管桩桩身的竖向极限承载力标准值、设计值与特征值的关系
无间道
无间道 Lv.18
2012年12月15日 10:45:51
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管桩桩身的竖向极限承载力标准值、设计值与特征值的关系(一)、计算公式:管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算: 1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的确定: 根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.5条的计算式可以计算出桩身竖向承载力设计值Rp:Rp=AfcΨc。 式中Rp—管桩桩身竖向承载力设计值KN;

管桩桩身的竖向极限承载力标准值、设计值与特征值的关系
(一)、计算公式:
管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算:
1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的确定:
根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.5条的计算式可以计算出桩身竖向承载力设计值Rp:Rp=AfcΨc。
式中Rp—管桩桩身竖向承载力设计值KN;
A—管桩桩身横截面积mm2;
fc—混凝土轴心抗压强度设计值MPa;
Ψc—工作条件系数,取Ψc=0.70 。
2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的确定:
根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.6条的计算式可以计算出单桩竖向承载力最大特征值Ra:Ra= Rp/1.35。
3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的确定:
第一种确定方法:根据GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》附录中单桩竖向桩身极限承载力标准值Qpk=2 Ra。
第二种确定方法:根据以下公式计算Qpk=(0.8fck-0.6σpc)A。
式中Qpk—管桩桩身的竖向极限承载力标准值KN;
A—管桩桩身横截面积mm2;
fck—混凝土轴心抗压强度标准值MPa;
σpc—桩身截面混凝土有效预加应力。
管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk相当于工程施工过程中的压桩控制力。
4、综合以上计算公式,管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的关系如下:
Ra= Rp/1.35;
Qpk=2 Ra=2 Rp/1.35约等于1.48 Rp。

(二)、举例说明:
一、例如,根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集标准,现对PC —A500(100)的管桩分别计算管桩桩身的单桩竖向极限承载力标准值、设计值与特征值如下,以验证以上公式的正确性:
1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的计算:
Rp=AfcΨc=125660 mm2×27.5 MPa×0.7=2419KN;03SG409《预应力混凝土管桩》中为2400 KN,基本相符。
2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算:
Ra= Rp/1.35=2419 KN/1.35=1792 KN。
3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算:
(1)先由第一种方法来计算:Qpk=2 Ra=2×1792 KN=3584 KN。
(2)再由第二种方法来验证:
Qpk=(0.8fck-0.6σpc)A=(0.8×38.5-0.6×3.9)×125660 mm2
=3576 KN。
(3)由此可见,以上二种管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算结果基本相同。
为了进一步验证以上公式的正确性,下面分别对PTC与PHC的管桩再进行计算(03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中所列的管桩型号):
二、PTC —A400(60)的管桩:
1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的计算:
Rp=AfcΨc=64087 mm2×27.5 MPa×0.7=1234KN;
03SG409《预应力混凝土管桩》中为1230 KN,基本相符。
2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算:
Ra= Rp/1.35=1234 KN/1.35=914KN。
3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算:
(1)先由第一种方法来计算:Qpk=2 Ra=2×914KN=1828 KN。
(2)再由第二种方法来验证:
Qpk=(0.8fck-0.6σpc)A=(0.8×38.5-0.6×3.2)×64087mm2
=1851 KN。
(3)由此可见,以上二种管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算结果基本相同。
三、PHC —A500(100)的管桩:
1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的计算:
Rp=AfcΨc=125660 mm2×35.9MPa×0.7=3158KN;
03SG409《预应力混凝土管桩》中为3150 KN,基本相符。
2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算:
Ra= Rp/1.35=3158 KN/1.35=2339KN。
3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算:
(1)先由第一种方法来计算:Qpk=2 Ra=2×2339 KN=4678 KN。
(2)再由第二种方法来验证:
Qpk=(0.8fck-0.6σpc)A=(0.8×50.2-0.6×3.9)×125660 mm2
=4752KN。
(3)由此可见,以上二种管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的计算结果基本接近。
通过以上分别对PTC、PC、PHC管桩的桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算,已基本可验证以上公式的正确性。
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lsmqhln
2014年09月19日 09:39:06
12楼
本帖最后由 lsmqhln 于 2014-9-19 09:44 编辑 braveheartwww 发表于 2014-9-18 14:43 补充一句:类似的推导在桩基规范5.8条的条文说明中也有体现,可以去看一下。在《桩基》规范第5.8条的5.8.2、5.8.3条文说明的第4点中,条文说明者自己造了一个“桩身极限受压承载力计算值Ru”的数值,其来源是桩身受压承载力设计值Rp的2/1.35=1.48倍。用来与桩的静压试验值进行比较用。并不是“推导”得来的。在条文说明中说到1.35的取值理由是:“1.35系数为单桩承载力特征值与设计值的换算系数(综合荷载分项系数)”这个概念也是条文说明者自己编造的,从来没有一本规范有这样一个名词、概念。所谓“单桩承载力特征值”是桩、土之间桩的承载力的一个概念,桩、土之间桩的承载力是没有“设计值”这一概念的。至于1.35 “换算系数”又是所谓“综合荷载分项系数”,更是胡说八道。“荷载分项系数”是与桩、土,与混凝土都毫无关系的荷载设计值与荷载标准值之间的关系,他拿来乱用,用在桩的承载力特征值和所谓的设计值之间。
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lsmqhln
2014年09月19日 10:16:50
13楼
本帖最后由 lsmqhln 于 2014-9-19 10:30 编辑


