抗拔桩的设计第25 师o.l25,No.1Feb.2009 (同济大学建筑设计研究院,上海)关键词 抗拔锚桩,抗浮桩,抗浮试桩,抗拔桩承载力,裂缝验算 -gn (gn&,Shan ,China) - . -ll y.- .inpul-ignw , zed. -,e,tingp ile,-,) 8.5.5/1指出:/单桩竖向承载力特征值 从本质上说,桩是一种人工处理的地基。

在上海等沿海城市,建筑物用桩主要是抗压桩。相比之下抗拔桩与抗压桩的区别,抗拔桩的使用就少得多。因此,一般 对抗拔桩的关注、了解也就比较少。通常建筑物所采用的抗拔桩主要 有两种:一种是静载试桩时采用反力架形式,这时需要用锚桩(以下将 静载试桩用锚桩简称为锚桩),它的受力状态就是抗拔;另一种是地下 水位较高的区域,为了防止建筑物上浮,而采用抗浮桩。两者在使用上 有差别,在设计计算过程中也就有差别,这是值得注意的。 应通过单桩竖向静载荷试验确定。0 上海市5 地基 基础设计规范6(DGJ08-11)1999)6.1.5指出:/单桩竖向抗压、抗拔 极限承载力宜通过现场静载荷试验确定。0 新颁布执行的5 建筑桩基 技术 规范6(JGJ94)2008)5.4.6/1指出:/对于设计等级为甲级和乙级建筑 桩基,基桩的抗拔承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。0 可见 我国的地基基础规范规定:单桩抗拔承载力由静载试验确定。 由此可知,试桩应当反映工程桩的特征,包括类型、几何特征(如桩 的截面尺寸、有效长度)、材料特征(如混凝土强度等级、配筋)、土层特征、施工要求等,这样才能将试桩的结果用于工程桩。 地基基础设计规范6(DGJ08-11)1999)6.2.2指出:/单桩竖向承 载力设计值应分别根据地基土对桩的支承能力和桩身结构强度 建筑地基基础设计规范6()收稿日期:2008-06-21 o.l25,No.1 进行计算,取其小值。

0 #76# 表述。 了简要阐述,并列出了主要计算式。 6.2.7 列出了单桩竖向抗拔承载力设计Rcd=Up( 值的计算式,即 混凝土结构设计规范6关于钢筋混凝土构件裂缝验算的条文 看,裂缝验算针对的是构件的正常使用极限状态。而锚桩和抗浮试桩 所处的是承载力的极限状态;只是当它们兼作工程桩时,才会分别转化 为抗压桩和抗浮工程桩。对它们作裂缝验算就应当顾及它们转化后的 状态。从抗拔桩的裂缝控制看,可以依据其应用形态将之分为三种: (1)锚桩是为了验证地基土对桩的/极限0 支承力,因此,它在裂缝 验算时应当取Rk 值。另一方面,它转化为工程桩时,是处于受压状态, 是抗压桩;它在试桩时产生的裂缝是临时的,若不大,最终会闭合。因此 裂缝的控制可以适当放宽。 (2)对于抗浮工程桩只需要使正常使用极限状态下的裂缝宽度满 足要求即可,即抗浮工程桩裂缝验算时应当取Ra 抗浮工程桩使用,则它的裂缝控制应当与抗浮工程桩相当。通常情况下,裂缝验算决定抗拔桩的配筋量。于是,抗浮试桩与抗 浮工程桩的配筋可以不一致,而且它们的配筋出入可能相当大。依据 这样的设计理念,可以使抗浮工程桩比抗浮试桩减少较多的钢筋。

同 时,抗浮试桩与抗浮桩应当分别作裂缝验算,它们的裂缝控制要求相当。 此外,值得注意的是,抗拔验算时,应当取高地下水位作为外部条 件。这与采用低地下水位作外部条件的沉降计算恰恰相反。 式(1)实质上反映的是地基土对抗拔桩的支承力,从根本上说,是反 映土性特征的;其值的确定是抗拔桩承载力计算的第一步,但并不是说, 由此确定了抗拔桩的承载力,其桩身设计的混凝土强度、桩身配筋就可以是随意的。 建筑桩基技术规范6(JGJ94)2008)5.4.5与5.4.6 给出了类似的公 8.5.8指出/当桩基承受拔力时,应对桩 基进行抗拔验算及桩身抗裂验算0。这里先来看由桩基抗拔验算 确定的抗拔桩设计。 依据5 混凝土结构设计规范6()2002)式为 N[fyAs+fpyAp 建筑桩基技术规范6(JGJ94)2008)5.8.7给出了类似的公式。 本文仅考虑非预应力桩,则 N[fyAs 当桩的轴向拉力设计值按地基土对抗拔桩的支承力考虑时:Rcd=N[fyAs,即抗拔桩的配筋设计可以由Rcd 确定。 (4)与此同时,应当依据5 混凝土结构设计规范63.3.4 规定的构件 裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值,对抗拔桩作裂缝验算。

