047-桩基竖向承载力计算器
桩基竖向承载力计算器
概述
根据桩身参数和土层参数计算单桩竖向承载力特征值
补充说明：当前文档以计算器目录下的 metadata.json、index.ts 和本文件为同一审计单元维护。
依据标准
- 标准代码：
JGJ 94-2008，第5.3节
- 试验/计算方法：
JGJ 94-2008
- 摘要说明：根据桩身参数和土层参数计算单桩竖向承载力特征值
现行标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》 | 第5.3节 | JGJ94-2008.pdf |
计算公式
Ra = \frac{Quk}{K}
参数与符号
输入参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| qc | q_{pa} | 桩端阻力特征值 | kPa | 桩端阻力特征值 |
| qs | q_{sa} | 桩侧阻力特征值 | kPa | 桩侧阻力特征值 |
| Ap | A_p | 桩端截面积 | m² | 桩端截面积 |
| u | u | 桩周长 | m | 桩周长 |
| l | l | 桩入土深度 | m | 桩入土深度 |
| K | K | 安全系数 | — | 安全系数 |
输出参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| Quk | Q_{uk} | 单桩竖向极限承载力 | kN | 单桩竖向极限承载力 |
| Ra | R_a | 单桩竖向承载力特征值 | kN | 单桩竖向承载力特征值 |
| Qp | Q_p | 桩端阻力 | kN | 桩端阻力 |
| Qs | Q_s | 桩侧阻力 | kN | 桩侧阻力 |
示例数据
示例输入
| 名称 | ID | 示例值 | 单位 |
| 桩端阻力特征值 | qc | 1315.88 | kPa |
| 桩侧阻力特征值 | qs | 32.7862 | kPa |
| 桩端截面积 | Ap | 0.155097 | m² |
| 桩周长 | u | 1.5611 | m |
| 桩入土深度 | l | 33.2718 | m |
| 安全系数 | K | 2 | — |
主要结果
| 名称 | ID | 结果值 | 单位 |
| 单桩竖向极限承载力 | Quk | 1907.05 | kN |
| 单桩竖向承载力特征值 | Ra | 953.53 | kN |
| 桩端阻力 | Qp | 204.09 | kN |
| 桩侧阻力 | Qs | 1702.96 | kN |
附加计算量
| 字段 | 结果值 |
| qc | 1315.88 |
| qs | 32.7862 |
| Ap | 0.155097 |
| u | 1.5611 |
| l | 33.2718 |
| K | 2 |
合规判定
以下内容为基于当前 generate() 样本执行 qualification() 的判定结果：
- 通过：承载力特征值 Ra > 0
- 通过：Ra 在合理范围内（通常 < 10000 kN）
参考与链接
- /standards/JGJ94-2008.pdf
原有补充说明
桩基竖向承载力计算器
概述
本计算器依据《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 第5.2.2条，计算混凝土预制桩、灌注桩的单桩竖向承载力特征值。支持两种确定方法：
1. 参数计算法：由土的侧阻力参数 qsi 和端阻力参数 qpk 推算
2. 静载荷试验法：直接输入试验确定的极限承载力
安全系数 K=2，特征值 Ra = Quk / 2。
计算公式
$$Q_{uk} = Q_{sk} + Q_{pk} = u \cdot \sum_{i=1}^{n} q_{si} \cdot l_i + q_{pk} \cdot A_p$$
$$R_a = \frac{Q_{uk}}{2}$$
其中：
- Quk：单桩竖向极限承载力标准值（kN）
- Qsk：总侧阻力极限值（kN），Qsk = u · Σqsi · li
- Qpk：端阻力极限值（kN），Qpk = qpk · Ap
- u：桩身周长（m），圆形桩 u = πd，方形桩 u = 4a
- Ap：桩端截面积（m²），圆形桩 Ap = πd²/4，方形桩 Ap = a²
- qsi：第 i 层土侧阻力标准值（kPa）
- li：第 i 层土厚度（m）
- qpk：桩端阻力标准值（kPa）
- Ra：单桩竖向承载力特征值（kN）
适用范围
适用场景
- 混凝土预制桩
- 灌注桩
