PHC管桩单桩竖向承载力的确定方法--5

载力的公式． 本文采用国内双桥探头法 ＣＰＴ 和国际 场地土层自上而下如下所示， 试验段土层力学指标
近年来常用的高精度静力触探法 ＣＰＴＵ． 根据双桥静 见表 １， 试验段土层分布见图 １．
力触探资料确定混凝土预制单桩竖向极限承载力标
①层填土： 灰褐色， 土质松散， 高压缩性， 低强
准值时， 对于一般粘性土、粉土和砂类土， 当无当 度， 厚度 ０．７ ｍ；
收稿日期： ２００７－ ０８－ ０９ 基金项目： 江苏省交通科研基金项目（ ０４ｙ０２１） 作者简介： 邵学富（ １９６３－ ） ， 男， 江苏省高速公路建设指挥部高级工程师．
邵学富： ＰＨＣ 管桩单桩竖向承载力的确定方法
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在国内， 对于管桩竖向承载力的计算仍然是以 足桩身结构强度条件的验算． 低桩台桩基， 当作用
第６卷 第４期 ２００７ 年 １２ 月
南通大学学报（ 自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ 南ｏｆ通Ｎａ大ｎｔ学ｏｎ学ｇ Ｕ报ｎｉ（ｖ自ｅｒｓ然ｉｔｙ科（学Ｎａ版ｔｕ）ｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
文章编号： １６７３－ ２３４０（ ２００７） ０４－ ００３６－ ０４
Ｖｏｌ．６ Ｎｏ．４ ２Ｄ００ｅ７ｃ．年２００７
ｑｐａ、ｑｓｉａ— ——桩端端阻力、桩侧阻力特征值， 由当地 静载荷试验结果统计分析算得；
数 Фｃ， 桩身强度应符合 Ｑ≤Ａｐ ｆｃФｃ 要求， 式中： ｆｃ— ——混凝土轴心抗压强度设计值， 按现行《混
凝土结构设计规范》（ ＧＢ５００１０—２００２） 取值； Ｑ— — — 相 应 于 荷 载 效 应 基 本 组 合 时 的 单 桩 竖 向
按 照 原 建 筑 桩 基 公 式 计 算 的 提 高 ２２ ％， 利 用 ＣＰＴ 面还有待进一步研究．
资料计算得到的结果与静压结果比较符合， 而且比
原规范提供的要高 １９ ％． 利用 ＣＰＴＵ 资料所得到的 参考文献：
结果比静载结果要高 １６ ％， 因为利用该修正公式仍 然是按照室内土工物理力学指标进行取值计算， 在 某种程度上， 土体受到扰动， 而 ＣＰＴＵ 为现场的原 位测试， 故精确程度较高， 同时也说明， 该修正公 式比较适用于利用室内土体指标进行计算．
９．１
０．１５
１１．９
０．０９
０．１７
９．９
直剪快剪
Ｃ／ｋＰａ
Ф／°
４９．５
１４．７
２．８
２７．６
５４．９
１５．０
表 ２ 各种检测方法所得单桩极限承载力比较表
原位测试 ＣＰＴ
１ ９５２
２ ５３５
原位测试 ＣＰＴＵ
２ ２５２
２ ８２７
经验公式
静载试验 动载试验
２ １２６／２ ０９３ ２ ６３０／２ ７４０ ３ ６００ ３ ６２１￣３ ７７０
取 ２／３， 对于饱和砂土取 １／２；
计 算 ＰＨＣ 桩 桩 长 １５ ｍ， 桩 径 ６００ ｍｍ， 壁 厚
βｉ— ——第 ｉ 层土桩侧阻力综合修正系数， 对于 １１０ ｍｍ， 桩端开口， 沉入土层后桩端面积按全面积
粘性土、粉土： βｉ ＝ １０．０４（ ｆｓｉ） ， －０．５５ 对于砂土： βｉ ＝ ５．０５· 计 算． 根 据 每 种 方 法 计 算 特 点 ， 在 此 工 程 中 我 们 根
静载测试值小 ４５ ％～３７ ％； 建筑地基基础规范计算值 为 ２ ５３５～２ ８２７ ｋＮ， 比静载试验值小 ２１ ％～２９ ％；
３） 用 ＣＰＴＵ 资料所测出的结果与静载试验所测 出的极限承载力最为接近； 设计计算值保守原因主 要来自桩端阻力计算， 实测桩端阻力可采用较接近 的原位测试锥尖阻力值．
ＰＨＣ 管桩单桩竖向承载力的确定方法
邵学富
（ 江苏省高速公路建设指挥部， 江苏 南京 ２１０００１）
摘 要 ： 在 讨 论 确 定 单 桩 承 载 力 的 方 法 基 础 上 ， 通 过 ＰＨＣ 桩 竖 向 荷 载 下 的 静 载 试 验 和 现 场 高 应 变 测 试 ， 研 究 了 ＰＨＣ 管桩的荷载传递机理， 探讨了承载力确定与土层性状的关系． 依托具体工程实例， 对 ＰＨＣ 桩 的单桩竖向承载 力的确定方法进行一些有益的探讨， 以期能对 ＰＨＣ 桩的设计、施工有所帮助．
静载试验结果为依据， 通过规范或者经验公式进行 在单桩上的弯矩、剪力不大时， 桩身强度满足轴压
计算．
验算即可． 具体计算应按桩的类型和成桩工艺的不
《建筑地基基础设计规范》（ ＧＢ５０００７—２００２） 公式 同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系
Ｒａ ＝ ｑｐａＡｐ ＋ ｕｐ∑ｑｓｉａｌｉ 式中： Ｒａ— ——单桩竖向承载力特征值；
（ ｆｓｉ） － ． ０．４５
据理论经验公式、ＣＰＴ、ＣＰＴＵ、动载试验 ＰＤＡ 及静
４） 根据桩身结构强度确定
载试验得出的各个试桩的极限承载力如表 ２ 所示，
桩身混凝土强度应满足承载力设计要求． 通常 各方法所确定的单桩极限承载力图如图 ２ 所示．
桩总是同时受轴力、弯矩和剪力的作用， 桩必须满
