RpL≤σpcA (4) 式中,NL—单桩抗拔力设计值; RpL—桩身抗拔承载力设计值;
σpc—管桩混凝土有效预应力。可查管桩产品说明或国标《预应力混凝土管桩》03SG409第11~14页。
应注意的是,由于预应力混凝土管桩规程仍未根据新规范修改出版,所以98年规程仍采用设计值的概念,而不是新规范的标准值和特征值。所以在使用公式(3)和(4)时,应充分考虑这一因素。对预应力管桩,为了尽量地节省预应力管桩的长度,可以用σpcA = RpL这个值来反算预应力管桩的最小长度,或者按照σpcA = RpL值作抗拔桩试验来求得预应力抗拔管桩最小长度。
(6) 对于抗拔桩还应验算其桩身裂缝宽度。其最大裂缝宽度不应超过0.2mm。桩身裂缝
宽度的控制,也是决定单桩抗拔竖向承载力特征值的另一个条件。 4、增设抗拔锚杆。
锚杆宜进入岩层。如果岩层较深,锚杆可锚入坚硬土层,并应通过现场抗拔试验确定其抗拔承载力。锚入坚硬土层的锚杆尤其应有可靠的防腐保护措施。锚杆与钢筋混凝土结构底板的构件应有可靠的连接,并符合钢筋锚固长度的要求。锚杆孔直径宜取3倍锚杆直径,但不得小于1倍锚杆直径加50mm。抗拔锚杆宜按图7采用。
锚杆宜采用带助钢筋。锚孔填充可采用水泥砂浆或细石混凝土。水泥砂浆强度等级不宜低于M30,细石混凝土强度等级不宜低于C30。应注意灌浆前要将锚杆孔清理干净。锚杆可采用1~3根钢筋组成。当采用2根以上钢筋组成时,应将钢筋点焊在一起。 单根抗拔锚杆承载力特征值应通过现场试验确定。当有可靠依据时,亦可按下式决定,但应采用现场单根抗拔锚杆承载力特征值试验去验证:
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Rta≤0.8πd1∑lifi (5) 式中Rta—单根抗拔锚杆承载力特征值; d1—锚杆孔直径; li—第i层土或岩石厚度;
fi—第i层土或岩体与水泥砂浆、细石混凝土的粘结强度特征值。对于岩体可按表3采用。
水泥砂浆或细石混凝土与岩石间的粘结强度特征值(表3) 岩石坚硬程度 软岩 代表性岩石 微风化 中风化 较软岩 白云岩、灰岩 微风化 硬质岩 硅质胶结砂岩、砂砾岩、花岗岩 中—微风化 250~400 400~600 200~250 200~250 风化程度 中风化 fi值(Kpa) 150~200 对于水泥砂浆或细石混凝土与岩体间的粘结强度特征值f在有条件时,应通过单根抗拔锚杆试验去决定。这是由于不同建造场地岩石的生成过程不同,岩体裂缝分布情况不同,岩体裂缝走向不同,会对f值影响甚大,设计时一定不可以忽略。 抗拔锚杆的直径要比计算的要求加大一个等级。单根抗拔锚杆承载力可按下式计算:
Ntmax≤Rta (6)
式中Ntmax—按荷载效应标准组合下,锚杆所承受的拔力最大值; Rta—单根锚杆的抗拔承载力特征值。
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独立基础下的抗拔锚杆基础,其基础顶面应按图8所示计算配筋。基础顶部配筋量不应少于φ8-200。基础顶部的弯矩设计值Mc可按下式确定: Mc =1.25NtC (7) 式中Mc—基础顶部锚杆作用产生的弯矩值; Nt—单根锚杆的抗拔承载力特征值;
C—拔力作用点到墙(柱)或基础台阶边缘的距离。
抗拔锚杆可采用集中布置和均匀布置两种方法:集中布置就是将锚杆集中布置在基础桩承台内或独立基础内;均匀布置是将锚杆均匀布置在地下室底板(包括筏板和隔水板)以及底板梁上。集中布置方法受力明确,使传力途径简单。对有防水做法的底板,比较容易保证防水做法的完整性。但往往由于柱基承台和柱独立柱基底面积较小,并且还有许多柱的纵向钢筋,造成锚杆施工困难,质量不易保证。对均匀布置方法,锚杆间距可以放大,施工简单,容易保证锚杆施工质量,并对结构构件(如底板梁和板)受力有利,因梁和板可利用锚杆当作抵抗水压力的集中力。但对有防水做法的底板,由于锚杆处防水不好处理,所以不宜采用这种均匀布置的方法,除非有可靠的防水节点做法。在以岩石层作为持力层的基础,集中布置方法锚杆可直伸入岩层,锚杆本身防腐简单。但对均匀布置方法,由于许多情况锚杆要穿越非岩石层,此时应特别注意锚杆的防腐问题。
5、在独立桩基下或者在柱下桩基础承台内增设抗拔桩或抗拔锚杆,可以充分利用柱传来的上部恒载的作用,从而可以减少抗拔桩或抗拔锚杆的数量。而布置在底板或底板梁下的抗拔锚杆或抗拔桩,只能利用底板和地基梁直接传来的恒载作用,因而会相对增加抗拔桩或抗拔锚杆的数量。
6、预应力管桩作为抗拔桩时,预应力管桩与承台锚固方法可按图9所示。图9a表示采用
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预应力管桩的预应力钢筋直接锚入承台的方法。预应力钢筋锚入承台长度不少于50倍预应力钢筋直径,并不小于500mm。这种锚固方法,施工时要特别注意,否则容易将预应力钢筋凿断。图9b表示采用附加焊接钢筋的锚固方法。附加焊接钢筋锚入承台长度不少于la(laE),附加焊接钢筋数量应按抗拔桩抗拔承载力特征值进行计算确定。
当有充分的试验依据,也可以采用如图10所示的锚固方法。但由于后灌填心混凝土质量受人为因素影响较大,不容易保证浇灌质量。尤其当抗拔桩数量较多时,更不容易保证每个填心的施工质量。此外后浇混凝土与预应力管桩内壁间的粘结力目前仍无可靠的可用数据。故混凝土灌注最小深度L只能用现场试验的方法去确定,目前在工程实际中,L从1.5~4M不等。
填心混凝土强度等级不小于C30。浇灌填心混凝土前,应先将管桩内壁浮浆清除干净。可以用内壁涂水泥净浆、混凝土界面剂或采用微膨胀混凝土等措施,以提高填心混凝土与预应力管桩内壁的粘结效果。薄圆钢板直径宜略小于管桩内径。
7、当地下室基坑支护结构采用排桩或地下连续墙时,设计时可考虑支护结构作为抗浮结构的一部分。此时支护结构应采取措施,使其对地下室有可靠的约束,以保证支护结构和地下室的共同抗浮作用。但应注意,这种方法也只能解决整体抗浮的问题。在仅有地下室或仅有裙房的部分,这部分结构的重量还是满足不了抗浮要求。因此这部分仍需进行抗浮设计和采取抗浮措施。
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