总之,在《桩基》规范第5.8条的5.8.2、5.8.3条文说明的第4点中,规范的编制者的目的是要说明公式(5.8.2-1)的合理性和安全性,即按照此公式计算得到的桩身受压承载力设计值Rp是可靠的,在其大于等于荷载效应基本组合的桩顶轴向压力设计值的条件下,当桩顶压力增加到这个值的1.48倍时,桩身一般不会破坏。

这只是说明了一点,就是按公式 Rp=ΨcfcAps+0.9fyAs 所算得的桩身受压承载力设计值是偏安全的,系数Ψc、0.9是足够小的,仅此而已。






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lsmqhln
2014年09月19日 10:26:50
14楼
本帖最后由 lsmqhln 于 2014-9-19 11:00 编辑



当桩顶压力增加到按公式 Rp=ΨcfcAps+0.9fyAs 所算得的桩身受压承载力设计值这个值的1.48倍时,桩身一般不会破坏。并不是说绝对不会破坏,所以,轻易不要压到这个数值。要慎重。

因为这是没有理论依据的,也绝对不是根据理论推导出来的,仅仅是有这43根桩的实验依据而已,是一个局部的经验。










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lsmqhln
2014年09月19日 10:39:19
15楼


如果将公式 Rp=ΨcfcAps+0.9fyAs 中的系数Ψc、0.9再取小点,算出来的Rp更小,更保守点,但是混凝土强度、钢筋强度都不变,那么Ru=2Rp、3Rp 时,桩顶最大加载Qmax不变,也会有Qmax>Ru的结果。





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设计小兵
2014年09月19日 13:22:00
16楼
教授的资料很不错啊,谢谢分享
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bdlfuckyou
2014年09月19日 14:33:40
17楼
我看完了帖子评论
真心觉得不明觉厉
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lsmqhln
2014年09月19日 16:02:49
18楼
本帖最后由 lsmqhln 于 2014-9-19 16:12 编辑


再说得明白点,就是条文说明者表明:当按公式 Rp=ΨcfcAps+0.9fyAs 来采用桩身受压承载力设计值时,经试验表明,此桩可以承受该设计值的1.48倍的最大压力。

这仅仅是试验的结果,不是按哪本规范计算出来的。









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ccd1612
2014年09月20日 10:54:48
19楼

很好,有点明白了!
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cexjlong
2014年09月21日 17:29:44
20楼
用桩身强度来确定单桩承载力,是在桩端和桩侧岩土体所提供的承载力大于桩身强度的情况
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lsmqhln
2014年09月22日 09:15:11
21楼
cexjlong 发表于 2014-9-21 17:29 用桩身强度来确定单桩承载力,是在桩端和桩侧岩土体所提供的承载力大于桩身强度的情况说得对,这时,要验算在上部结构传下来的荷载设计值的作用下,桩的承载力设计值是否能满足要求,要将上部结构传下来的荷载设计值与桩的承载力设计值进行比较。
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