MIT_0001

5.8 桩身承载力与裂缝控制计算

5.8.1

桩身应进行承载力和裂缝控制计算。计算时应考虑桩身材料强度、成桩工艺、吊运与沉桩、约束条件、环境类别诸因素，除按本节有关规定执行外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计规范》GB 50017 和《建筑抗震设计规范》GB 50011 的有关规定。

Ⅰ受压桩

5.8.2

钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定：

1. 当桩顶以下5d 范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm，且符合本规范第4.1.1 条规定时：

$\200dpi \tiny N\leq \varphi _{c}f_{c}A_{ps}+0.9f{}'_{y}A{}'_{s}$ (5.8.2-1)

2. 当桩身配筋不符合上述1款规定时：

$\200dpi \tiny N\leq \varphi _{c}f_{c}A_{ps}$ (5.8.2-2)

式中

N：荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值；

$\tiny \varphi _{c}$ ：基桩成桩工艺系数，按第5.8.3条规定取值；

$\tiny f _{c}$ ：混凝土轴心抗压强度设计值；

$\tiny {f}'_{y}$ ：纵向主筋抗压强度设计值；

$\tiny {A}'_{s}$ ：纵向主筋截面面积。

5.8.3

基桩成桩工艺系数ψ_c 应按下列规定取值：

1. 混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩ψ_c =0.85；
2. 干作业非挤土灌注桩：ψ_c =0.90；
3. 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：ψ_c = 0.7 ~ 0.8 ；
4. 软土地区挤土灌注桩：ψ_c = 0.6 。

5.8.4

计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时，一般取稳定系数φ=1.0。对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa 的软弱土层的基桩，应考虑压屈影响，可按本规范式（5.8.2-1）、（5.8.2-2）计算所得桩身正截面受压承载力乘以φ折减。其稳定系数φ 可根据桩身压屈计算长度lc 和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身露出地面的自由长度lo 、桩的入土长度h 、桩侧和桩底的土质条件应按表5.8.4-1确定。桩的稳定系数可按表5.8.4-2 确定。

表5.8.4-1

桩身压屈计算长度lc
桩顶铰接				桩顶固接
桩底支于非岩石土		桩底嵌于岩石内		桩底支于非岩石土中		桩底嵌于岩石内
h<4.0/α	h≥4.0/α	h<4.0/α	h≥4.0/α	h<4.0/α	h≥4.0/α	h<4.0/α	h≥4.0/α

lc=1.0×(lo+h)	lc=0.7×(lo+4.0/α)	lc=0.7×(lo+h)	lc=0.7×(lo+4.0/α)	lc=0.7×(lo+h)	lc=0.5×(lo+4.0/α)	lc=0.5×(lo+h)	lc=0.5×(lo+4.0/α)

※注：

1. 表中α=；

2. lo为高承台基桩露出地面的长度，对于低承台桩基，lo=0；

3. h为桩的入土长度，当桩侧有厚度为dl的液化土层时，桩露出地面长度lo和桩的入土长度h分别调整为 lo'=lo+ψl+dl,h'=h-ψldl,ψl按表5.3.12取值。；

表5.8.4-2

桩身稳定系数ψ
lc/d	≤7	8.5	10.5	12	14	15.5	17	19	21	22.5	24
lc/b	≤8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
φ	1.00	0.98	0.95	0.92	0.87	0.81	0.75	0.7	0.65	0.6	0.56
lc/d	26	28	29.5	31	33	34.5	36.5	38	40	41.5	43
lc/b	30	32	34	36	38	40	42	44	46	48	50
φ	0.52	0.48	0.44	0.40	0.36	0.32	0.29	0.26	0.23	0.21	0.19

※注

b为矩形桩短边尺寸，d为桩直径。

5.8.5

计算偏心受压混凝土桩正截面受压承载力时，可不考虑偏心距的增大影响，但对于高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa 的软弱土层的基桩，应考虑桩身在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，应将轴向力对截面重心的初始偏心矩e_i 乘以偏心矩增大系数η ，偏心距增大系数η的具体计算方法可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行。

5.8.6

对于打入式钢管桩，可按以下规定验算桩身局部压曲：

1. 当t/d=1/50～1/80，d≤600mm，最大锤击压应力应小于钢材强度设计值时，可不进行局部压屈验算；

2. 当d>600mm，可按下式验算：

$\200dpi \tiny t/d\geq f{}'_{y}/0.388E$ (5.8.6-1)

3. 当d≥900mm，除按（5.8.6-1）式验算外，尚应按下式验算：

$\200dpi \tiny t/d\geq \sqrt{f{}'_{y}/14.5E}$ (5.8.6-2)

式中

t、d：钢管桩壁厚、外径；

E、 $\tiny {f}'_{y}$ ：钢材弹性模量、抗压强度设计值。

Ⅱ 抗拔桩

5.8.7

钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定：

$\200dpi \tiny N\leq f_{y}A_{s}+f_{py}A_{py}$ (5.8.7)

