoAo+2ttgθθ硬持力层软弱下卧层tZ 图5.4.1 软弱下卧层承载力验算 Ⅱ 负摩阻力计算 5.4.2 符合下列条件之一的桩基,当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时,在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力: 1 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时; 2 桩周存在软弱土层,邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载,或地面大面积堆载(包括填土)时; 3 由于降低地下水位,使桩周土有效应力增大,并产生显著压缩沉降时。 5.4.3 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时,应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响;当缺乏可参照的工程经验时,可按下列规定验算。 1 对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零,并可按下式验算基桩承载力: NkRa (5.4.3-1) n2 对于端承型基桩除应满足上式要求外,尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载Qg,并可按 下式验算基桩承载力: nNkQgRa (5.4.3-2) 3 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时,尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加 荷载验算桩基沉降。 注:本条中基桩的竖向承载力特征值Ra只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。 5.4.4 桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载,当无实测资料时可按下列规定计算: 1 中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标准值,可按下列公式计算: nqsinii' (5.4.4-1) L当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时:ii 当地面分布大面积荷载时:ipi ''''imzmizi (5.4.4-2) 'm1i112 25 n式中 qsi ——第i层土桩侧负摩阻力标准值;当按式(5.4.4-1)计算值大于正摩阻力标准 值时,取正摩阻力标准值进行设计; ni ——桩周第i层土负摩阻力系数,可按表5.4. 4-1取值; 桩群外围桩自地面算起,'i ——由土自重引起的桩周第i层土平均竖向有效应力;桩群内部桩自承台底算起; i ——桩周第i层土平均竖向有效应力; i、m——分别为第i计算土层和其上第m土层的重度,地下水位以下取浮重度; zi、zm——第i层土、第m层土的厚度; p ——地面均布荷载。 表5.4.4-1 负摩阻力系数n 土类 饱和软土 黏性土、粉土 砂土 n 0.15~0.25 0.25~0.40 0.35~0.50 0.20~0.35 自重湿陷性黄土 注:1 在同一类土中,对于挤土桩,取表中较大值,对于非挤土桩,取表中较小值; 2 填土按其组成取表中同类土的较大值; 2 考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算: n Qnuqsili (5.4.4-4) ngi1nqsnd nsaxsay/d4 (5.4.4-5) m式中 n——中性点以上土层数; li——中性点以上第i土层的厚度; n——负摩阻力群桩效应系数; sax、say——分别为纵横向桩的中心距; nqs——中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值; m——中性点以上桩周土层厚度加权平均重度(地下水位以下取浮重度)。 对于单桩基础或按式(5.4.4-5)计算的群桩效应系数n>1时,取n=1。 3 中性点深度ln应按桩周土层沉降与桩沉降相等的条件计算确定,也可参照表5.4.4-2确定。 表5.4.4-2 中性点深度ln 持力层性质 中性点深度比ln黏性土、粉土 中密以上砂 0.7~0.8 砾石、卵石 0.9 基岩 1.0 /l0 0.5~0.6 Ⅲ 抗拔桩基承载力验算 5.4.5 承受拔力的桩基,应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力: NkTgk/2Ggp (5.4.5-1) 26 注: 1 ln、l0——分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度; 2 桩穿过自重湿陷性黄土层时,ln可按表列值增大10%(持力层为基岩除外); 3 当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时,取ln0; 4 当桩周土层计算沉降量小于20mm时,ln应按表列值乘以0.4~0.8折减。 NkTuk/2Gp (5.4.5-2) 式中 Nk——按荷载效应标准组合计算的基桩拔力; Tgk——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值,可按本规范第 5.4.6条确定; Tuk——群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值,可按本规范第5.4.6条确定; Ggp——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数,地下水位以下取浮重度; GP——基桩自重,地下水位以下取浮重度,对于扩底桩应按本规范表5.4.6-1确定桩、土 柱体周长,计算桩、土自重。 5.4.6 群桩基础及其基桩的抗拔极限承载力的确定应符合下列规定: 1 对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基,基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷 试验确定。单桩上拔静载荷试验及抗拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106)进行。 2 如无当地经验时,群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基,基桩的抗拔极限载力取值可按下 列规定计算: 1) 群桩呈非整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算: Tukiqsikuili (5.4.6-1) 式中 Tuk——基桩抗拔极限承载力标准值; ui——桩身周长,对于等直径桩取ud;对于扩底桩按表5.4.6-1取值; qsik——桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值,可按本规范表5.3.5-1取值; i——抗拔系数,可按表5.4.6-2取值。 