通信铁塔地基基础技术要求(V1.0) -15.8.3
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中国铁塔股份有限公司
Q/ZTT 1001—2014
通信铁塔地基基础技术要求
V1.0
2015-x x-x x发布2015-x x-x x实施中国铁塔股份有限公司发布
目录
1总则 (1)
2术语 (2)
3基本规定 (3)
4铁塔地基基础技术一般要求 (3)
4.1一般规定 (3)
4.2地基计算 (4)
4.3扩展基础计算 (7)
4.4桩基础计算 (11)
4.5岩石锚杆基础计算 (24)
4.6基础的抗拔稳定计算 (26)
5不同类型通信塔的地基基础设计 (30)
5.1单管塔基础设计 (30)
5.2三管塔基础设计 (34)
5.3角钢塔基础设计 (37)
5.4拉线塔基础设计 (41)
6、铁塔基础形式的应用建议 (42)
附录A 地基岩土的分类及工程特性指标 (44)
前言
本技术要求依据相关国家标准和行业标准,结合中国铁塔股份有限公司(以下简称为“公司”)建设实际情况,提出了公司在铁塔地基基础建设上的技术要求,将为公司铁塔地基基础建设提供技术依据。
本技术要求主要对铁塔地基基础设计及标准铁塔基础形式选择与使用作出规定和要求。
本技术要求由中国铁塔股份有限公司负责解释、监督执行。
本技术要求主编单位:中国铁塔股份有限公司、同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司。
1.0.1为了使公司铁塔地基基础建设做到安全适用、技术先进、经济合理、确保
质量,制定本技术要求。
1.0.2本技术要求适用于公司新建铁塔地基基础建设。
1.0.3在执行本技术要求与国家标准及行业规范有矛盾时,应以国家标准及行业
规范为准。
1.0.4在进行铁塔地基基础建设时,凡本技术要求未作出规定的,尚应符合现行
国家标准及相关行业标准的有关规定。
1.0.5铁塔地基基础建设应综合考虑基础设计及施工及建成后的环境影响问题。
1.0.6下列国家标准及行业规范对于本技术要求的应用必不可少。
凡是注日期的,
仅注日期的版本适用于本技术要求,凡是不注日期的,其最新版本适用于本技术要求。
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2006
《地基基础设计规范》GB50007-2011
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《高耸结构设计规范》GB50135-2006
《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》YD/T5131-2005
《钢结构单管通信塔技术规程》CECS236:2008
《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》GB 50689-2011
2.0.1地基ground,foundation soils
支撑通信铁塔基础的土体或岩体。
2.0.2基础 foundation
将通信铁塔结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
2.0.3地基变形允许值allowable subsoil deformation
为保证通信铁塔正常使用而确定的变形控制值。
2.0.4 地基处理 ground treatment,ground improvement
为提高地基承载力,或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施。
2.0.5 扩展基础 spread foundation
为扩散通信铁塔结构传来的荷载,使作用在基底的压应力满足地基承载力的设计要求,且基础内部的应力满足材料强度的设计要求,通过向侧边扩展一定面积的基础。
2.0.6桩基础pile foundation
由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。
2.0.7基桩foundation pile
桩基础中的单桩。
3基本规定
3.0.1 铁塔地基基础正常使用时,应能承受上部铁塔结构所传递的可能出现的各种作用效应;在正常使用时应具有良好的工作性能,应能够满足客户正常的通信要求,并且便于维护;在设计规定的偶然事件发生时及发生后,应仍能保持必须的整体稳定性;在满足安全适用、经济合理的前提下,应考虑技术先进和保护环境。
3.0.2铁塔地基基础设计前应委托有资质的勘察单位进行岩土工程勘察。
铁塔地基基础设计应委托有资质的设计单位设计。
3.0.3未经技术鉴定或设计许可,不得擅自改变上部铁塔的用途和使用环境,以避免由此对于地基基础所产生的不利影响。
4铁塔地基基础技术一般要求
4.1一般规定
4.1.1有埋深铁塔地基基础的设计基准期为50年,设计使用年限为50年,结构安全等级为二级,设计等级为丙级,有特殊要求的基站可根据使用要求及现行相关国家标准另行确定。
无埋深预制基础基站应根据相应规范另行确定。
4.1.2铁塔的基础选型应根据建设场地岩土工程勘察资料、铁塔的结构形式、周围环境条件和材料情况与施工条件等因素,通过技术经济比较、综合分析、精心设计。
4.1.3铁塔采用扩展基础形式时,基础底面允许部分脱开地基土的面积应不大于底面全面积的1/4。
4.1.4 铁塔地基基础设计时,所采用的作用效应与相应的抗力限值应符合下列规定:
1按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合;相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
