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预应力混凝土管桩抗拔承载力计算

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预应力混凝土管桩抗拔承载力计算

陈华

北京世纪中天国际建筑设计有限公司上海分公司上海200051

摘要：介绍了预应力混凝土管桩抗拔承载力的计算过程和需要考虑的方面。关键词：预应力混凝土管桩；抗浮；抗拔

Abstract:thearticleintroducestheprestressedconcretepipepilebearingcapacityofthe

processandpulloutoftheneedtoconsider.

Keywords:prestressedconcretepipepile;Anti-uplift;Resistancetopull

中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：

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

层号土层名称层底一般埋深

（m）平均比贯入阻

力Ps（Mpa）抗拔承载力折

减系数λ预制桩

fs(kPa)fp(kPa)

①素填土3.59～0.53

②粉质粘土1.51～1.040.820.715

③淤泥质粉质粘土夹粘质粉土-7.23～-8.250.940.715/25(6.0米以下)

④淤泥质粘土-12.93～-14.400.590.725

⑤1-1粘土-20.74～-21.850.810.740

⑤1-2粉质粘土-25.97～-28.001.320.745

⑤4粉质粘土-30.20～-32.502.150.7601500

⑦1砂质粉土-35.83～-36.6510.420.7855000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=129820mm2σce=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=1259kN2.3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/mm2Q=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，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，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。

2.5填芯混凝土粘结力验算

根据国标图集《预应力混凝土管桩》的要求，填芯混凝土长度不小于3米，先按3米考虑。

新老混凝土粘结强度试验研究和理论分析表明[6-7]，ψ=0.45～0.56，设计时若采用了微膨胀

混凝土则ψ值可以适当放大。Um=πd0=3.14X300=942mm

粘结系数ψ=0.45填芯长度L1=3000mm混凝土抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2

Q=UmψftL1=942X0.45X1.43X3000=1818kN

2.6桩与承台连接节点验算

桩与承台连接节点采用图集《预应力混凝土管桩》第41页节点详图，其中抗拔桩①号筋改为6Φ28，②号插筋6根14。根据国标《建筑基桩检测技术规范》第5.3.3.3单桩抗拔

承载力按钢筋抗拉强度控制时，桩顶上拔荷载补超过钢筋强度标准值的0.9倍。则节点抗拉

承载力为：N=fyAp=0.9X400X6X（616+154）=1663kN3静载荷试验及结果

工程试桩采用国标图集《预应力混凝土管桩》PHC500AB10027米管桩，填芯混凝土采用C35，添加微膨胀剂15%，填芯混凝土内箍筋采用螺旋箍Ø8@200，填芯长度3米。

抗拔静载荷试验结果表明，3组抗拔试桩在1300kN荷载作用下，PHC管桩连接节点均能

满足抗拔承载力的要求，且均未达到土体的破坏。4结束语

1.管桩作为抗拔桩使用，抗裂性好，经济性好，生产效率高，沉桩速度快，桩身质量可靠性高。只要设计合理，施工可靠，管桩作为抗拔桩使用有较大的优势。

2.管桩桩身结构强度的确定建议主要由有效预应力控制，构件正截面的受力裂缝控制

等级为一级，构件边缘混凝土不产生拉应力。

3.桩接头焊缝为现场焊接，质量不容易保证，而且焊缝冷却时间不够，造成焊缝高温

状态入土后形成焊缝淬火，现场应加强管理以保证焊缝质量。4.从理论计算及抗拔试验表明，管桩的端板与预应力钢棒连接的强度是PHC管桩作为

抗拔桩的薄弱点。因此可根据设计需要采用加强端板，另设桩端锚固筋等措施以加强薄弱部

位。

5.桩顶与承台的连接处承受的抗拔力最大，应根据计算确定桩顶锚固钢筋、桩芯插筋

及混凝土填芯高度。填芯混凝土应选用具有微膨胀性能的混凝土浇筑，外加剂掺量可根据抗拔承载力和施工经验及试验数据进行调整，来达到最佳经济和工期效果。

6.试桩兼作工程桩时应注意复核桩身裂缝、端板抗剪强度和预应力钢棒的强度。

7.考虑到桩材制作及施工过程的不确定性，在设计中建议适当降低桩身整体的抗拔承

载力强度，以保证总体安全度。

8.估算土层提供的极限抗拔承载力时，抗拔承载力系数λ宜按以下取值：粘性土、粉性土0.7～0.8；砂土0.5～0.7。建议通过静载荷试验最终确定单桩承载力设计值。参考文献

[1]建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]建筑基桩检测桩技术规范（JGJ106-2003）[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.[3]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]上海市工程建设规范.地基基础设计规范（DGJ08-11-2010）[S].2010.