表5.4.6-1 扩底桩破坏表面周长ui 自桩底起算的长度li ≤(4~10)d >(4~10)d d 注: li对于软土取低值,对于卵石、砾石取高值;li取值按内摩擦角增大而增加。 表5.4.6-2 抗拔系数 D ui 土类 砂土 黏性土、粉土 注:桩长l与桩径d之比小于20时,取小值。 值 0.50~0.70 0.70~0.80 2) 群桩呈整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算: 1Tgk=uliqsikli (5.4.6-2) n式中 ul——桩群外围周长。 5.4.7 季节性冻土上轻型建筑的短桩基础,应按下列公式验算其抗冻拔稳定性: fqfuz0≤Tgk/2NGGgP (5.4.7-1) fqfuz0≤Tuk/2NGGP (5.4.7-2) 式中 f——冻深影响系数,按表5.4.7-1采用; qf——切向冻胀力,按表5.4.7-2采用; z0——季节性冻土的标准冻深; Tgk——标准冻深线以下群桩呈整体破坏时基桩抗拔极限承载力标准值,可按本规范第5.4.6 条确定; Tuk——标准冻深线以下单桩抗拔极限承载力标准值,可按本规范第5.4.6条确定; NG——基桩承受的桩承台底面以上建筑物自重、承台及其上土重标准值。 27 表5.4.7-1 f值 标准冻深(m) z02.0 1.0 2.0z03.0 0.9 z03.0 0.8 f 表5.4.7-2 qf(kPa)值 冻胀性分类 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 土类 30~60 60~80 80~120 120~150 黏性土、粉土 <10 20~30 40~80 90~200 砂土、砾(碎)石(黏、粉粒含量>15%) 注:1 表面粗糙的灌注桩,表中数值应乘以系数1.1~1.3; 2 本表不适用于含盐量大于0.5%的冻土。 5.4.8 膨胀土上轻型建筑的短桩基础,应按下列公式验算群桩基础呈整体破坏和非整体破坏的抗拔稳定性: uqeileiTgk/2NGGgP (5.4.8-1) uqeileiTuk/2NGGP (5.4.8-2) 式中 Tgk——群桩呈整体破坏时,大气影响急剧层下稳定土层中基桩的抗拔极限承载力标准值,可按本规范第5.4.6条计算; 大气影响急剧层下稳定土层中基桩的抗拔极限承载力标准值,Tuk——群桩呈非整体破坏时, 可按本规范第5.4.6条计算; qei——大气影响急剧层中第i层土的极限胀切力,由现场浸水试验确定; lei——大气影响急剧层中第i层土的厚度。 5.5 桩基沉降计算 5.5.1建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值。 5.5.2 桩基沉降变形可用下列指标表示: 1 沉降量; 2 沉降差; 3 整体倾斜:建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值; 4局部倾斜:墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离之比值。 5.5.3 计算桩基沉降变形时,桩基变形指标应按下列规定选用: 1 由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响等因素引起的地基沉降变形,对于砌体承重结构应由局部倾斜控制; 2 对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制; 3 当其结构为框架、框架-剪力墙、框架-核心筒结构时,尚应控制柱(墙)之间的差异沉降。 5.5.4 建筑桩基沉降变形允许值,应按表5.5.4规定采用。 表5.5.4 建筑桩基沉降变形允许值 变形特征 砌体承重结构基础的局部倾斜 各类建筑相邻柱(墙)基的沉降差 (1)框架、框架-剪力墙、框架-核心筒结构 (2)砌体墙填充的边排柱 (3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构 单层排架结构(柱距为6m)桩基的沉降量(mm) 桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑) 纵向 横向 允许值 0.002 0.002l0 0.0007l0 0.005l0 120 0.004 0.003 28 Hg24 多层和高层建筑的整体倾斜 24Hg60 60Hg100 Hg100 0.004 0.003 0.0025 0.002 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 350 250 150 200 Hg20 20Hg50 高耸结构桩基的整体倾斜 50Hg100 100Hg150 150Hg200 200Hg250 Hg100 高耸结构基础的沉降量(mm) 体型简单的剪力墙结构 高层建筑桩基最大沉降量(mm) 100Hg200 200Hg250 — 注:l0为相邻柱(墙)二测点间距离,Hg为自室外地面算起的建筑物高度。 5.5.5对于本规范表5.5.4中未包括的建筑桩基沉降沉降变形允许值,应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定。 Ⅰ 桩中心距不大于6倍桩径的桩基 5.5.6 对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。计算模式如图5.5.6所示,桩基任一点最终沉降量可用角点法按下式计算: mnzijijzi1ji1jses'ep0j (5.5.6) j1i1Esi式中 s——桩基最终沉降量(mm); s——采用布辛奈斯克解,按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量(mm); ——桩基沉降计算经验系数,当无当地可靠经验时可按本规范第5.5.11条确定; e——桩基等效沉降系数,可按本规范第5.5.9条确定; m——角点法计算点对应的矩形荷载分块数; p0j——第j块矩形底面在荷载效应准永久组合下的附加压力(kPa); n——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数; 加压力作用时的压缩模量; Esi——等效作用面以下第i层土的压缩模量(MPa),采用地基土在自重压力至自重压力加附 图 5.5.6 桩基沉降计算示意图 29 zij、zi1j——桩端平面第j块荷载作用面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m); ij、i1j——桩端平面第j块荷载计算点至第i层土、第i-1层土底面深度范围内平均附加 应力系数,可按本规范附录D选用。 