第十章 基 础
目 录
10.1 范围………………………………………………………………………………………………….10-1
10.2 定义………………………………………………………………………………………………….10-1
10.3 符号………………………………………………………………………………………………….10-2
10.4 岩土性质………………………………………………………………………………………….…10-7
10.4.1 信息需求………………………………………………………………………………..……10-7
10.4.2 地下勘探……………………………………………………………………………….……10-8
10.4.3 实验室试验…………………………………………………………………………………10-10
10.4.3.1 土工试验……………………………………………………………………….……10-10
10.4.3.2 岩石试验……………………………………………………………………….....…10-10
10.4.4 原位试验……………………………………………………………………………………10-10
10.4.5 地球物理试验………………………………………………………………………………10-10
10.4.6 设计性能的选择……………………………………………………………………….……10-11
10.4.6.1 一般规定…………………………………………………………………………..…10-11
10.4.6.2 土的强度……………………………………………………………………….……10-13
10.4.6.2.1 一般规定……………………………………………………………………10-13
10.4.6.2.2 粘性土的不排水抗剪强度…………………………………………………10-13
10.4.6.2.3 粘性土的排水抗剪强度……………………………………………………10-14
10.4.6.2.4 颗粒土的排水抗剪强度……………………………………………………10-14
10.4.6.3 土的变形………………………………………………………………………………….……10-16
10.4.6.4 岩体强度………………………………………………………………………….…10-18
10.4.6.5 岩体的变形…………………………………………………………………….……10-21
10.4.6.6 岩石的可侵蚀性…………………………………………………………………….10-23
10.5 极限状态和抗力系数……………………………………...………………………………………10-23
10.5.1 一般规定……………………………………………………………………………………10-23
10.5.2 使用极限状态………………………………………………………………………………10-23
10.5.2.1 一般规定…………………………………………...………………………………10-23
10.5.2.2 容许位移和位移标准…………………………...…………………………………10-24
10.5.2.3 整体稳定性…………………………………...……………………………………10-24
10.5.2.4 桥台过渡……………………………………...……………………………………10-24
10.5.3 强度极限状态………………………………………………………………………………10-24
10.5.3.1 一般规定………………………………………...…………………………………10-24
10.5.3.2 扩大基础…………………………………...………………………………………10-25
10.5.3.3 打入桩……………………………………………...………………………………10-25
10.5.3.4 钻孔桩……………………………………………...………………………………10-25
10.5.3.5 微型桩………………………………………………………………………………10-25
10.5.4 极端事件的极限状态………………………………………………………………………10-26
10.5.4.1 极限事件设计………………………………………………………………...……10-26
10.5.4.2 液化设计要求……………………………………...………………………………10-26
10.5.5 抗力系数……………………………………………………………………………………10-32
10.5.5.1 使用极限状态…………………………………...…………………………………10-32
第十章 基础
10-II
10.5.5.2 强度极限状态…………………………………...…………………………………10-32
10.5.5.2.1 一般规定………………………………..…………………………………10-32
10.5.5.2.2 扩大基础…………………………..………………………………………10-33
10.5.5.2.3 打入桩…………………………………..…………………………………10-34
10.5.5.2.4 钻孔桩………………………………………..……………………………10-39
10.5.5.2.5 微型桩………………………………..……………………………………10-41
10.5.5.3 极限状态………………………………………...…………………………………10-41
10.5.3.1 一般规定………………………………….…………………………………10-41
10.5.3.2 冲刷…………………………………………….……………………………10-41
10.5.3.3 其它极限状态……………………………….………………………………10-41
10.6 扩大基础……………………...……………………………………………………………………10-42
10.6.1 一般考虑……………………………………………..……………………………………10-42
10.6.1.1 一般规定………………………………………...…………………………………10-42
10.6.1.2 埋置深度…………………………………………...………………………………10-42
10.6.1.3 基础的有效尺寸…………………………………...………………………………10-42
10.6.1.4 承载力分布………………………………………...………………………………10-43
