桩身受压承载力计算.ppt

(二)桩身受压承载力计算前言 在建筑结构设计流程中，单桩竖向极限承载力标准值的计算总是先于试验进行的，经济的单桩竖向极限承载力标准值应是土的极限承载力和桩身受压承载力匹配的结果；因此合理的确定桩身受压承载力是桩基础设计阶段一项重要内容。本文在综合建筑地基基础设计规范(GB 5000 7-200 2)和建筑桩基技术规范(JGJ9494)关于本条文的使用反馈意见的基础上，对43根桩的试桩资料进行了分析，在JGJ 9494基础上，完善了桩身承载力计算公式。并进行了若干试设计工程(见试设计一节)。1 正截面受压承载力涉及因素正截面受压承载力涉及因素 钢筋混凝土轴向受压桩正截面受压承载力计算，涉钢筋混凝土轴向受压桩正截面受压承载力计算，涉及以下三方面因素及以下三方面因素 (1)(1)纵向主筋的作用。轴向受压桩的承载性状与上部结纵向主筋的作用。轴向受压桩的承载性状与上部结构柱相近，较柱的受力条件更为有利的是桩周受土的约构柱相近，较柱的受力条件更为有利的是桩周受土的约束，侧阻力使轴向荷载随深度递减。因此，桩身受压承束，侧阻力使轴向荷载随深度递减。因此，桩身受压承载力由桩顶下一定区段控制，纵向主筋的配置，对于长载力由桩顶下一定区段控制，纵向主筋的配置，对于长摩擦型桩和摩擦端承桩可随深度变断面或局部长度配置。摩擦型桩和摩擦端承桩可随深度变断面或局部长度配置。纵向主筋的承压作用在一定条件下可计入桩身受压承载纵向主筋的承压作用在一定条件下可计入桩身受压承载力。力。(2)(2)箍筋的作用。箍筋不仅起水平抗剪作用，更重要的箍筋的作用。箍筋不仅起水平抗剪作用，更重要的是起侧向约束增强作用。图是起侧向约束增强作用。图5.8.15.8.1是带箍筋与不带箍筋混是带箍筋与不带箍筋混凝土轴压应力一应变关系。由图看出，带箍筋的约束混凝土轴压应力一应变关系。由图看出，带箍筋的约束混凝土轴压强度较无约束混凝土提高凝土轴压强度较无约束混凝土提高8080左右，且其应力左右，且其应力一应变关系改善。因此，本规范明确规定凡桩顶一应变关系改善。因此，本规范明确规定凡桩顶5 d5 d范围范围箍筋间距不大于箍筋间距不大于100mm100mm者，均可考虑纵向主筋的作用。者，均可考虑纵向主筋的作用。(3)成桩工艺系数c。桩身混凝土的受压承载力是桩身受压承载力的主要部分，但其强度和截面变异受成桩工艺的影响。就其成桩环境、质量可控度不同，将成桩工艺系数c规定如下。c取值在原JGJ94-94规范的基础上，汲取了工程试桩的经验数据，适当提高了安全度。混凝土预制桩、预应力混凝土管桩c=085；主要考虑在沉桩后桩身常出现裂缝。干作业非挤土灌注桩(含机钻、挖、冲孔桩、人工挖孔桩)c=O8 5；人工挖孔桩护壁(振实)c=O.4；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c=0.708；软土地区挤土灌注桩c=0.6。对于泥浆护壁非挤土灌注桩应视地层土质取c值，对于易塌孔的流塑状软士、松散粉土、粉砂，c宜取0.7。关于人工挖孔护壁部分，从发挥土的侧阻力和护壁的受压承载作用考虑，混凝土护壁应规范化施二，包括成孔尺寸、钢模支护、构造配筋，混凝土强度等级以及振捣密实，形成质量合格、与桩芯一体化的桩身。考虑护壁施工条件的特殊性，计算桩身承载力时可将其工艺系数适当降低，取c=0.4。设计和施工二者要从护壁仅起成孔围护作用的误区中走出来，将混凝土护壁认真切实做好，由此收到既增强桩侧阻力又提高桩身承载力的效果，破除人工挖孔桩只计端阻力的不合理的陈旧观念。2 桩身受压承载力计算及其与静载试验比较 本规范规定，对于桩顶以下5d范围箍筋间距不大于100ram者，桩身受压承载力设计值可考虑纵向主筋按规范式(5.8.2-1)计算，否则只考虑桩身混凝土的受压承载力。对于按(5.8.2-1)计算桩身受压承载力的合理性及其安全度，从所收集到的43根泥浆护壁后注浆钻孔灌注桩静载试验结果与桩身极限受压承载力计算值R进行比较，以检验桩身受压承载力计算模式的合理性和安全性(列于表5.8-1)。其中R按如下关系计算 其中Rp为桩身受压承载力设计值；c为成桩工艺系数:fc为混凝土轴心抗压强度设计值；fx为主筋受压强度设计值；Ap、Ax二为桩身和主筋截面积，其中 包含后注浆钢管截面积；1.35系数为单桩承载力特征值与设计值的换算系数(综合荷载分项系数)。从表从表5 58 81 1可见，虽然后注浆桩由于土的支承阻可见，虽然后注浆桩由于土的支承阻力力(侧阻、端阻侧阻、端阻)大幅提高，绝大部分试桩未能加大幅提高，绝大部分试桩未能加载至破坏，但其荷载水平是相当高的。最大加载载至破坏，但其荷载水平是相当高的。最大加载值值QmaxQmax与桩身受压承载力极限值与桩身受压承载力极限值R Ru u之比之比QmaxQmax/R/R，均大于，均大于1 1，且无一根桩桩身被压坏。其中，且无一根桩桩身被压坏。其中1 14 4桩加载值桩加载值QQ啪啪x x因锚桩等原因未达因锚桩等原因未达QQu u值。值。以上计算与试验结果说明三个问题：一是影响混凝土受压承载力的成桩工艺系数，对于泥浆护壁非挤土桩一般取c=0.8是合理的；二是在桩顶5 d范围箍筋加密情况下计入纵向主筋承载力是合理的，同时可使混凝土受侧向约束而提高轴向承载力；三是按本规范公式计算桩身受压承载力的安全系数高于由土的支承阻力确定的单桩承载特征值安全系数K=2，桩身承载力的安全可靠性处于合理水平。这里应强调说明一个问题，在工程实践中常见有静载试验中桩头被压坏的现象。其实这是试桩桩头处理不当所致。试桩桩头未按现行建筑桩基检测技术规范规定进行处理，如：桩顶千斤顶接触不平整引起应力集中；桩顶混凝土再处理后强度过低；桩顶未加钢板围裹；或未设箍筋等，由此导致桩头先行破坏。很明显，这种由于试验处置不当而引发无法真实评价单桩承载力的现象是应该而且完全可以杜绝的。