5.5.7 计算矩形桩基中点沉降时,桩基沉降量可按下式简化计算: nzzi1i1 (5.5.7) ses4ep0iiEsii1式中 p0——在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加压力; ai、ai1——平均附加应力系数,根据矩形长宽比a/b及深宽比 zi2ziz2z,i1i1,可bBcbBc按本规范附录D选用。 5.5.8 桩基沉降计算深度zn应按应力比法确定,即计算深度处的附加应力z与土的自重应力c应符合下列公式要求: z0.2c (5.5.8-1) zajp0j (5.5.8-2) j1m式中 aj——附加应力系数,可根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比按本规范附录D选用。 5.5.9 桩基等效沉降系数e可按下列公式简化计算: e=C0nb1 (5.5.9-1) C1nb1C2nbnBc/Lc (5.5.9-2) 式中 nb——矩形布桩时的短边布桩数,当布桩不规则时可按式(5.5.9-2)近似计算,nb>1;nb=1 时,可按本规范式(5.5.14)计算; C0、C1、C2——根据群桩距径比sa/d、长径比l/d及基础长宽比Lc/Bc,按本规范附录E 确定; Lc、Bc、n——分别为矩形承台的长、宽及总桩数。 5.5.10 当布桩不规则时,等效距径比可按下列公式近似计算: 圆形桩 sa/d式中 A——桩基承台总面积; A/nd (5.5.10-1) nb (5.5.10-2) 方形桩 sa/d0.886A/b——方形桩截面边长。 5.5.11 当无当地可靠经验时,桩基沉降计算经验系数可按表5.5.11选用。对于采用后注浆施工工艺的灌注桩,桩基沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别,乘以0.7(砂、砾、卵石)~0.8(黏性土、粉土)折减系数;饱和土中采用预制桩(不含复打、复压、引孔沉桩)时,应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素,乘以1.3~1.8挤土效应系数,土的渗透性低,桩距小,桩数多,沉降速率快时取大值。 表5.5.11 桩基沉降计算经验系数 Es(MP15 20 ≤1035 ≥50 a) 0.9 0.65 1.2 0.50 0.40 注:1Es为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值,可按下式计算:EsAi/AiEsi,式中Ai 为第i层土附加压力系数沿土层厚度的积分值,可近似按分块面积计算; 2 可根据Es内插取值。 5.5.12 计算桩基沉降时,应考虑相邻基础的影响,采用叠加原理计算;桩基等效沉降系数可按独立基础计算。 5.5.13 当桩基形状不规则时,可采用等代矩形面积计算桩基等效沉降系数,等效矩形的长宽比可 30 根据承台实际尺寸和形状确定。 Ⅱ 单桩、单排桩、疏桩基础 5.5.14 对于单桩、单排桩、桩中心距大于6倍桩径的疏桩基础的沉降计算应符合下列规定: 1 承台底地基土不分担荷载的桩基。桩端平面以下地基中由基桩引起的附加应力,按考虑桩径影响的明德林解附录F计算确定。将沉降计算点水平面影响范围内各基桩对应力计算点产生的附加应力叠加,采用单向压缩分层总和法计算土层的沉降,并计入桩身压缩se。桩基的最终沉降量可按下列公式计算: snzise (5.5.14-1) Ei1simQjzi2[jIp,ij(1j)Is,ij] (5.5.14-2) j1ljzi seeQjljEcAps (5.5.14-3) 2 承台底地基土分担荷载的复合桩基。将承台底土压力对地基中某点产生的附加应力按布辛 奈斯克解(附录D)计算,与基桩产生的附加应力叠加,采用与本条第1款相同方法计算沉降。其最终沉降量可按下列公式计算: si1unzizciEsizise (5.5.14-4) zcikipck (5.5.14-5) k1式中 m——以沉降计算点为圆心,0.6倍桩长为半径的水平面影响范围内的基桩数; n——沉降计算深度范围内土层的计算分层数;分层数应结合土层性质,分层厚度不应超 过计算深度的0.3倍; zi——水平面影响范围内各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的 附加竖向应力之和;应力计算点应取与沉降计算点最近的桩中心点。 zci——承台压力对应力计算点桩端平面以下第i计算土层1/2厚度处产生的应力;可将 承台板划分为u个矩形块,可按本规范附录D采用角点法计算; zi——第i计算土层厚度(m); Esi——第i计算土层的压缩模量(MPa),采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力作 用时的压缩模量; Qj——第j桩在荷载效应准永久组合作用下,桩顶的附加荷载(kN);当地下室埋深超过5m 时,取荷载效应准永久组合作用下的总荷载为考虑回弹再压缩的等代附加荷载; lj——第j桩桩长(m); Aps——桩身截面面积; j——第j桩总桩端阻力与桩顶荷载之比,近似取极限总端阻力与单桩极限承载力之比; Ip,ij,Is,ij——分别为第j桩的桩端阻力和桩侧阻力对计算轴线第i计算土层1/2厚度处的 应力影响系数,可按本规范附录F确定; Ec——桩身混凝土的弹性模量; pc,k——第k块承台底均布压力,可按pc.kc,kfak取值,其中c,k为第k块承台底板 的承台效应系数,按本规范表5.2.5确定;fak为承台底地基承载力特征值; ki——第k块承台底角点处,桩端平面以下第i计算土层1/2厚度处的附加应力系数,可 31 按本规范附录D确定; se——计算桩身压缩; e——桩身压缩系数。端承型桩,取e=1.0;摩擦型桩,当l/d≤30时,取e=2/3;l/d≥50 时,取e=1/2;介于两者之间可线性插值; ——沉降计算经验系数,无当地经验时,可取1.0。 5.5.15 对于单桩、单排桩、疏桩复合桩基础的最终沉降计算深度Zn,可按应力比法确定,即Zn处由桩引起的附加应力z、由承台土压力引起的附加应力zc与土的自重应力c应符合下式要求: zzc0.2c (5.5.15) 5.6 软土地基减沉复合疏桩基础 5.6.1 当软土地基上多层建筑,地基承载力基本满足要求(以底层平面面积计算)时,可设置穿过软土层进入相对较好土层的疏布摩擦型桩,由桩和桩间土共同分担荷载。该种减沉复合疏桩基础,可按下列公式确定承台面积和桩数: AcnFkGk (5.6.1-1) fakFkGkcfakAc (5.6.1-2) Ra式中:Ac-桩基承台总净面积; fak-承台底地基承载力特征值; -承台面积控制系数,≥0.60; n-基桩数; c-桩基承台效应系数,可按本规范表5.2.5取值。 