美标桩基规范及原理

       目前国内越来越多实力雄厚的设计研究院开始走出国门承接海外工程。桩基是海外工程中常见的设计方向，为方便广大海外项目用户更快熟悉欧标和美标相关规范关于桩基的相关理论。此次原理说明采用类比法，从工程师熟悉的中国规范方法类比到美标，掌握其中的异同点，以帮助工程师更快理解。

部分重要参考文献列表如下：

中国规范：

《建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008》

《地基基础设计规范》附录R

美标：

NAVFAC DM 7.2, Foundation and Earth Structures, U.S. Department of the Navy 1984

FHWA-NHI-16009

Design and Construction of Driven Pile Foundation—volume I， Chapter7

The Foundation Engineering Book， Chapter 6

        一般规范主要由计算方法和验算方法两部分构成。对桩基规范来说，计算方法指承载力、沉降等计算方法（本次主要以解析法为主，不涉及弹性法内容）；验算方法指安全系数法、分项系数法等。

一、计算方法

1、单桩

（1）中国规范

       中国规范桩基竖向承载力核心原理是：总承载力=桩侧承载力+桩端承载力。在《建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008》中给出的计算公式如下：

     拆分理解：

       桩侧承载力=桩侧承载力参数*桩周长*有效侧阻桩长

       桩端承载力=桩端承载力参数*桩端面积

       在中国规范经验参数法中，桩侧承载力参数和桩端承载力参数由地区经验参数给出。如果采用静力触探等原位测试时，桩侧承载力参数和桩端承载力参数通常由原位测试值*修正系数得到。

（2）美标

       其核心原理同样是：总承载力=桩端承载力+桩侧承载力。拆分同样可以表达成：

      桩侧承载力=桩侧承载力参数*桩周长*有效侧阻桩长

      桩端承载力=桩端承载力参数*桩端面积

       但和中国规范的区别在于桩侧承载力参数和桩端承载力参数的计算方式，美标大多数方法采用计算点位置处有效自重应力（无粘性土）或不排水强度（粘性土）乘以相应的端承或侧摩擦修正系数。这里以美标里面比较常用的NAVFAC DM 7.2 为例：

1）桩侧承载力计算

①对无粘性土：

②对粘性土：

2）桩端承载力计算

①对无粘性土：

②对粘性土：

        以上便是美标计算方法的原理，其他如α，β，λ法均和此方法类似，均是用有效自重应力（无粘性土）或不排水强度（粘性土）乘以相应的端承或侧摩擦修正系数计算桩侧承载力参数和桩端承载力参数，但修正系数的表达形式略有不同，有兴趣的工程师可以自行了解。

2、群桩

（1）承载力计算

1）中国规范

      在计算群桩承载力时，将上部力平均至各个桩记为N_k，然后和R_g对比

2）美标

       由以上公式可见，相对于中国规范，美标在计算群桩承载力时多了一项修正系数，即群桩效应系数，其具体含义如下：

（2）沉降

1）中国规范

2）美标

       美标常用的方法和地基规范附录R中等代实体法一致，但是其扩散起始点不同。中国规范从承台底开始扩散，角度为φ/4；但是美标自承台低以下2L/3处开始扩散，角度为固定角度如下图：

二、验算方法

       通常情况下桩基的验算均采用安全系数法，美标也是如此。但如果监理要求美标计算情况下要采用分项系数法时，设计状况和分项系数如下所示：

（1）Strength limit state

（2）Service I Limit State

        以上便是美标桩基规范基本原理，编者水平有限，有错误请随时指正。想要了解更多深入内容或结合GEO5的软件操作，请加入GEO5海外规范交流群:QQ273013644