10.6.1.5 斜基础锚固…………………………………………………………...……………10-43
10.6.1.6 地下水…………………………………………...…………………………………10-43
10.6.1.7 上拔力………………………………………………...……………………………10-44
10.6.1.8 邻近结构……………………………………………...……………………………10-44
10.6.2 使用极限状态下的设计………………………………………………..…………………10-44
10.6.2.1 一般规定………………………………………………………...…………………10-44
10.6.2.2 容许位移……………………………………...……………………………………10-44
10.6.2.3 荷载……………………………………………………………...…………………10-44
10.6.2.4 沉降分析…………………………………………………………...………………10-45
10.6.2.4.1 一般规定…………………………………………..………………………10-45
10.6.2.4.2 非粘性土上的基础沉降………………..…………………………………10-46
10.6.2.4.3 粘性土上的基础沉降……………..………………………………………10-48
10.6.2.2.4 岩石上的基础沉降……………………..…………………………………10-52
10.6.2.5 整体稳定性……………………………………………………...…………………10-53
10.6.2.6 使用极限状态下的支承压力……………..…….…………………………………10-54
10.6.2.6.1 支承压力的假定值…………………………………..……………………10-54
10.6.2.6.2 确定支承压力的半经验方法……………..………………………………10-54
10.6.3 强度极限状态下的设计…………………………………………………………..………10-55
10.6.3.1 土的支承抗力………………………………………………...……………………10-55
10.6.3.1.1 一般规定…………………………………………..………………………10-55
10.6.3.1.2 理论性估计……………………………………..…………………………10-56
10.6.3.1.2a 基本公式………………………………………….…………………10-56
10.6.3.1.2b 冲切注意事项………………………………………………………10-59
10.6.3.1.2c 斜坡上基础注意事项…………………….…………………………10-59
10.6.3.1.2d 双层土体系的注意事项—临界深度………………………………10-63
10.6.3.1.2e 双层土体系不排水加载…………………………….………………10-63
10.6.3.1.2f 双层土体系排水加载……………………………….………………10-64
10.6.3.1.3 半经验方法…………………………………………………………..……10-65
10.6.3.1.4 板荷载试验…………………………………………………..……………10-65
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
10-III
10.6.3.2 岩石的支承抗力…………………………………………………..……………….10-66
10.6.3.2.1 一般规定…………………………………………………..………………10-66
10.6.3.2.2 半经验方法…………………………………………………………….…10-66
10.6.3.1.3 分析方法….………………………………………………..……...………10-66
10.6.3.1.4 荷载试验…………………….……………………………..…..…………10-66
10.6.3.3 荷载偏心限值…………………………………………………..…………………10-66
10.6.3.4 滑动破坏…………………………………………………..…………….…………10-67
10.6.4 极端事件极限状态设计…………………………………………………..………………10-68
10.6.4.1 一般规定…………………………………………………..………………….……10-68
10.6.4.2 荷载偏心限值…………………………………………………..…………….……10-68
10.6.5 结构设计…………………………………………………..………………………………10-68
10.7 打入桩…………………………………………………..……………………………………….…10-68
10.7.1 一般规定…………………………………………………..………………………………10-68
10.7.1.1 应用范围…………………………………………………..………………….……10-68
10.7.1.2 桩间距、净距和埋置深度………………………………………………...…..……10-69
10.7.1.3 路基填桩…………………………………………………..…………………….…10-69
10.7.1.4 斜桩…………………………………………………..………………………….…10-69
10.7.1.5 桩的设计要求…………………………………………………..……………….…10-70
10.7.1.6 桩荷载的确定…………………………………………………..………….………10-70
10.7.l.6.1 一般规定…………………………………………………..………….……10-70
10.7.1.6.2 下拉力…………………………………………………..…………………10-70
10.7.1.6.3 土膨胀引起的上拔……………………………………………….……….10-70
10.7.1.6.4 邻近结构…………………………………………………..………………10-71
10.7.2 使用极限状态的设计…………………………………………………..…………………10-71
10.7.2.1 一般规定…………………………………………………..…………………….…10-71
10.7.2.2 水平位移限值…………………………………………………..…………….……10-71
10.7.2.3 沉降…………………………………………………..………………………….…10-71
