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钢筋混凝土直桩桩帽的承载力计算与抗裂验算

@1993.No.2港工技术?25?

～

钢筋混凝土直桩桩帽的承载力计算与抗裂验算

堕堕查嗽鹅3

(武汉水利电力大学)

摘要对钢筋混凝土直桩桩帽的承载力计算与抗裂验算的方法进行了分析,并鳊制了直

桩桩帽设计计算表.

关键词翟箜垂墨圭皇丝堡垂蓝立抗裂相

钢筋混凝土直桩桩帽承受上部结构横

纵粱传来的荷载,并传递给基桩.由于直桩

桩帽四周悬空,三个方向的尺寸相差不大,

所以呈空间受力状态.文献…已比较系统

地研究了直桩桩帽的受力性能和破坏形态,

提出了有关强度计算公式和抗裂验算公式.

但在实际工程中,这些公式并不都起控制作

用,为此又进行分析比较,编制了设计计算

表.

1分析直桩桩帽的承载力计算式和抗

裂验算式之间的关系

1.1直桩桩帽的承载力计算公式

(1)受弯承载力计算

图1

Nf?a】lt;O.85h.Arv(1)

式中N,一作用在桩帽上的竖向力设计值

a.一竖向力作用点到基桩边缘的水

平距离

A纵向受力钢筋的截面面积

钢筋的抗拉强度设计值

h桩帽计算截面的有效高度

0.85一内力臂系数

(2)局部受压承载力计算

Nlt;(pL+2p)Af?(2)…

式中一混凝土局部受压时的强度提高

系数

=

Ab一局部受压时的计算底面积

A,一混凝土局部受压面积

.一

配置间接钢筋的局部受压承载

力提高系

卢.=

A..一间接钢筋范围以内的混凝

土核芯面积

一

混凝土轴心抗压强度设计值

P间接钢筋的体积配筋率

【n1As1,1+n2Anf2)

v(A?S)

n一钢筋网沿f_方向的钢筋根数

A【沿,l方向单根钢筋的截面

面积

n一钢筋网沿方向的钢筋根数

数/

?

26?港工技术1993No2

A,一沿^方向单根钢筋的截面

面积

f1_厶一两个方向上钢筋的长度

S一桩帽顶面钢筋与底面钢筋的

间距

f一考虑桩帽悬臂段受冲压等因

素的系数

f

∈一0.63—0.3

a

I一楮梁或纵粱的搁置长度

f一桩帽受压区长度,计算连续

横粱时取1/2桩帽长度,

计算简支纵粱时取1/2桩

帽宽度

(3)斜截面承载力计算

N,≤(0.09+f(3)

式中～计算剪跨比,^:a./h.

b一桩帽计算截面的宽度

1.2直桩桩帽的抗裂验算公式

(1)受弯抗裂验算

Nk?allt;rf,k?Wo(4)

式中N一作用在桩帽上的竖向力标准值

～

受拉区混凝土塑性影响系数,

取1.55

一

混凝土轴心抗拉强度标准值

w一换算截面受拉边缘的弹性抵抗

矩

(2)局部受压抗裂验算

N★lt;A(5)…

式中一素混凝土轴心抗压强度值,

.

rcc0.95f~

(3)斜截面抗裂验算

N★≤0_85(1)bh.(6)

影响直桩桩帽受弯承载力和受剪承载力

的主要因素是截面尺寸,混凝土等级,钢筋

的等级和配筋率,剪跨比等.若配筋率偏

低,纵向受力钢筋先达到周服极限,桩帽呈

受弯破坏;若配筋率偏高,桩帽沿斜截面发

生斜压或剪切破坏.在受弯破坏与斜压破坏

之间存在一个界限配筋率P其定义是当

PPb时为受弯破坏;当Pgt;Pb时为受剪破..

坏;当P=Pb时两种破坏形态同时发生.从

式(1)和式(3)得:

0I85b.

A

.

f

,

:

(0.09+)bb.f?aI

一

A

=

^(0.106+106+)(7)一^()产(7)

分析式(7),Pb是i与fc/的函数,

不同的^和rc,可求得不同的Pb,例如

fo=12.5N/mm,=310N/mm时

为防止直桩桩帽发生斜压破坏,纵向受

力钢筋配筋率应小于弯一剪界限配筋

率.

影响直桩桩帽受弯抗裂和斜截面抗裂的

主要因素是截面尺寸,混凝土等级和剪跨

比.现比较验算公式(4)和(6),当受弯

抗裂与斜截面抗裂相同时:

1_55bh=

0.85【H雨Jb.一

设h:1.1h.,^=aI/h.代入上式得:

=

0.2278(8)

为受弯抗裂与斜截面抗裂的界限剪

跨比.当lt;时,先出现斜裂缝}^gt;

时,先出现受弯裂缝;^=^h时,受弯裂缝

与斜裂缝同时发生.在出现斜裂缝的42个

试件中,i均大干h,斜裂缝出现之前都出

现了受弯裂缝.在工程实际中,一般大于

n,所以直桩桩帽不会先出现斜裂缝.

现比较直桩桩帽的局部受压承载力与受

弯承载力之的关系.若桩帽高度和纵,横

向钢筋配筋率墒大,而混凝土等级偏低,加

l993.No.2港工技术?27?

载后首先局部受压破坏;若钢筋配筋率偏

低,桩帽高度偏小,则受弯破坏.再比较直

桩桩帽的局部受压抗裂与受弯抗裂,若桩帽

高度偏大,一般先出现局部受压裂缝t若桩

帽高度偏小,别先出现局部受弯裂缝.

基桩偏位,增大了桩帽悬臂长度,一般

先出现受弯裂缝,随后发生受弯破坏.

所以控制直桩桩帽的承载力和抗裂是受

弯或局部受压两个方面.

2直桩桩帽设计计算表

根据直桩桩帽在工程中常用的尺寸,