[5]国家建筑标准设计图集.预应力混凝土管桩（10G409）[S].北京：中国建筑工业出版社，

2010.

[6]徐有邻，沈文都，汪洪.钢筋混凝土粘结锚固性能的试验研究.建筑结构学报，1994.15（3）：26-37.

[7]袁群，刘健.新老混凝土粘结的剪切强度研究.建筑结构学报，2001.22（2）：46-50.预应力混凝土管桩抗拔承载力计算

作者：陈华作者单位：北京世纪中天国际建筑设计有限公司上海分公司刊名：城市建设理论研究（电子版）英文刊名：ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu年，卷(期)：2012(15)

引用本文格式：陈华 预应力混凝土管桩抗拔承载力计算[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版） 2012(15)

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空心预应力混凝土管桩抗拔设计的阐述

空心预应力混凝土管桩抗拔设计的阐述

空心预应力混凝土管桩抗拔设计的阐述

空心预应力管桩由于工艺简明， 施工方便， 适用性广， 造价低廉，在工程中已经得到了较为广泛的应用， 由于其既作为抗压桩又作为抗拔桩， 达到了缩短工期和降低投资的效果，因此设置抗拔桩来满足结构抗浮要求是一个较为常用的方法， 本文对抗拔桩的设计要点作了分析，便于广大设计人员在工程设计中合理正确应用。

标签 地下工程；预应力管桩；抗拔桩设计；抗浮；静荷载试验

1 工程概况

该工程位于市区，其地下汽车库为全埋式地下汽车库，工程剖面见图1，结构采用钢筋混凝土梁板式楼盖体系。地下室底板面标高-6.0m，顶板面标高-2.7m，覆土面标高-1.5m，覆土厚度为1.2m。土层情况见表1。场地浅层地下室为孔隙潜水，补给源主要为大气降水，勘察期间测得钻孔稳定水位埋深在地下0.5～1.0m之间。

表1土层情况

土层 层厚(m) 其他性状

①杂填土 0.5～1.2 —

②粘土 0.7～1.4 软塑，饱和

③淤泥 18.2～28.4 流塑，饱和

④粘土 3.2～4.7 可塑，饱和

⑤粉质粘土 15.2～18.7 可塑，中等压缩性，w0=30.1%，e0=0.944

2 抗浮整体设计计算

2.1 抗浮工况

结构进行抗浮分析计算时，考虑了三种工况：

2.1.1 施工阶段

车库顶板已施工完成，覆土尚未回填，要求在施工阶段采取可靠的降排水措施，设计不考虑施工阶段的浮力作用;

2.1.2 使用阶段

考虑常年稳定水位下地下水的浮力作用，以地表下0.5m作为抗浮计算水位，抗浮系数采用1.2;

2.1.3 漫水工况

考虑使用阶段短时水位超过室外地面，抗浮系数取1.1。

2.2 抗浮方案

图1地下室剖面示意图图2管桩接桩示意图

结合工程实际、当地供货情况、施工水平和甲方对工期的要求，设计时比较了钻孔灌注桩和先张法预应力混凝土管桩作为抗拔桩的方案，预应力管桩方案具有以下优点：承载力高，根据岩土勘察报告，管桩qsia要比钻孔灌注桩高20%～30%;经济性好，根据桩基施工单位报价，当地φ500钻孔灌注桩造价为176元/m，而B600 110管桩为153元/m;由于管桩为预制桩，材料供货方便，施工速度快;正常使用极限状态下管桩混凝土为压应力或零应力，工作状况合理，充分利用了管桩的预应力优势。因此确定预应力管桩作为工程的抗拔桩。

浅议预应力混凝土管桩抗浮设计及抗拔失效

浅议预应力混凝土管桩抗浮设计及抗拔失效

浅议预应力混凝土管桩抗浮设计及抗拔失效

摘要：本文介绍了预应力混凝土管桩在抗浮设计时作为抗拔桩应用，所依据的设计计算方法，对预应力混凝土管桩抗拔失效进行了分析及采用预应力混凝土管桩的建议。

关键词：预应力管桩；抗拔承载力；抗拔失效

Abstract: This paper introduces the application of prestressed concrete pipe pile

design as an engineer in tension piles. It analyzes the design calculation method of

prestressed concrete pipe pile out and suggestions of the failure of the prestressed

concrete pipe pile

Key Words: prestressed pipe pile; resistance to pull out bearing capacity;

resistance to pull out failure

引言

预应力混凝土管桩包括预应力高强混凝土管桩（简称“PHC 桩”）、预应力混凝、土管桩（简称“PC 桩”）和预应力混凝土薄壁管桩（简称“PTC 桩”）等。由于预应力混凝土管桩具有供应充足、施工速度快、经济性好等优点，因而在工业与民用建筑工程中应用相当普遍。近年来，已有不少地区及不少工程采用预应力高强混凝土管桩作为抗拔桩应用于抗浮设计中，并取得了良好的效益。

