预应力管桩的抗拔承载力怎么计算

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

根据本工程的特点，通过对比后，最终确定抗拔桩采用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层砂毕卖质粉土，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，

Ao=A+[（Es/Ec）-1]Ap=3.14X(5002-3002)/4+(2X105/3.8X104-1)X11X90=129820mm2

σce=6.59MPa

Nk=σceAo=855kN

试桩时按不出现裂缝控制时Nk=(σce+ftk)Ao=(6.59+3.11)X129820=1259kN

2.3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=9mm

ft=160N/mm2

Q=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罩首，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+20)/2)(20-(9.5+6)/2)X120=812kN

试桩兼工程桩建议采用B型或C型桩物数数，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。

建设部行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）第5.3.1条明文规定，静载试验前应对试桩进行强度验算。

1.预应力管桩中的PTC桩不宜用镇樱作抗拔桩,PC桩可用作抗拔桩,单桩抗拔承载力特征值由

桩周土摩擦力和桩身承载力两者中的较小值确定,其中桩身承载力又由预压应力及焊缝强度等两者之小值确定。

2.抗拔桩桩顶的填芯混凝土的灌注深度不应小于3.0m,且御搭丛应在填芯混凝土中掺入微膨胀剂,混凝土强度等级应比承台提高一级,且不应低于C30,注意震捣密实。

3.抗拔桩与承台连接的钢筋应沿桩周围均匀布置,其数量由计算确定,钢筋伸入桩内的长度应同填芯混凝土深度,锚入承枝烂台长度不小于40d。

4.抗拔桩计算时若考虑两节以上管桩的桩周摩擦力时,应在图上注明“抗拔桩制作时应采用端部锚固筋”(详管桩图集)。

5.抗拔桩计算时若考虑两节以上管桩的桩周摩擦力时,管桩接桩处金属表面须刷沥青两遍防腐；抗拔桩焊缝高度不应小于12mm。

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