- 钢桩
- 建筑桩基竖向承载力计算
不适用场景
- 横向荷载桩、斜桩
- 抗拔桩
- 复合桩基
- 挤土效应明显的群桩基础
- 湿陷性黄土、膨胀土等特殊土（需专门研究）
主要参数
桩身几何参数
| 参数 | 说明 | 单位 |
| 桩径/边长 d | 圆形桩为直径，方形桩为边长 | m |
| 桩长 L | 桩端入土深度 | m |
| 桩型 | 圆形桩/方形桩，影响 u 和 Ap 计算 | — |
土层参数
| 参数 | 说明 | 单位 | 参考值来源 |
| qsi | 各土层侧阻力标准值 | kPa | JGJ 94-2008 表5.2.2-1 或地区经验 |
| qpk | 桩端阻力标准值 | kPa | JGJ 94-2008 表5.2.2-1 |
侧阻力标准值参考（JGJ 94-2008 表5.2.2-1 摘录）
| 土类 | qsi（kPa） |
| 淤泥 | 5~10 |
| 淤泥质土 | 10~20 |
| 软塑黏性土 | 20~35 |
| 可塑黏性土 | 35~55 |
| 硬塑黏性土 | 55~70 |
| 粉土（中密） | 30~50 |
| 粉砂（稍密） | 30~50 |
| 中砂（中密） | 40~60 |
| 粗砂（中密） | 50~70 |
> ⚠️ 具体数值应根据地区经验或原位测试确定，表中为参考值。
端阻力标准值参考（JGJ 94-2008 表5.2.2-1 摘录）
| 土类 | qpk（kPa） |
| 软塑黏性土 | 200~400 |
| 可塑黏性土 | 400~800 |
| 硬塑黏性土 | 800~1600 |
| 粉土（中密） | 500~1000 |
| 粉砂（稍密） | 1000~2000 |
| 中砂（中密） | 2000~4000 |
| 粗砂（中密） | 4000~8000 |
大直径桩尺寸效应
当桩径 d ≥ 0.8m 时，需考虑尺寸效应系数（JGJ 94-2008 表5.2.2-2）：
| 土类 | ψsi（侧阻） | ψp（端阻） |
| 砂土、碎石类土 | 1.0 | 0.8 |
| 粉土、黏性土 | (d/0.8)0.1·n | (d/0.8)-1/5 |
> ⚠️ 大直径桩（d ≥ 0.8m）需对 qsi 和 qpk 乘以相应的尺寸效应系数。
试桩要求
根据 JGJ 94-2008 规定：
- 试桩数量：≥总桩数的 1%，且 ≥ 3 根
- 同一条件下，试桩数量不应少于 3 根
- 承载力确定：静载试验 Q-s 曲线拐点法
嵌岩桩特殊规定
嵌岩桩嵌岩段侧阻力按 0 计算（JGJ 94-2008 规定）。
符号说明
| 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| Ra | 单桩竖向承载力特征值 | kN | 设计采用的单桩承载力值 |
| Quk | 单桩竖向极限承载力标准值 | kN | 桩侧阻力极限值与桩端阻力极限值之和 |
| Qsk | 总侧阻力极限值 | kN | u × Σqsi × li |
| Qpk | 端阻力极限值 | kN | qpk × Ap |
| u | 桩身周长 | m | 圆形桩 u=πd，方形桩 u=4a |
| Ap | 桩端截面积 | m² | 圆形桩 Ap = πd²/4 |
| qsi | 第 i 层土侧阻力标准值 | kPa | 由原位测试或地区经验确定 |
| li | 第 i 层土厚度 | m | 桩穿过该土层的厚度 |
| qpk | 桩端阻力标准值 | kPa | 与土类、桩端入土深度有关 |
| ψsi | 第 i 层侧阻力尺寸效应系数 | — | 大直径桩侧阻折减 |
| ψp | 端阻力尺寸效应系数 | — | 大直径桩端阻折减 |
参考标准
现行标准
- JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》第5.2.2条
- JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》— 试桩方法
在用标准（过渡期）
- JGJ 94-94《建筑桩基技术规范》— 已引入特征值概念修正
淘汰标准
- JGJ 4-80《工业与民用建筑灌注桩基础设计施工规程》— 已被经验公式法替代
注意事项
> ⚠️ 重要提示：
> 1. 同一条件下试桩数 ≥ 3 根
> 2. 桩端进入硬持力层深度应满足规范要求
> 3. 大直径桩需考虑尺寸效应系数
> 4. 湿陷性黄土、膨胀土等特殊土地区需专门研究
> 5. 嵌岩桩嵌岩段侧阻力按 0 计算
本计算器仅用于单桩竖向承载力特征值的初步估算，实际工程设计应结合地质勘察报告、地区经验和规范要求综合确定。