5.6.2 减沉复合疏桩基础中点沉降可按下列公式计算: s(ssssp) (5.6.2-1) ss4p0i1mziiz(i1)(i1)Esi (5.6.2-2) ssp280popqsuEsd (5.6.2-3) 2(sa/d)FnRa (5.6.2-4) Ac式中:s——桩基中心点沉降量; ss——由承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降(图5.6.2); ssp——由桩土相互作用产生的沉降; po——按荷载效应准永久值组合计算的假想天然地基平均附加压力(kPa); Esi——承台底以下第i层土的压缩模量,应取自重压力至自重压力与附加压力段的模量 值; m——地基沉降计算深度范围的土层数;沉降计算深度按z0.1c确定,z可按本规 范第5.5.8条确定; qsu、Es—桩身范围内按厚度加权的平均桩侧极限摩阻力、平均压缩模量; 32 ; d—桩身直径,当为方形桩时,d1.25b(b为方形桩截面边长) sa/d—等效距径比,可按本规范第5.5.10条执行; zi,zi1——承台底至第i层、第i1层土底面的距离; 图5.6.2 复合疏桩基础沉降计算的分层示意图 i,i1——承台底至第i层、第i1层土层底范围内的角点平均附加应力系数;根据承台 等效面积的计算分块矩形长宽比a/b及深宽比zi/b=2zi/Bc,由本规范附录D确 定;其中承台等效宽度BcBAc/L;B、L为建筑物基础外缘平面的宽度和长度; F——荷载效应准永久值组合下,作用于承台底的总附加荷载(kN); p——基桩刺入变形影响系数;按桩端持力层土质确定,砂土为1.0,粉土为1.15,黏性 土为1.30。 ——沉降计算经验系数,无当地经验时,可取1.0。 5.7 桩基水平承载力与位移计算 Ⅰ 单桩基础 5.7.1 受水平荷载的一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物单桩基础和群桩中基桩应满足下式要求: HikRh (5.7.1) 式中 Hik——在荷载效应标准组合下,作用于基桩i桩顶处的水平力; Rh——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值,对于单桩基础,可取单桩的水平承 载力特征值Rha。 5.7.2 单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定: 1 对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基,单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定,试验方法可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行。 2 对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩,可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm(对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm)所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。 3 对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩,可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值。 4 当缺少单桩水平静载试验资料时,可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值: Rha式中 0.75mftW0MNN(1.2522g)1fAmtn (5.7.2-1) —— 桩的水平变形系数,按本规范第5.7.5条确定; Rha—— 单桩水平承载力特征值,号根据桩顶竖向力性质确定,压力取“+”,拉力取“-”; 33 m—— 桩截面模量塑性系数,圆形截面m=2,矩形截面m=1.75; ft—— 桩身混凝土抗拉强度设计值; d2d2E1gd02W0—— 桩身换算截面受拉边缘的截面模量,圆形截面为:W032 b2b2E1gb02其中d为桩直径,d0为扣除保护层厚度 方形截面为:W06, 的桩直径;b为方形截面边长,b0为扣除保护层厚度的桩截面宽度;E为钢筋弹 性模量与混凝土弹性模量的比值; vM—— 桩身最大弯距系数,按表5.7.2取值,当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方 向相垂直时,按桩顶铰接考虑; 表5.7.2 桩顶(身)最大弯矩系数m和桩顶水平位移系数x 桩顶约束情况 桩的换算埋深h M x 铰接、自由 固 接 注:1 铰接(自由)的M4.0 0.768 2.441 3.5 0.750 2.502 3.0 0.703 2.727 2.8 0.675 2.905 2.6 0.639 3.163 2.4 0.601 3.526 4.0 0.926 0.940 3.5 0.934 0.970 3.0 0.967 1.028 2.8 0.990 1.055 2.6 1.018 1.079 2.4 1.045 1.095 系桩身的最大弯矩系数,固接的M系桩顶的最大弯矩系数; 2 当h4时取h4.0。 g—— 桩身配筋率; An—— 桩身换算截面积,圆形截面为:An1E1g4 ; 方形截面为:Anb21E1gd2 N—— 桩顶竖向力影响系数,竖向压力取0.5;竖向拉力取1.0; N——在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力(kN)。 5 对于混凝土护壁的挖孔桩,计算单桩水平承载力时,其设计桩径取护壁内直径。 6 当桩的水平承载力由水平位移控制,且缺少单桩水平静载试验资料时,可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值: 3EI Rha0.75x0a (5.7.2-2) x式中 EI—— 桩身抗弯刚度,对于钢筋混凝土桩,EI0.85EcI0;其中I0为桩身换算截面 惯性矩:圆形截面为I0W0d0/2;矩形截面为I0W0b0/2; x0a—— 桩顶允许水平位移; x—— 桩顶水平位移系数,按表5.7.2取值,取值方法同M。 7 验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时,应将上述2~5款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80;验算地震作用桩基的水平承载力时,宜将按上述2~5款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。 