验算按5 混凝土结构设计规范68.1.1、8.1.2 与8.1.3 进行。 8.1.2 规定:按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂 缝宽度(mm)可按下列公式计算:Xmax=AcrW(1.9c+0.08deq/Qte)Rsk/Es(3) 其中,Rsk 为/按荷载效 应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力0,其值按 式8.1.3 计算: Rsk=Nk/As 这里,Nk应为/按荷载效应的标准组合计算的轴向力值0。 #地基基础#设计与裂缝控制。#77# 结构工程师第25 若再将桩的配筋改为26D28(),可算桩基为样板,设计了一套例题,看看抗拔桩的配筋 该建筑地下3 层,最大埋深超过19m;地上裙房3 层,主楼40 地下室。主楼结构顶高超过180m,建筑装饰顶超过200m。建筑物下全部采用混凝土钻孔灌注桩。其中,主楼下采用D850 长38m。以地基土的支承力计算,单桩承载力特征值Ra=,设计值Rd=,极限值Rk=。裙房下采用D600 桩,长24m。以 地基土的支承力计算,单桩抗压承载力特征值Ra=,设计值 Rd=,极限值Rk=;单桩抗拔承载力特征值Rca=720kN,设 计值Rcd=900kN,极限值Rkc=。

裙房下的桩实际上处于抗浮状 以下对该建筑所涉及的三种抗拔桩的配筋、裂缝验算作阐述。1)主楼下静载试验用的锚桩:D850 静载试桩承载力极限值为 Rk=,采用反力架方式,每根试桩配4 根锚桩,单根锚桩所受拉力 极限值为Nk=10400/4=。依式(1),计算地基土对锚桩的支承力, 得到锚桩抗拔力的设计值为Rcd=,其极限值为RcN k=,远大于Nk=2600k依Nk 值配筋,取24D22(),则由式(2) 可得 fyAs=300@24@380.1=>Nk 再以文献[3]8.1.2 和8.1.3 计算裂缝宽度:此处:deq=22mm;因桩的 混凝土取C35,故 ftk=2.2N/mm;Acr=2.7;c=50mm;Es=2@10N/mm;Q.1/(850@te=As/Ate=2 4@3803.1416/4)=0.0161;W=1.1-0.65ftk/(Qte@Rsk)=1.1-0.65@2.2/(0.01 61@285.013)=0.788;Rsk=Nk/As=2600@1000/(24@380.1)=285.013N/m 依式(3),可得Xmax=AcrW(1.9c+0.08deq/Q.7te)Rsk/Es=2@0.788@(1.9@50+0.08@22/ 0.0161)@285.013/=0.619mm 此值与文献[3]3.3.4 规定的0.2mm 相比,显然偏大。

宽度,可得Xmax=0.357mm。得Xmax=0.301mm。此值与0.2mm 相比,虽然 还有差别,但由于锚桩最终是作为受压工程桩使用,应当是可以接 于是主楼下静载试验用锚桩的配筋26D28()就这样确定了。2)裙房下的抗浮工程桩:D600 依式(1),计算地基土对抗浮桩的支承力,得到抗浮桩单桩抗拔承载 力特征值Rca=720kN,设计值Rcd=900kN,极限值Rck=。 配筋设为20D18(),由式(2)可得 fyAs=300@20@254.5=>Rcd 再由抗浮桩单桩抗拔承载力特征值Rca=720kN,依文献[3]8.1.2 规定。因此裙房下抗浮工程桩D600的配筋确定为20D18()。 3)抗浮工程试桩:D600 由上例可知,地基土对抗浮试桩的支承力极限值为Rkc=。 假设配筋为20D25(),则: fyAs=300@20@490.9=2945.4kN>Rck 力极限值Rck=抗拔桩与抗压桩的区别,依文献[3]8.1.2和8.1.3,计算裂缝宽度,可得 Xmax=0.248mm>[0.2mm],不满足文献[3]3.3.4 规定。将配筋改为 28D25(),可以算出Xmax=0.189mm

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