MIT_0001

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：

$\200dpi \tiny H_{ik}\leq R_{h}$ (5.7.1)

式中
$\tiny H_{ik}$ ：在荷载效应标准组合下，作用于基桩i桩顶处的水平力；

$\tiny R_{h}$ ：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 $\tiny R_{ha}$ 。

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：

$\200dpi \tiny R_{ha}=\frac{0.75\alpha \gamma _{m}f_{t}W_{0}}{V_{M}}(1.25+22\rho _{g})\left (1\pm \right\frac{\zeta _{N}\cdot N}{\gamma _{m}f_{t}A_{n}} )$ (5.7.2-1)

式中
$\tiny \alpha$ ：桩的水平变形系数，按本规范第5.7.5条确定；

$\tiny R_{ha}$ ：单桩水平承载力特征值， $\tiny \pm$ 号根据桩顶竖向力性质确定，压力取“+”，拉力“-”；

$\tiny \gamma _{m}$ ：桩截面模量塑性系数，圆形截面 $\tiny \gamma _{m}$ =2，矩形截面 $\tiny \gamma _{m}$ =1.75；

$\tiny f _{t}$ ：桩身混凝土抗拉强度设计值；

$\tiny W_{0}$ ：桩身换算截面受拉边缘的截面模量，圆形截面为： $\tiny W_{0}=\frac{\pi d}{32}\left [d^{2} \right +2(a_{E}-1)\rho _{g}d_{0}^{2}]$ ；方形截面为： $\tiny W_{0}=\frac{b}{6}\left [b^{2} \right +2(a_{E}-1)\rho _{g}b_{0}^{2}]$ 其中d为桩直径， $\tiny d_{0}$ 为扣除保护层厚度的桩直径；b为方形截面边长，
$\tiny b_{0}$ 为扣除保护层厚度的桩截面宽度； $\tiny a_{E}$ 为钢筋弹性模量与混凝土弹性molded比值；

$\tiny v_{M}$ ：桩身最大弯矩系数，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v_m和桩顶水平位移系数v_x
桩顶约束情况	桩的换算埋深（αh）	v_M	v_x
铰接、自由	4.0 3.5 3.0 2.8 2.6 2.4	0.768 0.750 0.703 0.675 0.639 0.601	2.441 2.502 2.727 2.905 3.163 3.526
固接	4.0 3.5 3.0 2.8 2.6 2.4	0.926 0.934 0.967 0.990 1.018 1.045	0.940 0.970 1.028 1.055 1.079 1.095

※注：

1 铰接（自由）的v_M系桩身的最大弯矩系数，固接的v_M系桩顶的最大弯矩系数；

2 当αh＞4时取αh=4.0。

ρg── 桩身配筋率；

An── 桩身换算截面积，圆形截面为：An=πd2[1+(αE-1)ρg]/4；方形截面为：An=b2[1+(αE-1)ρg]

ζN── 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：

$\200dpi \tiny R_{ha}=0.75\frac{\alpha ^{3}EI}{\nu _{x}}x_{0a}$ (5.7.2-2)

式中
EI：桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩， $\tiny EI=0.85E_{c}I_{0}$ ，其中 $\tiny I_{0}$ 为桩身换算截面惯性矩；圆形截面为 $\tiny I_{0}=W_{0}d_{0}/2$ ；矩形截面为 $\tiny I_{0}=W_{0}b_{0}/2$ ；

$\tiny x_{0a}$ ：桩顶允许水平位移；

$\tiny \nu _{x}$ ：桩顶水平位移系数，按表5.7.2取值，取值方法同 $\tiny \nu _{M}$ 。

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：

$\200dpi \tiny R_{h}=\eta _{h}R_{ha}$ (5.7.3-1)

考虑地震作用且sa/d≤6时： $\200dpi \tiny \eta _{h}=\eta _{i}\eta _{r}+\eta _{l}$ (5.7.3-2)

$\200dpi \tiny \eta _{i}=\frac{(\frac{s_{a}}{d})^{0.015\eta _{2}+0.45}}{0.15\eta _{1}+0.10\eta _{2}+1.9}$ (5.7.3-3)

$\200dpi \tiny \eta _{l}=\frac{m\cdot x_{0a}\cdot B{}'_{c}\cdot h_{c}^{2}}{2\cdot n_{1}\cdot n_{2}\cdot R_{ha}}$ (5.7.3-4)

$\200dpi \tiny x_{0a}=\frac{R_{ha}\cdot v_{x}}{\alpha ^{3}\cdot EI}$ (5.7.3-5)