1 预应力混凝土管桩抗拔承载力的确定

预应力混凝土管桩抗拔承载力应按以下现行规范及规程对抗拔承载力的规定来确定。

（1）按建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）5.4.5，5.4.6确定抗拔承载力

Nk≤Tgk/2+Ggp

Nk≤Tuk/2+Gp

a．群桩呈非整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值按下式计算

预应力混凝土管桩抗剪承载力研究与进展

预应力混凝土管桩抗剪承载力研究与进展

第２１卷第２期　２０１３年４月　安徽　Ｊｏｕｒｎａ１　０　建筑工业学院　ｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　学报（自然科学版）　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏｌ＿２１　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１３　

预应力混凝土管桩抗剪承载力研究与进展　

刘小乐　，　周　安　，　陈　凯　，　王　琚。　

（１＿合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥２３０００９；２．安徽土木工程结构与材料省级实　验室，安徽合肥２３０００９；３．合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥２３０００９）　

摘要：为改善预应力混凝土管桩抗剪能力差的现状，使其能广泛应用于支护工程中，文章从管桩的抗剪承　载力计算公式人手，对目前的研究现状进行分析和总结，给出了管桩抗剪计算公式研究中存在的问题，并为　进一步研究管桩抗剪性能及抗剪计算公式提供了研究思路。本文总结出目前管桩受剪计算的两种方法，即　考虑箍筋的作用的计算方法和不考虑箍筋的作用的计算方法；明确提出开裂剪力的概念，并指出不同工程　中，管桩极限抗剪承载力的计算方法有本质的不同。　关键词：预应力混凝土管桩；抗剪承载力；理论计算；开裂剪力　中图分类号：ＴＵ　４７３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４５４０（２０１３）０２—０２１—０５　

Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　ｓｈｅａｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　

ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｉｐｅ　ｐｉｌｅ　

ＬＩＵ　Ｘｉａｏｌｅ　，　ＺＨＯＵ　Ａｎ　一，　ＣＨＥＮ　Ｋａｉ　，　ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ。　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ　２．Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ　３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ，ＨＦＵＴ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ）　

预应力混凝土管桩单桩竖向承载力计算格式

预应力混凝土管桩单桩竖向承载力计算格式

预应力混凝土管桩单桩竖向承载力计算格式

青岛某工程，基础采用桩基础；桩选用山东省标准《预应力混凝土管桩》L06G407中的PC-A400(80),十字型钢桩尖。地勘报告提供的场地土层情况及桩基参数如下表：

力学分层号 土层名称 预应力管桩

qsik(kPa) qpk(kPa)

1 填土 20

2 淤泥质土 20

3 粗砾砂 60

4 泥岩 90 4200

该建筑以4层为桩端持力层，桩长为8.5m. ±0.000相当于绝对标高为4.550，桩顶标高-1.250（绝对标高3.300）。设计用单桩竖向承载力特征值ZH-1（直径400）为410kN。ZH-1的截面特性如下：

ZH-1：直径d=400，周长L=1256.64mm，桩端面积Ap=125663.70mm2；

覆盖1、2、3、4号孔位。

各勘探孔处的单桩竖向极限承载力标准值计算如下：

Quk=L∑qsikli+qpkAp

单桩竖向承载特征值Ra= Quk /2

1号孔

此处以4层为桩端持力层，计算过程见表格：

土层编号 1号孔

土层计算厚度 极限侧摩阻力标准值 端阻力

li(m) qsik(kPa) qpk (kPa)

1 3.36 20

2 3.7 20

3 0.5 60

4 0.94 90 4200

Ra(kN) 424.40

2号孔

此处以4层为桩端持力层，计算过程见表格：

土层编号 2号孔

土层计算厚度 极限侧摩阻力标准值 端阻力

li(m) qsik(kPa) qpk (kPa)

1 3.05 20

2 3.6 20

3 0.8 60

4 1.05 90 4200

Ra(kN) 436.77

3号孔

此处以4层为桩端持力层，计算过程见表格：

土层编号 3号孔

土层计算厚度 极限侧摩阻力标准值 端阻力

li(m) qsik(kPa) qpk (kPa)

1 3.36 20

2 3.6 20