桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算

① 桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算
由上可知，最大弯矩发生在天然地面线以下 2.53z m =处，该处385.32j M kN m =⋅。

天然地面线以下2.53m 段范围内的桩侧摩阻力：
11
4.8720 2.53123.2122
k uq z kN =⨯⨯⨯= 计算轴向力j N 时，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）第4.1.6条，恒载分项系数取1.2，汽车荷载及制动力作用的分项系数取1.4，则
12346
11.2) 1.42
1.2(2493.5429
2.147
3.20246.22282.3123.21) 1.4493.96 4608.57j k N N N N N F uq z N kN
=⨯++++-+⨯=⨯++++-+⨯=（ ①纵向钢筋面积
桩内竖向钢筋按含筋率0.2%配置：
221.60.2%40.214
s A cm π
=
⨯⨯=
桩柱采用C25混凝土，主筋选用HRB335级钢筋22425 117.82 0.586%s A cm φρ==， ②计算偏心距增大系数η 因为长细比：
03285.4017.5/0.2485/1.77
p l l i I A
=
=
=>
所以偏心距增大系数：212001
1()1400/p l e h h
ηζζ=+
其中：max 0max 385.32
0.0844608.57
M e m N =
==；00.750.65 1.40s h r r m =+=+=；2 1.50h r m ==； 0
100.2 2.7
0.362e h ζ=+=；2 1.150.010.937p l h
ζ=-= 2132
=1()0.3620.937 2.83814000.084/1.40 1.5
η+
⨯⨯⨯=⨯
③计算截面实际偏心距0e η
max
0max
2.838385.32
0.2374608.57
M e m N ηη⨯=
=
=
④根据《公预规》求轴向力偏心距0e
'
0'
cd sd
cd sd
Bf D gf e r Af C f ρρ+=+ 其中：0.75r m =，0.00586ρ=，并设0.9g =，则
013.80.005860.928013.8 1.47670.750.7513.80.0058628013.8 1.6408B D B D
e A C A C
+⨯⨯+=
⨯=⨯+⨯+
按《公预规》提供的附录C 表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表，查得各系数A 、B 、C 、D 。

以下采用试算法列表计算
由表3-16可见，取=0.79ξ时为计算值。

表3-16 0e 试算表
ξ A B C D 0()e 0e
00()/e e 0.80
2.1234 0.5898 1.6381 1.1212 0.229 0.237 0.966 0.79 2.0926 0.5982 1.5938 1.1496 0.237 0.237 1.000 0.78 2.0617 0.6061 1.5482 1.1787 0.244
0.237
1.030
⑤截面承载力复核
22'
22 2.092675013.8 1.59380.00586750280 17714.81()4608.57()
u cd sd
j N Ar f C r f kN N kN ρ=+=⨯⨯+⨯⨯⨯=>= 33'
330.598275013.8 1.14960.005860.97502804198.84()385.32()
u cd sd
j M Br f D gr f kN m M kN m ρ=+=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⋅>=⋅ 满足要求。

根据弯矩分布，桩基的钢筋骨架宜至桩底，如考虑分段配筋，在 6.43z m =截面处为界：
192.54()M kN m =⋅
11.24034.368.8 1.0416.4 5.39 4.87(20 1.0415.7 5.39) 1.4493.96
2 5341.79()
N kN m ⎡⎤
=⨯+⨯+⨯-⨯⨯⨯+⨯+⨯⎢⎥⎣⎦
=⋅
按均质材料验算该截面应力：221.5 1.767()4
A m π
=
⨯=
截面弹性抵抗矩：3
30.331()32
d W m π=
=
3.604
5341.79192.54()2.441
1.7670.331MPa σ⎧=
±=⎨⎩
截面未出现拉应力，且小于13.8()cd f MPa =，可在此处 6.43z m =截面切除一半主钢筋。

⑥裂缝宽度验算
根据《公预规》第6.4.5条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作用短期效应组合计算的截面受拉区最外边缘钢筋应力24ss MPa σ≤时，可不必验算裂缝宽度。

20
32,=59.42(2.80 1.0) 1.65s s ss cu k N e r f r ησρπ-⎡⎤--⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦
（3-10）
式中：
s N ——按作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向力（N ）；
ρ——截面配筋率，2/()s A r ρπ=； s η——使用阶段的偏心距增大系数，212001
1()1400/p s l e h h
ηζζ=+
，
式中h 以2r 代替，0h 以()s r r +代替；当0/(2)14l r ≤时，可取 1.0s η=；
0e ——轴向力s N 的偏心距；
,cu k f ——边长为150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值，设计时取混凝土抗压强度等
级。

其中750r =；,25cu k f MPa =；由于0/(2)21.314l r => 2.838s η=；0.00586ρ=。

求在作用短期效应组合下桩身最大弯矩：
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）第4.1.6条，恒载分项系数取1.0，汽车荷载及制动力作用的分项系数取0.7，风荷载分项系数取0.75；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与组合时，其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与组合时，其组合系数取0.7。

0126()0.7(2493.54292.14)0.7493.963131.45P N N N kN =++=++⨯= 010.70.70.750.70.765.600.75 2.0533.68Q H W kN =⨯+=⨯⨯+⨯=
[]{}06120.70.250.70.7 1.30.75(8.077.52)(7.52 3.76) 0.7493.960.250.7(0.765.60 1.30.75 2.050.550.757.18 3.76) 143.00M N H W W kN m
=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯--⨯-=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⋅ 计算方法同前所示，可求得在作用短期效应组合下桩身最大弯矩s M 由00Q =得：
0.3419143.00
1.4517
33.68Q M C Q α⨯=
=
=
由=1.4517Q C 及0.4h -
=，查《基础工程》（人民交通出版社，第四版）附表13，得：
max 0.861M z -
=
max 0.861
2.520.3419
M z m =
=
由max 0.861M z -
=及0.4h -
=，查附表13得： 1.384M k =。

max 0 1.384143.00197.91()M M K M kN m ==⨯=⋅
故在作用短期效应组合下桩身最大弯矩197.91()s M kN =，最大弯矩位于天然地面线以下 2.52z m =处，此位置所对应的s N 为：
12346
1
)0.72
(2493.54292.1473.20246.22282.3123.21)0.7493.96 3609.96s k N N N N N F uq z N kN
=++++-+⨯=++++-+⨯=（ 055s
s
M e mm N =
= 则：
23
2
3609960 2.83855=59.42(2.80 1.0) 1.650.0058675025750 113.09()
ss MPa σπ-⨯⎡⎤
⨯⨯--⨯⎢⎥⨯⨯⎣⎦
=- 说明在作用短期效应组合下桩身弯矩最大截面外边缘钢筋处于受压状态，可不必验算裂缝宽度。