10.7.2.3.1 等效基础…………………………………………………..………………10-71
10.7.2.3.2 粘性土中的群桩………………………………………………………..…10-73
10.7.2.4 桩基础的水平位移…………………………………………………...……………10-74
10.7.2.5 下拉引起的沉降…………………………………………………..………….……10-75
10.7.2.6 横向挤压…………………………………………………..…………………….…10-75
10.7.3 强度极限状态下的设计…………………………………………………..………………10-76
10.7.3.1 一般规定…………………………………………………..…………………….…10-76
10.7.3.2 岩石上的点承桩…………………………………………………..……….………10-76
10.7.3.2.1 一般规定…………………………………………………..………………10-76
10.7.3.2.2 软岩中的打入桩……………………………………………………..……10-76
10.7.3.2.3 硬岩中的打入桩…………………………………………………………..10-76
10.7.3.3 合同中桩长的估计值…………………………………………………………...…10-77
10.7.3.4 打入后桩的标准轴向抗力变化……………………………………………...……10-78
10.7.3.4.1 一般规定…………………………………………………..………………10-79
10.7.3.4.2 松弛…………………………………………………..……………………10-79
10.7.3.4.3 定型…………………………………………………..……………………10-79
10.7.3.5 地下水作用和浮力…………………………………………….……..……………10-79
10.7.3.6 冲刷作用…………………………………………………..……………….………10-80
第十章 基础
10-IV
10.7.3.7 下拉作用…………………………………………………..………………….……10-80
10.7.3.8 桩公称承载力的确定……………………………….………………………..……10-81
10.7.3.8.1 一般规定……………………………………………………..……………10-81
10.7.3.8.2 静载试验…………………………………………………..…...……..…...10-82
10.7.3.8.3 动态试验……………………………………………………..……………10-83
10.7.3.8.4 波动方程分析…………………………………………………………..…10-84
10.7.3.8.5 动态公式…………………………………………………..………….……10-84
10.7.3.8.6 静态分析…………………………………………………..………………10-85
10.7.3.8.6a 一般规定…………………………………………………..……...…10-85
10.7.3.8.6bα 方法…………………………………………………..……………10-86
10.7.3.8.6cβ 方法……………………………………………………….…..……10-87
10.7.3.8.6dλ 方法………………………………………………………..………10-88
10.7.3.8.6e 粘土中桩的端抗力………………………………….………………10-89
10.7.3.8.6f 非粘性土中使用的Nordlund 或Thurma 方法………………...……10-89
10.7.3.8.6g 在粘性土中应用的SPT 法或CPT 法………………………………10-94
10.7.3.9 受压群桩的抗力…………………………………………………..……….………10-97
10.7.3.10 单桩的抗拔力…………………………………………………..……………...…10-98
10.7.3.11 群桩的抗拔力…………………………………………………..…………………10-99
10.7.3.12 桩基础的公称横向抗力………………………………………………….……..10-100
10.7.3.13 桩的结构抗力…………………………………………………..…….…………10-101
10.7.3.13.1 钢桩…………………………………………………..…………………10-101
10.7.3.13.2 混凝土桩…………………………………………………..……………10-101
10.7.3.13.3 木桩…………………………………………………..…………………10-101
10.7.3.13.4 屈曲和横向稳定……………………………………………………..…10-101
10.7.4 极端事件极限状态……………………………………………………..…..……………10-102
10.7.5 腐蚀与退化…………………………………………………..……………………..……10-102
10.7.6 桩最小贯入深度的确定…………………………………………………..……..………10-103
10.7.7 用于制定与公称承载力相关的打桩标准的Rndr 值确定…………………………..…10-104
10.7.8 可行性分析…………………………………………………..…………………..………10-104
10.7.9 探测桩…………………………………………………..……………………………..…10-105
10.8 钻孔桩…………………………………………………..……………………………………...…10-106
10.8.1 一般规定……………………………………………….. …….. …………..……………10-106
10.8.1.1 适用范围…………………………………………………...………..……………10-106
10.8.1.2 桩间距、净距和埋入承台的深度………………………………..………………10-106
10.8.1.3 桩直径和扩底…………………………………………………….....……………10-106
10.8.1.4 斜桩……………………………………………………………...…..……………10-107
10.8.1.5 钻孔桩抗力……………………………………………………...…..……………10-107
10.8.1.6 桩荷载的确定…………………………………………………….....……………10-107