其他情况： $\200dpi \tiny \eta _{h}=\eta _{i}\eta _{r}+\eta _{l}+\eta _{b}$ (5.7.3-6)

$\200dpi \tiny \eta _{b}=\frac{\mu\cdot P_{c}}{n_{1}\cdot n_{2}\cdot R_{h}}$ (5.7.3-7)

$\200dpi \tiny B{}'_{c}=B_{c}+1m$ (5.7.3-8)

$\200dpi \tiny P_{c}=\eta _{c}f_{ak}(A-nA_{ps})$ (5.7.3-9)

式中
$\tiny \eta _{h}$ ：群桩效应综合系数；

$\tiny \eta _{i}$ ：桩的相互影响效应系数；

$\tiny \eta _{r}$ ：桩顶约束效应系数（桩顶嵌入承台长度50~100mm时），按表5.7.3-1取值；

$\tiny \eta _{l}$ ：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 $\tiny \eta _{}$ =0）

$\tiny \eta _{b}$ ：承台底摩阻效应系数；

$\tiny s_{a}/d$ ：沿水平荷载方向的距径比；

$\tiny n_{1}$ ， $\tiny n_{2}$ 分别为沿水平荷载方向与垂直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；

$\tiny x_{oa}$ ：桩顶（承台）的水平位移允许值，当以位移控制时，可取 $\tiny x_{oa}$ =10mm（对水平位移敏感的结构物取 $\tiny x_{oa}$ =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；

$\tiny {B}'_{c}$ ：承台受侧向土抗力一边的计算宽度；

$\tiny {B}_{c}$ ：承台宽度；

$\tiny h_{c}$ ：承台高度；

$\tiny \mu$ ：承台底与基土间的摩擦系数，可按表5.7.3-2取值；

$\tiny P_{c}$ ：承台底地基土分担的竖向总荷载标准值；

$\tiny \eta _{c}$ ：按第5.2.5条确定；

A：承台总面积；

$\tiny A_{ps}$ ：桩身截面面积。
表 5.7.3-2

承台底与基土间的摩擦系数μ
土的类别		摩擦系数μ
黏性土	可塑	0.25～0.30
	硬塑	0.30～0.35
	坚硬	0.35～0.45
粉土	密实、中密（稍湿）	0.30～0.40
中砂、粗砂、砾砂		0.40～0.50
碎石土		0.40～0.60
软岩、软质岩		0.40～0.60
表面粗糙的较硬岩、坚硬岩		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α(1/m)

$\200dpi \tiny \alpha =\sqrt[5]{\frac{mb_{0}}{EI}}$ (5.7.5)

式中

m：桩侧土水平抗力系数的比例系数；
$\tiny b_{0}$ ：桩身的计算宽度（m）；

圆形桩：当直径d $\tiny \leq$ 1m时， $\tiny b_{0}=0.9(1.5d+0.5)$ ；
当直径d $\tiny >$ 1m时， $\tiny b_{0}=0.9(d+1)$

方形桩：当直径b $\tiny \leq$ 1m时， $\tiny b_{0}=1.5b+0.5$
当直径b $\tiny >$ 1m时， $\tiny b_{0}=b+1$

EI：桩身抗弯刚度，按本规范第5.7.2条的规定；

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
序号	地基土类别	预制桩、钢桩		灌注桩
序号	地基土类别	m（MN/m4）	相应单桩在地面处水平位移（mm）	m（MN/m4）	相应单桩在地面处水平位移（mm）
1	淤泥；淤泥质土；饱和湿陷性黄土	2～4.5	10	2.5～6	6～12
2	流塑（I_L＞1）、软塑（0.75＜I_L≤1）状黏性土；e＞0.9粉土；松散粉细砂；松散、稍密填土	4.5～6.0	10	6～14	4～8
3	可塑（0.25＜I_L≤0.75）状黏土、湿陷性黄土；e=0.75～0.9粉土；中密填土；稍密细砂	6.0～10	10	14～35	3～6
4	硬塑（0＜I_L≤0.25）、坚硬（I_L≤0）状黏性土、湿陷性黄土；e＜0.75粉土；中密的中粗砂；密实老填土	10～22	10	35～100	2～5
5	中密、密实的砾砂、碎石类土			100～300	1.5～3

※注：

1 当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（≥0.65%）时，m值应适当降低；当预制桩的水平向位移小于10mm时，m值可适当提高；

2 当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，应将表列数值乘于0.4降低采用；

3 当地基为可液化土层时，应将列表数值乘于本规范表5.3.12中相应的系数ψl