Ⅱ 群桩基础 5.7.3 群桩基础(不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况)的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应,可按下列公式确定: RhhRha (5.7.3-1) 34 考虑地震作用且sa/d≤6时: hirl (5.7.3-2) sad (5.7.3-3) i0.15n10.10n21.90.015n20.45hcmx0aBc (5.7.3-4) l2n1n2Rha Rx x0aha (5.7.3-5) 3EI其他情况: hirlb (5.7.3-6) 2bPcn1n2Rh (5.7.3-7) Pccfak(AnAps), (5.7.3-9) 式中 h—— 群桩效应综合系数; i—— 桩的相互影响效应系数; ,按表5.7.3-1取值; r—— 桩顶约束效应系数(桩顶嵌入承台长度50~100mm时) l—— 承台侧向土抗力效应系数(承台侧面回填土为松散状态时取lBc'Bc1m (5.7.3-8) 0); b—— 承台底摩阻效应系数; sa/d—— 沿水平荷载方向的距径比; n1,n2—— 分别为沿水平荷载方向与垂直水平荷载方向每排桩中的桩数; m—— 承台侧面土水平抗力系数的比例系数,当无试验资料时可按本规范表5.7.5取值; x0a—— 桩顶(承台)的水平位移允许值,当以位移控制时,可取x0a=10mm(对水平位 移敏感的结构物取x0a=6mm);当以桩身强度控制(低配筋率灌注桩)时,可近似按本规范式(5.7.3-5)确定; Bc'—— 承台受侧向土抗力一边的计算宽度; Bc——承台宽度; hc ——承台高度m; ——承台底与基土间的摩擦系数,可按表5.7.3-2取值; Pc ——承台底地基土分担的竖向总荷载标准值; c——按第5.2.5条确定; A——承台总面积; Aps——桩身截面面积。 换算深度h 位移控制 强度控制 注:5 表5.7.3-1 桩顶约束效应系数r 2.4 2.58 1.44 2.6 2.34 1.57 2.8 2.20 1.71 3.0 2.13 1.82 3.5 2.07 2.00 ≥4.0 2.05 2.07 mb0,h为桩的入土长度。 EI表5.7.3-2 承台底与基土间的摩擦系数 土的类别 黏性土 可塑 硬塑 摩擦系数 0.25~0.30 0.30~0.35 35 坚硬 粉土 密实、中密(稍湿) 中砂、粗砂、砾砂 碎石土 软岩、软质岩 表面粗糙的较硬岩、坚硬岩 0.35~0.45 0.30~0.40 0.40~0.50 0.40~0.60 0.40~0.60 0.65~0.75 5.7.4 计算水平荷载较大和水平地震作用、风载作用的带地下室的高大建筑物桩基的水平位移时,可考虑地下室侧墙、承台、桩群、土共同作用,按附录C方法计算基桩内力和变位,与水平外力作用平面相垂直的单排桩基础可按本规范附录C中表C-2计算。 5.7.5 桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数可按下列规定确定: 1 桩的水平变形系数1/m 5mb0 (5.7.5) EI 式中 m—— 桩侧土水平抗力系数的比例系数; b0—— 桩身的计算宽度(m); 圆形桩:当直径d≤1m时,b00.91.5d0.5; 当直径d >1m时,b00.9d1; 方形桩:当边宽b≤1m时,b01.5b0.5; 当边宽b >1m时,b0b1。 EI—— 桩身抗弯刚度,按本规范第5.7.2条的规定计算; 2 桩侧土水平抗力系数的比例系数m,宜通过单桩水平静载试验确定,当无静载试验资料时,可按表5.7.5取值。 表5.7.5 地基土水平抗力系数的比例系数m值 预制桩、钢桩 灌 注 桩 相应单桩在地相应单桩在地m m 地 基 土 类 别 序号 面处水平位移面处水平位移MN/m4 MN/m4 (mm) (mm) 淤泥;淤泥质土;饱和湿陷性1 10 2~4.5 2.5~6 6~12 黄土 流塑(IL>1)、软塑(0.75 5.8 桩身承载力与裂缝控制计算 5.8.1 桩身应进行承载力和裂缝控制计算。计算时应考虑桩身材料强度、成桩工艺、吊运与沉桩、约束条件、环境类别诸因素,除按本节有关规定执行外,尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计规范》GB 50017和《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。 Ⅰ 受压桩 5.8.2 钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定: 36 1 当桩顶以下5d范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm,且符合本规范第4.1.1条规定时: NcfcAps0.9fy'As' (5.8.2—1) 2 当桩身配筋不符合上述1款规定时: NcfcAps (5.8.2—2) 式中 N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值; c——基桩成桩工艺系数,按第5.8.3条规定取值; fc ——混凝土轴心抗压强度设计值; fy' ——纵向主筋抗压强度设计值; As'——纵向主筋截面面积。 5.8.3基桩成桩工艺系数c应按下列规定取值: 1 混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩:c=0.85; 2 干作业非挤土灌注桩:c=0.90; 3 泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩:c0.7~0.8; 4 软土地区挤土灌注桩:c0.6。 5.8.4计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时,一般取稳定系数=1.0。对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩,应考虑压屈影响,可按本规范式(5.8.2-1)、(5.8.2-2)计算所得桩身正截面受压承载力乘以折减。其稳定系数可根据桩身压屈计算长度lc和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身露出地面的自由长度lo、桩的入土长度h、桩侧和桩底的土质条件应按表5.8.4-1确定。桩的稳定系数可按表5.8.4-2确定。 表5.8.4-1 桩身压屈计算长度lc 桩 顶 铰 接 桩底支于非岩石土中 桩底嵌于岩石内 桩 顶 固 接 桩底支于非岩石土中 桩底嵌于岩石内 h4.0 h4.0 h4.0 h4.0 h4.0 h4.0 h4.0 h4.0 lc1.0 lc0.7 lc0.5 lc0.5l0hlc0.7lc0.7lc0.5 4.0 4.0 4.04.0l0l0hl0l0hl0l0hl0lc0.7注:1 表中5mbo; EI2 lo为高承台基桩露出地面的长度,对于低承台桩基,lo=0; 3 h为桩的入土长度,当桩侧有厚度为dl的液化土层时,桩露出地面长度lo和桩的入土长度h分别调整为表5.8.4-2 桩身稳定系数 l0l0ldl, hhldl,l按表5.3.12取值。 ≤7 8.5 10.5 12 14 37 lc/d 15.5 17 19 21 22.5 24 ≤8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 1.00 0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.70 0.65 0.60 0.56 lc/d 26 28 29.5 31 33 34.5 36.5 38 40 41.5 43 lc/b 48 30 32 34 36 38 40 42 44 46 50 0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19 注: b为矩形桩短边尺寸,d为桩直径。 5.8.5 计算偏心受压混凝土桩正截面受压承载力时,可不考虑偏心距的增大影响,但对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩,应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响,应将轴向力对截面重心的初始偏心矩ei乘以偏心矩增大系数,偏心距增大系数的具体计算方法可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行。 5.8.6 对于打入式钢管桩,可按以下规定验算桩身局部压曲: 1 当t/d = lc/b 150~ 1,d ≤600mm,最大锤击压应力小于钢材强度设计值时,可不进行局部80压屈验算; 2 当d >600mm,可按下式验算: t/dfy/0.388E (5.8.6-1) 3 当d ≥900mm,除按(5.8.6-1)式验算外,尚应按下式验算: t/d式中 t、d——钢管桩壁厚、外径; fy/14.5E (5.8.6-2) E、fy'——钢材弹性模量、抗压强度设计值。 Ⅱ 抗拔桩 5.8.7 钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定: NfyAsfpyApy (5.8.7) 式中:N——荷载效应基本组合下桩顶轴向拉力设计值; fy、fpy——普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值; As、Apy——普通钢筋、预应力钢筋的截面面积。 5.8.8 对于抗拔桩的裂缝控制计算应符合下列规定: 1 对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级预应力混凝土基桩,在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力,应符合下式要求: ckpc0 (5.8.8-1) 2 对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级预应力混凝土基桩,在荷载效应标准组合下的拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值,应符合下列公式要求: 在荷载效应标准组合下: ckpcftk (5.8.8-2) 在荷载效应准永久组合下: cqpc0 (5.8.8-3) 3 对于允许出现裂缝的三级裂缝控制等级基桩,按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度应符合下列规定: wmaxwlim (5.8.8-4) 式中 ck、cq——荷载效应标准组合、准永久组合下正截面法向应力; pc——扣除全部应力损失后,桩身混凝土的预应力; ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值; wmax——按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度,可按现行国家标准《混凝土结 构设计规范》GB 50010计算; 38 wlim——最大裂缝宽度限值,按本规范表3.5.3取用。 5.8.9 当考虑地震作用验算桩身抗拔承载力时,应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定,对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。 Ⅲ 受水平作用桩 5.8.10 对于受水平荷载和地震作用的桩,其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规定: 1 对于桩顶固端的桩,应验算桩顶正截面弯矩;对于桩顶自由或铰接的桩,应验算桩身最大弯 矩截面处的正截面弯矩; 2 应验算桩顶斜截面的受剪承载力; 3 桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算,可按本规范附录C计算; 4 桩身正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行; 5 当考虑地震作用验算桩身正截面受弯和斜截面受剪承载力时,应根据现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB 50011的规定,对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。 Ⅳ 预制桩吊运和锤击验算 5.8.11 预制桩吊运时单吊点和双吊点的设置,应按吊点(或支点)跨间正弯矩与吊点处的负弯矩相等的原则进行布置。考虑预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响,计算吊运弯矩和吊运拉力时,可将桩身重力乘以1.5的动力系数。 5.8.12 对于裂缝控制等级为一级、二级的混凝土预制桩、预应力混凝土管桩,可按下列规定验算桩身的锤击压应力和锤击拉应力: 1 最大锤击压应力σp可按下式计算: σp = 2eEpHAc1AHEccEHHA1AcEpEcc (5.8.12) 式中 p—桩的最大锤击压应力; —锤型系数;自由落锤为1.0;柴油锤取1.4; e—锤击效率系数;自由落锤为0.6;柴油锤取0.8; AH、Ac、A—锤、桩垫、桩的实际断面面积; EH、Ec、E—锤、桩垫、桩的纵向弹性模量; H、c、—锤、桩垫、桩的重度; H—锤落距。 2 当桩需穿越软土层或桩存在变截面时,可按表5.8.12确定桩身的最大锤击拉应力。 表5.8.12 最大锤击拉应力σt建议值(kPa) 应力类别 桩类 建议值 桩轴向拉应预应力混凝土管桩 (0.33~0.5)σp 力值 混凝土及预应力混凝土桩 (0.25~0.33)σp 桩截面环向预应力混凝土管桩 0.25σp 拉应力或侧混凝土及预应力混凝土桩(0.22~0.25)σp 向拉应力 (侧向) 3 最大锤击压应力和最大锤击拉应力分别不应超过混凝土的轴心抗压强度设计值和轴心抗拉强度设计值。 出现部位 ①桩刚穿越软土层时; ②距桩尖(0.5~0.7)l处。 最大锤击压应力相应的截面 5.9 承台计算 39 Ⅰ 受弯计算 5.9.1 桩基承台应进行正截面受弯承载力计算。承台弯距可按本规范第5.9.2~5.9.5条的规定计算,受弯承载力和配筋可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定进行。 