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塔吊桩基承载力怎么计算?

291 2020-06-23 11:42:37

今天说个非常有用的塔吊桩基承载力计算,一般项目都用得到,纯技术理论有点枯燥!


1、一般规定

桩基工程的地基土为软弱土层,采用浅基础不能满足塔机对地基承载力和变形的要求时,可采用桩基础。

基桩可采用预制混凝土桩、预应力混凝土管桩、混凝土灌注桩或钢管桩等,在软土中采用挤土桩时,应考虑挤土效应的影响。

桩端持力层宜选择中低压缩性的黏性土、中密或密实的砂土或粉土等承载力较高的土层。桩端全断面进入持力层的深度,对于黏性土、粉土不宜小于2d,对于砂土不宜小于1.5d,碎石类土不宜小于1d;当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力土层厚度不宜小于3d,并应验算下卧层的承载力

桩基计算应包括桩顶作用效应计算、桩基竖向抗压及抗拔承载力计算、桩身承载力计算、桩承台计算等,可不计算桩基的沉降变形。

桩基础设计应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定

当塔机基础位于岩石地基时,必要时可采用岩石锚杆基础

2、构造要求

桩基构造应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定。预埋件应按《塔机使用说明书》布置。桩身和承台的混凝土强度等级不应小于C25,混凝土预制桩强度等级不应小于C30,预应力混凝土实心桩的混凝土强度等级不应小于C40

基桩应按计算和构造要求配置钢筋。纵向钢筋的最小配筋率,对于灌注桩不宜小于0.20%~0.65%(小直径桩取高值);对于预制桩不宜小于0.8%;对于预应力混凝土管桩不宜小于0.45%。纵向钢筋应沿桩周边均匀布置,其净距不应小于60mm,非预应力混凝土桩的纵向钢筋不应小于6虫12,箍筋应采用螺旋式,直径不应小于6mm,间距宜为200mm~300mm柱顶以下5倍基桩直径范围内的箍筋间距应加密,间距不应大于

100mm。当基桩属抗拔桩或端承桩时,应等截面或变截面通长配筋。灌注桩和预制桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm,水下灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于50mm

承台宜采用截面高度不变的矩形板式或十字形梁式,截面高度不宜小于1000mm,且应满足塔机使用说明书的要求。基桩宜均匀对称布置,且不宜少于4根,边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或截面边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于200mm。十字形梁式承台的节点处应采用加腋构造。

板式承台基础上、下面均应根据计算或构造要求配筋,钢筋直径不应小于12mm,间距不应大于200m,上、下层钢筋之间应设置竖向架立筋,宜沿对角线配置暗梁。十字形承台应按两个方向的梁分别配筋,承受正、负弯矩的主筋应按计算配置,箍筋不宜小于,间距不宜大于200mm。

当桩径(d)小于800mm时,基桩嵌入承台的长度不宜小于50mm;当桩径(d)不小于800mm时,基桩嵌入承台的长度不宜小于100mm。

基桩主筋伸入承台基础的错固长度不应小于35d(主筋直径),对于抗拔桩,桩顶主筋的锚固长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010确定。对预应力混凝十管桩和钢管桩,宜采用植于桩芯混凝土不少于620的主筋错入承台基础。预应力混凝土管桩和钢管桩中的桩芯混凝土长度不应小于2倍桩径,且不应小于1000mm,其强度等级宜比承台提高一级。

3、桩基计算

桩顶作用效应,应取沿矩形或方形承台对角线方向(即塔机塔身截面的对角线方向)的倾覆力矩和水平荷载及竖向荷载进行计算。当采用十字形承台时,倾覆力矩和水平荷载的作用应取其中任一条形承台按其纵向作用进行计算,竖向荷载应按全部基桩承受进行计算

3.1、基桩的桩顶作用效应应按下列公式计算:

轴心竖向力作用下

       QK=(FK+GK)/n

偏心竖向力作用下:

        QKMAX=(FK+GK)/n+(MK+FVKh)/L

        QKMIN=(FK+GK)/n-(MK+FVKh)/L

式中:QK—荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩的平均竖向力;

          QKMAX-荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最大竖向力

          QKMIN—荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最小竖向力

          FK—荷载效应标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力

          GK-桩基承台及其上土的自重标准值,水下部分按浮重度计

          n—桩基中的桩数

        M—荷载效应标准组合时,沿矩形或方形承台的对角线方向,或沿十字形承台中任一条形承台纵向作用于承台顶面的力矩;

         FVK—荷载效应标准组合时,塔机作用于承台顶面的水平力

         h—承台的高度;

        L—矩形承台对角线或十字形承台中任一条形承台两端基桩的轴线距离。

3.2、桩基竖向承载力应符合下列公式要求:

       QK≤Ra

        QKMAX≤1.2Ra

式中:Ra—单桩竖向承载力特征值

3.3、单桩竖向承载力特征值可按下式计算

      Ra=u∑qsia*li+qpa*AP

式中:u-桩身周长;

        qsia -第i层岩土的桩侧阻力特征值

        li—第i层岩土的厚度

        qpa -桩端端阻力特征值;

        AP—桩底端横截面面积。

3.4、桩的抗拔承载力应符合下列公式要求

        Q‘K≤R’a

        R‘a=u∑λi*qsia*li+GP

式中:Q‘K—按荷载效应标准组合计算的基桩拔力,即按本规程公式(6.3.2-3)计算QKMIN出现的负值(取其绝对值);

       R’a—单桩竖向抗拔承载力特征值;

      λi一抗拔系数,当无试验资料且桩的人土深度不小于6.0m时,可根据土质和桩的人土深度,取λi =0.5~0.8(砂性土,桩入土较浅时取低值;黏性土和粉土,桩人土较深时取高值);

       GP一桩身的重力标准值,水下部分按浮重度计

3.5、桩身承载力计算

       轴心受压桩桩身承载力应符合下式规定:

       Q≤ΨcfcAps+0.9f’yA’S

式中:Q—荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值;

      Ψc—基桩成桩工艺系数,混凝土预制桩和预应力混凝土空心桩取0.85;千作业非挤土灌注桩取0.90;泥

浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩和挤土灌注桩取0.70~0.80;软土地区挤土灌注桩取0.60;

         fc—混凝土轴心抗压强度设计值;

         Aps—桩身截面面积

        f’y—纵向主筋抗压强度设计值;

         A’S纵向主筋截面面积。

3.6、轴心抗拔桩桩身承载力应符合下式规定:

         Q‘≤fyAs+0.9fpyApS

式中:Q‘一荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值;

          fy、fpy—普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值;

          As、ApS——普通钢筋、预应力钢筋的截面面积。

3.7、轴心抗拔桩的裂缝控制宜按三级裂缝控制等级计算。