式中

N：荷载效应基本组合下桩顶轴向拉力设计值；

$\tiny f_{y}$ 、 $\tiny f_{py}$ ：普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值；

$\tiny A_{s}$ 、 $\tiny A_{py}$ ：普通钢筋、预应力钢筋的截面面积。

5.8.8

对于抗拔桩的裂缝控制计算应符合下列规定：

1. 对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级预应力混凝土基桩，在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力，应符合下式要求

$\200dpi \tiny \sigma _{ck}-\sigma _{pc}\leq 0$ (5.8.8-1)

2. 对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级预应力混凝土基桩，在荷载效应标准组合下的拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值，

应符合下列公式要求：

$\200dpi \tiny \sigma _{cq}-\sigma _{pc}\leq f_{tk}$ (5.8.8-2)

$\200dpi \tiny \sigma _{cq}-\sigma _{pc}\leq 0$ (5.8.8-3)

3. 对于允许出现裂缝的三级裂缝控制等级基桩，按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度应符合下列规定：

$\200dpi \tiny w_{max}\leq w_{min}$ (5.8.8-4)

式中

$\tiny \sigma _{ck}$ 、 $\tiny \sigma _{cq}$ ：荷载效应标准组合、准永久组合下正截面法向应力；

$\tiny \sigma _{pc}$ ：扣除全部应力损失后，桩身混凝土的预应力；

$\tiny f_{tk}$ ：混凝土轴心抗拉强度标准值；

$\tiny w_{max}$ ：按荷载效应标准组合计算的最大裂缝宽度，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010计算；

$\tiny w_{lim}$ ：最大裂缝宽度限值，按本规范表3.5.3取用。

5.8.9

当考虑地震作用验算桩身抗拔承载力时，应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 的规定，对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。

Ⅲ 受水平作用桩

5.8.10

对于受水平荷载和地震作用的桩，其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规定：

1. 对于桩顶固端的桩，应验算桩顶正截面弯矩；对于桩顶自由或铰接的桩，应验算桩身最大弯矩截面处的正截面弯矩；
2. 应验算桩顶斜截面的受剪承载力；
3. 桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算，可按本规范附录C 计算；
4. 桩身正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010 执行；
5. 当考虑地震作用验算桩身正截面受弯和斜截面受剪承载力时，应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 的规定，对作用于桩顶的地震作用效应进行调整。

Ⅳ 预制桩吊运和锤击验算

5.8.11

预制桩吊运时单吊点和双吊点的设置，应按吊点（或支点）跨间正弯矩与吊点处的负弯矩相等的原则进行布置。考虑预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响，计算吊运弯矩和吊运拉力时，可将桩身重力乘以1.5 的动力系数。

5.8.12

对于裂缝控制等级为一级、二级的混凝土预制桩、预应力混凝土管桩，可按下列规定验算桩身的锤击压应力和锤击拉应力：

1. 最大锤击压应力σp可按下式计算：

$\200dpi \tiny \sigma _{p}=\frac{\alpha \sqrt{2eE\gamma _{p}H}}{[1+\frac{A_{c}}{A_{H}}\sqrt{\frac{E_{c}\cdot \gamma _{c}}{E_{H}\cdot \gamma _{H}}}][1+\frac{A}{A_{c}}\sqrt{\frac{E_{}\cdot \gamma _{p}}{E_{c}\cdot \gamma _{c}}}]}$ (5.8.12)

式中

$\tiny \sigma _{p}$ ：桩的最大锤击压应力；

$\tiny \alpha$ ：锤型系数；自由落锤为1.0；柴油锤取1.4；

e：锤击效率系数；自由落锤为0.6；柴油锤取0.8

$\tiny A_{H}$ 、 $\tiny A_{c}$ 、A：锤、桩垫、桩的实际断面面积；

$\tiny E_{H}$ 、 $\tiny E_{c}$ 、E：锤、桩垫、桩的纵向弹性模量；

$\tiny \gamma _{H}$ 、 $\tiny \gamma _{c}$ 、 $\tiny \gamma$ ：锤、桩垫、桩的重度；

H：锤落距。

2. 当桩需穿越软土层或桩存在变截面时，可按表5.8.12 确定桩身的最大锤击拉应力。

表5.8.12

最大锤击拉应力σt建议值(kPa)
应力类别	桩类	建议值	出现部位
桩轴向拉应力值	预应力混凝土管桩	(0.33～0.5)σp	①桩刚穿越软土层时； ②距桩尖(0.5～0.7)l处
桩轴向拉应力值	混凝土及预应力混凝土桩	(0.25～0.33)σp	①桩刚穿越软土层时； ②距桩尖(0.5～0.7)l处
桩截面环向拉应力或侧向拉应力	预应力混凝土管桩	0.25σp	最大锤击压应力相应的截面
桩截面环向拉应力或侧向拉应力	混凝土及预应力混凝土桩(侧向)	(0.22～0.25)σp	最大锤击压应力相应的截面

3. 最大锤击压应力和最大锤击拉应力分别不应超过混凝土的轴心抗压强度设计值和轴心抗拉强度设计值。