5.9.2 柱下独立桩基承台的正截面弯矩设计值可按下列规定计算: 1 两桩条形承台和多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处(图5.9.2(a)),可按下列公式计算: MxNiyi (5.9.2-1) MyNixi (5.9.2-2) 图5.9.2 承台弯矩计算示意 (a)矩形多桩承台; (b)等边三桩承台; (c)等腰三桩承台 式中 Mx、My—— 分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值; xi、yi——垂直Y轴和X轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离; Ni——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下的第i基桩或复合基桩竖向 反力设计值。 2 三桩承台的正截面弯距值应符合下列要求: 1)等边三桩承台(图5.9.2(b)) MNmax3(sac) (5.9.2-3) 34式中 M——通过承台形心至各边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值; Nma——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下三桩中最大基桩或复合基桩竖向反x力设计值; sa——桩中心距; c——方柱边长,圆柱时c=0.8d(d为圆柱直径)。 2)等腰三桩承台(图5.9.2(c)) M1Nmax0.75(sac1) (5.9.2-4) 234 M2Nmax0.75(sac2) (5.9.2-5) 234式中 M1、M2——分别为通过承台形心至两腰边缘和底边边缘正交截面范围内板带的弯矩设 40 计值; sa—— 长向桩中心距; ——短向桩中心距与长向桩中心距之比,当小于0.5时,应按变截面的二桩承台设计; c1、c2——分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。 5.9.3 箱形承台和筏形承台的弯矩可按下列规定计算: 1 箱形承台和筏形承台的弯矩宜考虑地基土层性质、基桩分布、承台和上部结构类型和刚度,按地基-桩-承台-上部结构共同作用原理分析计算; 2 对于箱形承台,当桩端持力层为基岩、密实的碎石类土、砂土且深厚均匀时;或当上部结构为剪力墙;或当上部结构为框架-核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时,箱形承台底板可仅按局部弯矩作用进行计算; 3对于筏形承台,当桩端持力层深厚坚硬、上部结构刚度较好,且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时;或当上部结构为框架-核心筒结构且按变刚度调平原则布桩时,可仅按局部弯矩作用进行计算。 5.9.4 柱下条形承台梁的弯矩可按下列规定计算: 1 可按弹性地基梁(地基计算模型应根据地基土层特性选取)进行分析计算; 2 当桩端持力层深厚坚硬且桩柱轴线不重合时,可视桩为不动铰支座,按连续梁计算。 5.9.5 砌体墙下条形承台梁,可按倒置弹性地基梁计算弯矩和剪力,并应符合附录G的要求。对于承台上的砌体墙,尚应验算桩顶部位砌体的局部承压强度。 II 受冲切计算 5.9.6桩基承台厚度应满足柱(墙)对承台的冲切和基桩对承台的冲切承载力要求。 5.9.7 轴心竖向力作用下桩基承台受柱(墙)的冲切,可按下列规定计算: 1 冲切破坏锥体应采用自柱(墙)边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成的锥体,锥体斜面与承台底面之夹角不应小于45°(图5.9.7)。 2 受柱(墙)冲切承载力可按下列公式计算: Flhp0umfth0 (5.9.7-1) FlFQi (5.9.7-2) 0设计值; 0.84 (5.9.7-3) 0.2式中 Fl——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体上的冲切力 ft—— 承台混凝土抗拉强度设计值; hp——承台受冲切承载力截面高度影响系数,当h≤800mm时,β h≥2000mm时,β hp hp 取1.0, 取0.9, 其间按线性内插法取值; um—— 承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长; h0——承台冲切破坏锥体的有效高度; 0——柱(墙)冲切系数; (墙)边或承台变阶处到桩边水平距离;当λ<0.25——冲跨比,a0/h0,a0为柱 时,取λ=0.25;当λ>1.0时,取λ=1.0; F——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合作用下柱(墙)底的竖向荷载设计 值; Qi——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下冲切破坏锥体内各基桩或复 合基桩的反力设计值之和。 41 3 对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算(图5.9.7): Fl2ox(bcaoy)oy(hcaox)hpfth0 (5.9.7-4) 式中 0x、0y—— 由公式(5.9.7-3)求得,0xa0x/h0,0ya0y/h0;0x、0y 均应满足0.25~1.0的要求; hc、bc —— 分别为x、y方向的柱截面的边长; aoxaoy、——分别为x、y方向柱边离最近桩边的水平距离。 图5.9.7 柱对承台的冲切计算示意 4 对于柱下矩形独立阶形承台受上阶冲切的承载力可按下列公式计算(图5.9.7): Fl21x(b1a1y)1y(h1a1x)hpfth10 (5.9.7-5) 式中 1x、1y—— 由公式5.9.7-3求得,1xa1x/h10,1ya1y/h10;1x、1y 均应满足0.25~1.0的要求; h1、b1 —— 分别为x、y方向承台上阶的边长; a1x、a1y——分别为x、y方向承台上阶边离最近桩边的水平距离。 对于圆柱及圆桩,计算时应将其截面换算成方柱及方桩,即取换算柱截面边长bc0.8dc(dc为圆柱直径),换算桩截面边长bp0.8d(d为圆桩直径)。 对于柱下两桩承台,宜按深受弯构件(lo/h<5.0,lo=1.15 ln,ln为两桩净距)计算受弯、受剪承载力,不需要进行受冲切承载力计算。 5.9.8 对位于柱(墙)冲切破坏锥体以外的基桩,可按下列规定计算承台受基桩冲切的承载力: 1 四桩以上(含四桩)承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算(图5.9.8-1): Nl1x(c2a1y/2)1yc1a1x/2hpfth0 (5.9.8-1) 1x1y0.56 (5.9.8-2) 1x0.20.56 (5.9.8-3) 1y0.2 42 (a)锥形承台; (b)阶形承台 图5.9.8-1 四桩以上(含四桩)承台角桩冲切计算示意 式中 Nl——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合作用下角桩(含复合基桩)反力 设计值; 1x,1y——角桩冲切系数; a1x、a1y—— 从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘 的水平距离;当柱(墙)边或承台变阶处位于该45°线以内时,则取由柱(墙)边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线(图5.9.8-1); h0——承台外边缘的有效高度; 1x、1y——角桩冲跨比,1xa1xh0,1ya1yh0,其值均应满足0.25~1.0 的要求。 