10.8.1.6.1 一般规定………………………………………………..…..……………10-107
10.8.1.6.2 下拉力……………………………………………………………………10-107
10.8.1.6.3 上拔力…………………………………………………..………..………10-107
10.8.2 使用极限状态下的设计…………………………………………………..………..……10-107
10.8.2.1 容许位移…………………………………………………..……………………...10-107
10.8.2.2 沉降…………………………………………………..………………………...…10-107
10.8.2.2.1 一般规定…………………………………………………..…..…………10-107
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
10-V
10.8.2.2.2 单根钻孔桩的沉降…………………………………………………..…..10-107
10.8.2.2.3 介于岩土之间的材料…………………………………………..………..10-110
10.8.2.2.4 群桩沉降…………………………………………………..…..…………10-110
10.8.2.3 桩与群桩的水平位移…………………………………………………..…..….…10-111
10.8.2.4 下拉力引起的沉降…………………………………………………...…..………10-111
10.8.2.5 侧向挤压…………………………………………………..…..………….………10-111
10.8.3 强度极限状态下的设计…………………………………………………..…..…………10-111
10.8.3.1 一般规定…………………………………………………..…..……………….…10-111
10.8.3.2 地下水位线和浮力…………………………………………………..…...………10-111
10.8.3.3 冲刷…………………………………………………..…..…………………….…10-111
10.8.3.4 下拉力…………………………………………………..…..……………….……10-111
10.8.3.5 单个钻孔桩的公称轴向抗压力………………………………………………….10-111
10.8.3.5.1 粘性土中钻孔桩抗力的估计……………………………………………10-112
10.8.3.5.1a 一般规定………………………………………………..……..…..10-112
10.8.3.5.1b 桩周抗力……………………………………………………....…..10-112
10.8.3.5.1c 桩端抗力………………………………………………………..…10-113
10.8.3.5.2 非粘性土中钻孔桩抗力的估计…………………………………………10-114
10.8.3.5.2a 一般规定…………………………………………………………..10-114
10.8.3.5.2b 桩周抗力…………………………………………………..…..…..10-114
10.8.3.5.2c 桩端抗力…………………………………………………..…..…..10-114
10.8.3.5.3 软弱压缩土层上的硬土中的群桩………………………………………10-115
10.8.3.5.4 岩石中钻孔桩抗力的估计………………………………………………10-115
10.8.3.5.4a 一般规定………………………………………………..…..…..…10-115
10.8.3.5.4b 桩周抗力………………………………………..…………..…..…10-116
10.8.3.5.4c 桩端抗力…………………………………………..………..…..…10-117
10.8.3.5.4d 周端连接抗力…………………………………………………..…10-117
10.8.3.5.5 介于岩土之间的材料中的钻孔桩抗力估计……………………………10-118
10.8.3.5.6 桩荷载试验…………………………………………………………..…..10-118
10.8.3.6 群桩抗力…………………………………………………..…..………………….10-119
10.8.3.6.1 一般规定…………………………………………………..…..…………10-119
10.8.3.6.2 粘性土……………………………………………………..…..…………10-119
10.8.3.6.3 非粘性土…………………………………………………..…..…………10-119
10.8.3.6.4 软性土层上的硬土中的群桩……………………………………………10-119
10.8.3.7 抗拔力……………………………………………………………...…..…………10-120
10.8.3.7.1 一般规定…………………………………………………..…..…………10-120
10.8.3.7.2 单根钻孔桩的抗拔力………………………………..…………………..10-120
10.8.3.7.3 群桩抗拔力……………………………………………………..…..……10-120
10.8.3.7.4 上拔荷载试验…………………………………………………..…..……10-121
10.8.3.8 桩与群桩的公称水平抗力…………………………………..………………..….10-121
10.8.3.9 桩的结构抗力………………………………………………….…..…..…………10-121
10.8.3.9.1 一般规定…………………………………………………..…..…………10-121
10.8.3.9.2 屈曲和横向稳定性…………………………………………………..…..10-121
10.8.3.9.3 钢筋………………………………………………………..…..…………10-121
10.8.3.9.4 横向钢筋…………………………………………………..…..…………10-121
10.8.3.9.5 混凝土……………………………………………………..…..…………10-121
第十章 基础
10-VI
10.8.3.9.6 伸入上部结构的钢筋…………………………………..………………..10-122
10.8.3.9.7 扩大基础…………………………………………………..…..…………10-122