由表 ２、图 ２ 可以看出：
３ 经验设计公式修正
利用《建筑桩基技术规范》公式， 当根据土的物 理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向
承载力标准值时， 有一计算公式， 但本课题利用该 公式计算得到的结果普遍偏低． 根据室外现场静载 试验以及有关参考文献， 本课题根据土的物理指标 计算得到的结果与静载试验相比相差不大． 修正系 数及经验取值见表 ３， 计算结见表 ４．
厚 ４．３０～４．４０ ｍ； ④层粘土： 褐黄色， 稍湿， 硬塑， 中等压缩性，
探 头 阻 力 加 权 平 均 值 ， 然 后 再 和 桩 端 平 面 以 下 １ｄ 层厚 ７．４０～８．２０ ｍ．
范围内探头阻力进行平均；
⑤亚粘土夹粉细砂： 灰色， 软～流塑， 以亚粘土
ａ— ——桩端阻力修正系数， 对于粘性土、粉土 为主， 压缩性偏高， 强度低， 未揭穿．
关键词： 桩基础； ＰＨＣ； 单桩竖向承载力； 载荷试验
中图分类号： ＴＵ４７３．１＋３
文献标识码： Ａ
Ｄｅｔｅｒ ｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＨＣ Ｐｉｌｅｓ Ｖｅｒ ｔｉｃａｌ Ｃａｐａｃｉｔｙ
ＳＨＡＯ Ｘｕｅ－ ｆｕ （ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＰＨＣ ｐｉｌｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｌｏａｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＰＨＣ ｐｉｌｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ＰＤＡ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃ－ ｉｔｙ ｏｆ ｔｅｓｔ ｐｉｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｓｏｍｅ ａｄｖｉｃｅ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｌｅ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＰＨＣ ｐｉｌｅｓ．
表 ３ 侧阻力及端阻力修正系数及其经验取值
土类别 粘土
ξｓ
ξｐ
０．９５￣１．０５ １．２５￣１．３５
ｑｓｕｉ／ｋＮ ８２￣９１
ｑｐｕ／ｋＮ ３ ８００￣５ １００
粉土， 粉砂 ０．９５￣１．０５ １．２０￣１．３０ ２２￣４２
表 ４ 按照此经验修正公式查表计算结果 ｋＮ
修正／ 计算结果 现场静压 原规范计算 计算／静压
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南通大学学报（ 自然科学版）
２００７ 年
层号 ② ③ ④
检测方法 Ｒｕ／ｋＮ
Ｗ／％
２４．５ ３１．５ ２３．５
表 １ ＰＨＣ 桩试验段土层主要物理力学指标
γ／（ ｋＮ·ｍ－３）
１９．５ １８．９ １９．６
ｅ
０．７３０ ０．８９０ ０．６８８
ＩＬ
ａ１－ ２／ＭＰａ－ １
ＥＳ／ＭＰａ
０．１８
０．１９
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ； ＰＨＣ ｐｉｌｅ； ｐｉｌｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ； ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ
预应力高强混凝土管桩（ 简称 ＰＨＣ 桩） ， 近年来 在沿海软土地区得到了广泛的应用［１－３］． 由于 ＰＨＣ 桩 单桩竖向承载力［４］的数值 计 算 是 否 准 确 直 接 关 系 到 工程结构物的安全性、经济性， 因此， 能否通过某 种方法准确地将其真实值计算或推算出来具有重大 的工程实际应用价值． ＰＨＣ 桩其竖向抗压承载力既 具有通常桩基设计特点， 又具有其本身的特殊性［５］， 如土塞［６］． 本文通过现场载荷测试、经验推导、理论计 算等综合衡量考虑， 来分析各种测试方法的特点， 以期对 ＰＨＣ 桩的设计及施工有新帮助．
２） 设计计算的单桩竖向极限承载力均较为保守， 公路桥涵地基基础规范计算值为 １ ９５２～２ ２５２ ｋＮ， 比
Ｑｕ ＝ Ｑｓｕ ＋ Ｑｐｕ ＝ Ｕ∑ξｉｑｓｕｉｌｉ ＋ ξｐｑｐｕＡｐ 式中： ｑｓｕｉ、ｑｐｕ——桩周第 ｉ 层土的极限侧阻和极限端阻；
ｌｉ— ——桩周 ｉ 层土（ 岩） 层的厚度； Ｕ、Ａｐ— ——桩周长、桩端投影面积；
邵学富： ＰＨＣ 管桩单桩竖向承载力的确定方法
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ξｓ、ξｐ— ——侧阻修正系数、端阻修正系数．
施工没有多大的影响． 而且作为后者， 这些方法只
由表 ４ 可以看出， 利用室内土指标按照修正公 要运用得当， 可以大大节省开支， 缩短试验时间，