2 对于三桩三角形承台可按下列公式计算受角桩冲切的承载力(图5.9.8-2): 底部角桩: Nl112c1a11hptg 1112ftho (5.9.8-4) 0.56 (5.9.8-5) 110.2 图5.9.8-2 三桩三角形承台角桩冲切计算示意 顶部角桩: Nl122c2a12hptg22ftho (5.9.8-6) 43 120.56 (5.9.8-7) 120.2式中 11、12 —— 角桩冲跨比,11a11/h0,12a12/h0,其值均应满足0.25~1.0的要求; a11、a12——从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水 平距离;当柱(墙)边或承台变阶处位于该45°线以内时,则取由柱(墙) 边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 3 对于箱形、筏形承台,可按下列公式计算承台受内部基桩的冲切承载力: (a) (b) 5.9.8-3 基桩对筏形承台的冲切和墙对筏形承台的冲切计算示意 (a)受基桩的冲切 (b)受桩群的冲切 1)应按下式计算受基桩的冲切承载力(图5.9.8-3(a)): Nl2.8bph0hpfth0 (5.9.8-8) 2)应按下式计算受桩群的冲切承载力(图5.9.8-3(b)): Nli20xbya0yoybxa0xhpfth0 (5.9.8-9) 式中 0x、0y——由公式5.9.7-3求得, 其中0xa0x/h0,0ya0y/h0,0x、0y均应满足0.25~1.0的要求; Nl、Nli——不计承台和其上土重,在荷载效应基本组合下,基桩或复合基桩的净反力设计值、冲切锥体内各基桩或复合基桩反力设计值之和。 III受剪计算 5.9.9 柱(墙)下桩基承台,应分别对柱(墙)边、变阶处和桩边联线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。当承台悬挑边有多排基桩形成多个斜截面时,应对每个斜截面的受剪承载力进行验算。 5.9.10 柱下独立桩基承台斜截面受剪承载力应按下列规定计算: 1 承台斜截面受剪承载力可按下列公式计算(图5.9.10-1): Vhsftb0h0 (5.9.10-1) 1.75 (5.9.10-2) 1 44 8001/4hs() (5.9.10-3) ho 图5.9.10-1 承台斜截面受剪计算示意 式中 V ——不计承台及其上土自重,在荷载效应基本组合下,斜截面的最大剪力设计值; ft—— 混凝土轴心抗拉强度设计值; b0——承台计算截面处的计算宽度; h0——承台计算截面处的有效高度; ——承台剪切系数;按公式(5.9.10-2)确定; ——计算截面的剪跨比,xax/h0,yay/h0,此处,ax,ay为柱边(墙边)或承台变阶处至y、x方向计算一排桩的桩边的水平距离,当λ<0.25时,取λ =0.25;当λ>3时,取λ=3; hs– 受剪切承载力截面高度影响系数;当h0800mm时,取h0800mm ;当 h02000mm时,取h02000mm;其间按线性内插法取值。 2 对于阶梯形承台应分别在变阶处(A1-A1,B1-B1)及柱边处(A2-A2,B2-B2)进行斜截面受剪承载力计算(图5.9.10-2)。 计算变阶处截面(A1-A1,B1-B1)的斜截面受剪承载力时,其截面有效高度均为h10,截面计算宽度分别为by1和bx1。 计算柱边截面(A2-A2,B2-B2)的斜截面受剪承载力时,其截面有效高度均为h10+ h20, 截面计算宽度分别为: 对A2-A2 by0by1h10by2h20h10h20bx1h10bx2h20h10h20 (5.9.10-4) 对B2-B2 bx0 (5.9.10-5) 3 对于锥形承台应对变阶处及柱边处(A-A及B-B)两个截面进行受剪承载力计算(图 5.9.10-3),截面有效高度均为ho,截面的计算宽度分别为: 对A-A by0by2h20[10.5(1)]by1 (5.9.10-6) h0by1h20b(1x2)]bx1 (5.9.10-7) h0bx1 对B-B bx0[10.5 45 图5.9.10-2 阶梯形承台斜截面受剪计算示意 5.9.10-3 锥形承台斜截面受剪计算示意 5.9.11梁板式筏形承台的梁的受剪承载力可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010计算。 5.9.12 砌体墙下条形承台梁配有箍筋,但未配弯起钢筋时,斜截面的受剪承载力可按下式计算: V≤0.7ftbh01.25fyv式中 V——不计承台及其上土自重,在荷载效应基本组合下,计算截面处的剪力设计值; Asvh0 (5.9.12) sAsv—— 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积; s——沿计算斜截面方向箍筋的间距; fyv——箍筋抗拉强度设计值; b——承台梁计算截面处的计算宽度; h0——承台梁计算截面处的有效高度。 5.9.13 砌体墙下承台梁配有箍筋和弯起钢筋时,斜截面的受剪承载力可按下式计算: V≤0.7ftbh01.25fy式中 Asb—— 同一截面弯起钢筋的截面面积; fy——弯起钢筋的抗拉强度设计值; Asvh00.8fyAsbsins (5.9.13) ss—— 斜截面上弯起钢筋与承台底面的夹角。 5.9.14柱下条形承台梁,当配有箍筋但未配弯起钢筋时,其斜截面的受剪承载力可按下式计算: V≤ 式中 A1.75ftbh0fysvh0 (5.9.14) 1sa/h0,a为柱边至桩边的水平距离;当λ<1.5时,取λ=1.5;——计算截面的剪跨比, 当λ>3时,取λ=3。 IV 局部受压计算 5.9.15 对于柱下桩基,当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时,应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。 V 抗震验算 5.9.16 当进行承台的抗震验算时,应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定对承台顶面的地震作用效应和承台的受弯、受冲切、受剪承载力进行抗震调整。 46 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容② 对于挤土桩当桩距小于4d,且桩的排数不少于5排、总桩数不少于25根时,土层液化系数可取