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桩基础承台的设计要求

作者:精益岩土网     2017年2月7日 20:42      转载请注明来自精益岩土网


《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5节对桩基础承台的设计进行了规定。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.17条指出:桩基承台的构造,除应满足受冲切、受剪切、受弯承载力和上部结构的要求外,尚应符合下列要求:

(1)承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。

(2)承台的最小厚度不应小于300mm。

(3)承台的配筋,对于矩形承台,其钢筋应按双向均匀通长布置,钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm;

对于三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。

承台梁的主筋除满足计算要求外,尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010关于最小配筋率的规定。主筋直径不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直径不宜小于6mm。柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。

承台钢筋锚固长度自边桩内侧(当为圆桩时,应将其直径乘以0.886等效为方桩)算起,锚固长度不应小于35倍钢筋直径,当不满足时应将钢筋向上弯折,此时钢筋水平段的长度不应小于25倍钢筋直径,弯折段的长度不应小于10倍钢筋直径。

(4)承台混凝土强度等级不应低于C20;纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于50mm;且不应小于桩头嵌入承台内的长度。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.18条指出:柱下桩基承台的弯矩可按以下简化计算方法确定:

(1)多桩承台计算截面取在柱边和承台高度变化处(杯口外侧或台阶边缘,图8.5.18a):

MxNiyi

MyNixi

式中:MxMy——分别为垂直y轴和x轴方向计算截面处的弯矩设计值(kN·m);

xiyi——垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离(m);

Ni——扣除承台和其上填土自重后相应于作用的基本组合时的第i根桩竖向力设计值(kN)。

(2)等边三桩承台

M=Nmax(s-√3/4c)/3

式中:M——由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯矩设计值(kN·m);

Nmax——扣除承台和其上填土自重后的三桩中相应于作用的基本组合时的最大单桩竖向力设计值(kN);

s——桩距(m);

c——方柱边长(m),圆柱时c=0.886dd为圆柱直径)。

(3)等腰三桩承台

M1=Nmax(s-0.75c1/√(4-α²))/3

M2=Nmax(αs-0.75c2/√(4-α²))/3

式中:M1M2——分别为由承台形心到承台两腰和底边的距离范围内板带的弯矩设计值(kN·m);

s——长向桩距(m);

α——短向桩距与长向桩距之比,当α小于0.5时,应按变截面的二桩承台设计;

c1c2——分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长(m)。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.19条指出:柱下桩基础独立承台受冲切承载力的计算,应符合下列规定:

(1)柱对承台的冲切,可按下列公式计算:

Fl≤2[αox(bc+aoy)+αoy(hc+aox)]βhpfth0

Fl=FNi

αox=0.84/(λox+0.2)

αoy=0.84/(λoy+0.2)

式中:Fl——扣除承台及其上填土自重,作用在冲切破坏锥体上相应于作用的基本组合时的冲切力设计值(kN),冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体,锥体与承台底面的夹角不小于45°;

h0——冲切破坏锥体的有效高度(m);

βhp——受冲切承载力截面高度影响系数,其值按本规范第8.2.8条的规定取用;

αoxαoy——冲切系数;

λoxλoy——冲跨比,λox=aox/h0λoy=aoy/h0aoxaoy为柱边或变阶处至桩边的水平距离;当aox(aoy)<0.25h0时,aox(aoy)=0.25h0;当aox(aoy)>0.25h0时,aox(aoy)=h0

F——柱根部轴力设计值(kN);

ΣNi——冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和(kN)。

对中低压缩性土上的承台,当承台与地基土之间没有脱空现象时,可根据地区经验适当减小柱下桩基础独立承台受冲切计算的承台厚度。

(2)角桩对承台的冲切,可按下列公式计算:

1)多桩矩形承台受角桩冲切的承载力应按下列公式计算:

Nl≤[α1x(c2+α1y/2)+α1y(c1+α1x/2)]βhpfth0

α1x=0.56/(λ1x+0.2)

α1y=0.56/(λ1y+0.2)

式中:Nl——扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于作用的基本组合时的竖向力设计值(kN);

α1xα1y——角桩冲切系数;

λ1xλ1y——角桩冲跨比,其值满足0.25~1.0,λ1x=a1x/h0λ1y=a1y/h0

c1c2——从角桩内边缘至承台外边缘的距离(m);

a1xa1y——从承台底角桩内边缘引45°冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至角桩内边缘的水平距离(m);

h0——承台外边缘的有效高度(m)。

2)三桩三角形承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算。对圆柱及圆桩,计算时可将圆形截面换算成正方形截面。

底部角桩

Nlα11(2c1+a11)tan(θ1/2)βhpfth0

α11=0.56/(λ11+0.2)

顶部角桩

Nlα12(2c2+a12)tan(θ2/2)βhpfth0

α12=0.56/(λ12+0.2)

式中:λ11λ12——角桩冲跨比,其值满足0.25~1.0,λ11=a11/h0λ12=a12/h0

a11a12——从承台底角桩内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离(m);当桩位于该45°线以内时则取柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.20条指出:柱下桩基础独立承台应分别对柱边和桩边、变阶处和桩边连线形成的斜截面进行受剪计算。当柱边外有多排桩形成多个剪切斜截面时,尚应对每个斜截面进行验算。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.21条指出:柱下桩基独立承台斜截面受剪承载力可按下列公式进行计算:

Vβhsβftb0h0

β=1.75/(λ+1.0)

式中:V——扣除承台及其上填土自重后相应于作用的基本组合时的斜截面的最大剪力设计值(kN);

b0——承台计算截面处的计算宽度(m);阶梯形承台变阶处的计算宽度、锥形承台的计算宽度应按本规范附录U确定;

h0——计算宽度处的承台有效高度(m);

β——剪切系数;

βhs——受剪切承载力截面高度影响系数,按公式(8.2.9-2)计算;

λ——计算截面的剪跨比,λx=ax/h0λy=ay/h0axay为柱边或承台变阶处至xy方向计算一排桩的桩边的水平距离,当λ<0.25时,取λ=0.25;当λ>3时,取λ=3。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.22条指出:当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时,尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.23条指出:承台之间的连接应符合下列要求:

(1)单桩承台,应在两个互相垂直的方向上设置连系梁。

(2)两桩承台,应在其短向设置连系梁。

(3)有抗震要求的柱下独立承台,宜在两个主轴方向设置连系梁。

(4)连系梁顶面宜与承台位于同一标高。连系梁的宽度不应小于250mm,梁的高度可取承台中心距的1/10~1/15,且不小于400mm。

(5)连系梁的主筋应按计算要求确定。连系梁内上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根,并应按受拉要求锚入承台。