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岩土研究院

建筑桩基——桩的构造

339 2022-06-23 16:44:25

灌注桩


本条规定灌注桩桩身只需配构造钢筋的受力条件与《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》JGJ4--80基本一致,但有下列两点变动。


一、采用承载能力的极限状态设计表达式,桩顶轴向压力和水平力为荷载效应的基本组合或地震作用效应组合的设计值,其基本组合的荷载分项系数加权平均值一般情况为1.27。故抗力设计值应作相应调整。


桩顶水平力符合下列半经验公式时,其桩身只需按构造配筋。


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一、配筋率。对于灌注桩,其配筋率可较预制桩大大降低。根据不同土层、不同桩径的水平承载力试验,一般情况下,当桩身直径为300~2000mm 时,截面配筋率取 0.65%~0.20%(小桩径取高值,大桩径取低值)可满足水平承载力要求。该配筋率是水平承载力设计值由临界荷载(桩身开裂前的最大荷载)控制条件下的最小配筋率。配筋率可随桩径增大而适当降低,主要是由于主筋的抗弯截面抵抗矩是随桩径的三次方变化所致。对于受水平荷载较大且其水平位移限制不很严(不超过10mm)时,其配筋率官根据计算适当增加。当对水平位移和开裂限制较严时,则只能通过其他措施来提高桩基的承载力,如增大桩径、设置承台底碎石垫层、承台侧向回填灰土夯实以利用其侧向土抗力等。

对于抗拔桩,其配筋率应根据抗拔承载力要求计算确定。对于竖向承载力很高,但桩身截面并不很大的嵌岩端承桩、扩底端承桩,其配筋率也应通过计算确定。


二、配筋长度

1.端承桩,由于其竖向力沿深度递减很小,桩长一般也不大,因此宜通长配筋。


2.受水平荷载(包括地震作用)的摩擦型桩,由于其桩长一般较大,通长配筋并非受力所需,也不便于施工,因此,只需在弯矩零点4.0/a(α为桩的变形系数)以上配筋。对于竖向承载力较高的摩擦端承桩,由于传递到桩端的轴向压力较大,一般情况下宜沿深度降低配筋率,即实行分段配筋。对于受负摩阻力较大的桩,由于中性点截面的轴向压力大于桩顶,全桩长的轴向压力都较大,因此宜通长配筋。对于坡地岸边的桩基,兼有抗滑保持整体稳定的作用,因此宜通长配筋。


3.专用抗拔桩,指设置于地下水位以下或可能受河湖洪水淹没构筑物的桩基,如泵站等,上浮力大于竖向下压荷载;纤缆桩基也属于抗拔功能为主的桩基。对于这类专用抗拔桩,其桩径、桩长由抗拔承载力决定,应通长配筋。对于以竖向下压荷载为主,在使用过程可能承受因地震、风力、土的膨胀力作用等引起拔力的基桩,则应通过计算配置局部长度钢筋或通长钢筋。


承台构造

关于承台尺寸

一、承台的最小宽度不应小于500mm,承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长,边缘挑出部分不应小于150mm。这主要是为了满足桩顶嵌固及抗冲切的需要。对于墙下条形承台梁,其边缘挑出部分可降低至 75mm,这主要是考虑到墙体与承台梁共同工作可增强承台梁的整体刚度,并不致于产生桩顶对承台梁的冲切破坏。


二、条形承台和柱下独立桩基,承台的最小厚度规定为300mm,是为满足承台的基本刚度、桩与承台的连接等构造需要。


三、箱形承台底板的最小厚度规定为 250mm,是为了满足桩与承台连接、板的必要刚度、防水等的基本要求。


关于桩与承台的连接


一、根据传统习惯,建筑物桩基桩顶嵌入承台的长度只需50 ~100mm(大直径桩取100mm,普通桩取50mm),桩顶主筋锚入承台30d,(d,为主筋直径)可形成介于铰接与刚接之间的连接方式,既可传递剪力,也可传递一部分弯矩。大量群桩的水平承载力试验表明,这种连接有利于降低桩顶固端弯矩,提高群桩的水平承载力。如果桩顶嵌入承台深度过大,势必降低承台的有效高度,而不利于承台抗弯、抗冲切、抗剪切。


二、桩顶钢筋锚入承台的深度,一般情况下,30d.即可。桩锚入承台的作用只在于形成能传递剪力和部分弯矩的连接体。这种连接也能承受偶然发生的不大的拔力。若锚入长度过大,对于预制桩,其桩头外露部分过长,破桩头的工作量和造价相应增加。对于专用抗拔桩基,由于承受较大拔力,为确保桩顶主钢筋有足够的握裹力不致从承台中拔出,规定主筋锚入承台不小于40d。


对于钢桩,为使桩顶与承台形成可靠连接,可于桩顶加焊锅形钢板或钢筋。


关于承台之间的连接

一、对于柱下单桩基础宜在相互垂直的两个方向设置连系梁,这主要是为传递、分配柱底剪力、弯矩,增强整个建筑物桩基的协同工作能力,也符合结构内力分析时柱底假定为固端的计算模式。当桩径较大,如桩直径相当于柱直径的2倍以上时,桩的抗弯刚度约相当于柱的16倍以上。在柱底剪力、弯矩不很大的情况下,单桩基础实现自身平衡而不致有大的变位,其力学模型也符合结构内力分析时柱底为固端的假定。在这种情况下,就无需增设桩顶横向连系梁。


二、对于双桩基础,在其长向的抗剪、抗弯能力较强,一般无需设置承台之间的连系梁。在其短向抗弯刚度较小,因此宜设置承台间的连系梁。但当柱底剪力、弯矩不太大时,如上所述,也无需设置连系梁。


三、对于有抗震设防要求的柱下独立承台,宜设置纵横向连系梁。这主要是考虑地震作用下,建筑物各独立承台之间所受剪力、弯矩是非同步的,利用承台之间的连系梁进行传递和分配是十分有利的。


四、连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高,以利于直接传递柱底剪力、弯矩。连系梁的截面尺寸一般以柱底剪力作用于梁端,按受压确定其截面尺寸,根据受拉确定配筋。在抗震设防区也有采用这种粗略计算方法,即取柱轴力的1/10为梁端拉、压力确定截面尺寸和配筋。连系梁最小尺寸规定为宽度不小于200mm,高度不小于梁跨的1/15~1/10,以保证其出平面外的刚度。最小配筋量不小于4φ12。


4.2.6 承台的最小埋深 600mm是根据承台的最小高度为500mm 确定的。对于季节性冻土、膨胀土地区的承台埋深,一般宜埋设于冰冻线、大气影响线以下,但当冰冻线、大气影响线深度超过1000mm 且承台高度较小时,则应视土的冻胀、膨胀性等级分别采取换填无粘性垫层、预留空隙等隔胀措施。