预应力混凝土管桩抗拔承载力计算

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1、预应力混凝土管桩抗拔承载力计算陈华北京世纪中天国际建筑设计有限公司上海分公司上海200051摘要：介绍了预应力混凝土管桩抗拔承载力的计算过程和需要考虑的方面。关键词：预应力混凝土管桩；抗浮；抗拔Abstract:thearticleintroducestheprestressedconcretepipepilebearingcapacityoftheprocessandpulloutoftheneedtoconsider.Keywords:prestressedconcretepipepile;Anti-uplift;Resistancetopull中

2、图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：1工程概况预应力管桩由于单桩承载力高、施工便捷、造价较低、桩身质量稳定而广泛用于基础工程。将其用于抗拔桩使用时，在有效预压应力范围内桩身不会出现裂缝，抗裂性能好，从而提高了桩身的耐久性。XX广场位于上海市浦东新区，川沙路东侧，庙港绿地南侧，浦东运河西侧。总建筑面积52575.6平方米，地上建筑面积24407.7平方米，地下建筑面积28167.9平方米。地下两层，地上3～5层。基础采用桩基础。根据岩土工程勘探报告，预制桩的设计参数如表1所示。单桩承载力设计参数表1层号土层名称层底一般埋深平均比贯入阻抗拔承载力折预

3、制桩（m）力Ps（Mpa）减系数λfs(kPa)fp(kPa)①素填土3.59～0.53②粉质粘土1.51～1.040.820.715③淤泥质粉质粘-7.23～-8.250.940.715/25(6.0土夹粘质粉土米以下)④淤泥质粘土-12.93～-14.400.590.725⑤1-1粘土-20.74～-21.850.810.740⑤1-2粉质粘土-25.97～-28.001.320.745⑤4粉质粘土-30.20～-32.502.150.7601500⑦1砂质粉土-35.83～-36.6510.420.7855000根据本工程的特点，通过对比后，最终

4、确定抗拔桩采用PHC500AB100-27，参考图集为《预应力混凝土管桩》（图集号10G409）。2PHC管桩抗拔设计2.1土体提供的竖向抗拔承载力计算根据表1，桩端持力层为⑦1层砂质粉土，可得出PHCAB500管桩单桩抗拔承载力设计值Rtd=680kN。2.2桩身结构强度验算抗拔桩竖向承载力除了满足桩土相互作用的抗拔承载力外，还需满足PHC管桩自身桩身结构强度要求。根据国标图集《预应力混凝土管桩》（图集号10G409）式6.4.2，22542Ao=A+[（Es/Ec）-1]Ap=3.14X(500-300)/4+(2X10/3.8X10-1)X11X

5、90=129820mmσce=6.59MPaNk=σceAo=855kN试桩时按不出现裂缝控制时Nk=(σce+ftk)Ao=(6.59+3.11)X129820=1259kN2.3接桩焊缝连接强度验算上下节管桩之间的接头连接做法一般分为机械快速接头和坡口对接围焊接头两种，上海地区常用做法是坡口对接围焊接头。上下节管桩之间的焊接接头按国标图集第40页构造做法，如焊缝尺寸为12mm，如图1所示。d1=d-2X12=500-24=476mm焊缝长度Lw=πd1=3.14X476=1494mm焊缝尺寸he=0.75S=0.75X12=9mm2ft=160N/

6、mmQ=Lwheft/1.2=1494X9X160/1.2=1792kN图1上下节管桩之间的焊接连接详图由计算结果可知，坡口对接围焊焊缝连接强度理论计算值比桩身强度大很多,但在实际工程施工中一般都是工人现场焊接，质量不容易保证，而且焊缝冷却时间不够，造成焊缝高温状态入土后形成焊缝淬火。2.4孔口端板抗剪强度验算孔口最薄弱处为端板上预应力钢棒锚固孔台阶易产生冲切破坏，如图1所示。国标管桩图2端板与预应力筋连接详图按国标图集ts=20mm，端板孔口抗剪设计值验算如下：N≤nл((d1+d2)/2)(ts-(h1+h2)/2)fv=11X3.14X((12+

7、20)/2)(20-(9.5+6)/2)X120=812kN试桩兼工程桩建议采用B型或C型桩，且加厚端板来提高端板孔口抗剪强度。端板ts=28mm，相应的抗剪强度设计值为1450kN。孔口端板抗剪强度为桩身强度的控制指标。根据图集《预应力混凝土管桩》第5.3，管桩用作抗拔桩时，应根据具体要求设置桩端锚固筋，并加强端板连接。如另设桩端锚固筋将大大改善孔口端板的受力状态。2.5填芯混凝土粘结力验算根据国标图集《预应力混凝土管桩》的要求，填芯混凝土长度不小于3米，先按3米考虑。新老混凝土粘结强度试验研究和理论分析表明[6-7]，ψ=0.45～0.56，设计时

8、若采用了微膨胀混凝土则ψ值可以适当放大。Um=πd0=3.14X300=942mm2粘结系数ψ