10.8.4 极端事件极限状态………………………………………………………..…..…………10-122
10.9 微型桩…………………………………………………..…..……………………………….……10-122
10.9.1 一般规定…………………………………………………………………..…..…………10-122
10.9.1.1 适用范围…………………………………………………..…..…………….……10-123
10.9.1.2 桩的最小间距、净距和埋入承台的深度………………………….……………10-123
10.9.1.3 路堤填桩…………………………………………………..…..…….……………10-123
10.9.1.4 斜微型桩…………………………………………………..…..………….………10-123
10.9.1.5 微型桩的设计要求……………………………………………………...…..……10-123
10.9.1.6 微型桩荷载的计算……………………………………………………...…..……10-123
10.9.1.6.1 下拉力…………………………………………………..……..…………10-123
10.9.1.6.2 土膨胀引起的上拔…………………………………………………..….10-123
10.9.1.6.3 邻近结构…………………………………………………..…..…………10-123
10.9.2 使用极限状态下的设计…………………………………………………..…..…………10-123
10.9.2.1 一般规定…………………………….……………………………..…..…………10-123
10.9.2.2 容许位移……………………………….…………………………..…..…………10-123
10.9.2.3 沉降………………………………………………….……………..…..…………10-123
10.9.2.3.1 粘性土中微型群桩…………………………………………………..…..10-124
10.9.2.3.2 非粘性土中微型群桩…………………………………..………………..10-124
10.9.2.4 微型桩水平位移………………………………………………………...………..10-124
10.9.2.5 下拉力引起的沉降……………………………………………...………………..10-124
10.9.2.6 横向挤压………………………………………………...………………………..10-124
10.9.3 强度极限状态下的设计…………………………………………..……………………..10-124
10.9.3.1 一般规定………………………………………………...………………………..10-124
10.9.3.2 地下水位和浮力……………………………………...…………………………..10-124
10.9.3.3 冲刷…………………………………………...…………………………………..10-124
10.9.3.4 下拉力……………………………………………...……………………………..10-124
10.9.3.5 单个微型桩的公称轴向抗压力………………………………………………….10-124
10.9.3.5.1 一般规定……………………..…………………………………………..10-124
10.9.3.5.2 砂浆与地连接处的抗力估计……………………………………………10-125
10.9.3.5.3 岩石中桩端的抗力估计…………………………………………………10-126
10.9.3.5.4 微型桩荷载试验…………………………………..……………………..10-126
10.9.3.6 微型群桩的抗压力…………………………...…………………………………..10-126
10.9.3.7 单桩的公称抗拔力…………………………………...…………………………..10-126
10.9.3.8 微型群桩的公称抗拔力……………………………………...…………………..10-126
10.9.3.9 单桩和群桩的公称水平抗力………………………...…………………………..10-126
10.9.3.10 结构抗力…………………………………………………………………….…..10-127
10.9.3.10.1 一般规定………………………………………………………………..10-127
10.9.3.10.2 轴向抗压力……………………………………………………………..10-127
10.9.3.10.2a 套管部分长度…………………………..………………………..10-127
10.9.3.10.2b 未加套管部分的长度……………………………………………10-128
10.9.3.10.3 轴向抗拉力……………………………………………………………..10-128
10.9.3.10.3a 套管部分长度………………………………..…………………..10-129
10.9.3.10.3b 未加套管部分的长度……………………………………………10-129
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
10-VII
10.9.3.10.4 套管长度传递荷载……………………………………………………..10-129
10.9.3.10.5 灌浆与钢筋得粘结……………………………………………………..10-130
10.9.3.10.6 屈曲和横向稳定性……………………………………………………..10-130
10.9.3.10.7 上部结构中的钢筋……………………………………………………..10-130
10.9.4 极端事件极限状态…………………………………..…………………………………..10-131
10.9.5 腐蚀与退化…………………………………………………..…………………………..10-131
10.10 参考文献………………………………………….……………………………………………..10-131
附录第A10-基础的抗震分析与设计…………………………………….…………………………..10-139
A10.1 调查……………………………………………………………………………………………..10-139
A10.2 基础的设计……………………………………………………………………………………..10-139
A10.3 特定桩要求……………………………………………………………………………………..10-143