2计算地基变形时,传至基础底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的准永久组合,当风玫瑰图严重偏心时,取风的频遇值组合,不应计入地震作用。
3计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗拔稳定时,作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合,但其分项系数均为1.0。
4在确定基础或桩基承台高度、挡土墙截面厚度、计算基础或挡土墙内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的作用效应组合和相应的基底反力,应按承载能力极限状态下作用的基本组合,采用相应的分项系数;验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态下作用的标准组合并考虑长期作用的影响进行计算。
4.1.5对于满足以下条件的通信铁塔地基基础,可不做地基变形计算。
表4.1.5无需验算地基变形的通信塔
地基主要受力层状况地基承载力特征值
ak
f
(kPa)
60≤
ak
f
<80
80≤
ak
f
<100 各土层坡度(%) ≤5 ≤5
结构类型通信塔高度(m) <40 <60 钢桅杆高度(m) <50 <60
如有下列情况之一时,仍应作地基变形验算:
(1)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;
(2)软弱地基上相邻建筑距离近,可能发生倾斜时。
4.2地基计算
4.2.1基础埋置深度
1、)有埋深基础
铁塔基础的埋置深度应根据基础的类型和构造、作用在基础上的荷载大小和性质、工程地质和水文地质条件等确定;在满足地基承载力、变形和稳定的
前提下,宜浅埋。
存在湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土的地基基础尚应满足相关规范的要求。
2、)无埋深预制基础
无埋深预制基础应建造在有可靠持力层的地基上,当无持力层时应根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012的相关措施予以地基处理。
4.2.2 地基承载力计算
1 地基承载力的计算应符合下列要求:(是否考虑抗震) 1、) 当轴心荷载作用时
(4.2.2-1) 式中 —— 相应于作用的标准组合时,基础底面的平均压力值(kPa ); —— 修正后的地基承载力特征值,应按现行国家标准《建筑地基
基础设计规范》GB 50007的规定采用。
2、) 当偏心荷载作用时,除应符合公式(4.2.2-1)的要求外,尚应满足下式要求:
(4.2.2-2) 式中 —— 相应于作用的标准组合时,基础底面边缘的最大压力值
(kPa )。
2 当基础承受轴心荷载和在核心区内承受偏心荷载时,验算地基承载力的基础底面压力可按下列公式计算: 1、) 矩形基础承受轴心荷载时: (4.2.2-3) 式中 —— 相应于作用的标准组合时,上部结构传至基础的竖向力值
(kN);
—— 基础自重和基础上的土重标准值(kN); —— 基础底面面积(m 2)。
a k f p ≤k p a f a kmax 21f .p ≤kmax p A
G F p k
k k +=
k F k G A
2、) 当矩形基础承受双向偏心荷载时:
(4.2.2-4)
(4.2.2-5)
式中 —— 相应于作用的标准组合时,上部结构传至基础对
轴的力矩值(kN ·m);
—— 矩形基础底面对 轴的抵抗矩(m 3)。
3 当矩形基础承受双向偏心荷载时,且基础脱开基底面积不大于全部面积的1/4时,验算地基承载力的基础底面压力可按下列公式确定:(是否列单向偏心)
y
x k
k k a a G F p 3max +=
(4.2.2-6)
0.125x y a a bl ≥ (4.2.2-7)
式中 x a —— 合力作用点至x e 一侧基础边缘的距离(m ),按2
x b
e -计算;
y a —— 合力作用点至y e 一侧基础边缘的距离(m ),按2y l
e -计算;
x e —— x 方向的偏心距(m ),按
kx
k k
M F G +计算;
y e —— y 方向的偏心距(m ),按
ky k k
M F G +计算;
注:当基础脱开地基土的面积不大于全部面积的1/4,且满足4.2.2-2式规定时,可不验算基础的倾覆。
y
ky x
kx k k kmax W M
W M A
G F p +++=y
ky x
kx k k kmin W M
W M A
G F p --+=ky kx M M 、y x 、y x W W 、y x 、图 4.2.2 在双向偏心荷载作用下,矩形基础底面部分脱开时的基底压力
4.2.3地基稳定性计算
处于山坡地的铁塔应按现行标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011的相关规定进行地基稳定性计算。
4.2.4液化土地基措施
对于地面下存在饱和砂土、饱和粉土的铁塔基础,除6 度外,应进行液化判别;存在液化士层的地基,应根据抗震设防烈度、抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。
具体措施应符合现行标准《构筑物抗震设计规范》GB50191-2012的相关规定。
4.3扩展基础计算
4.3. 1扩展基础的计算应符合下列规定:
1、对柱下扩展基础,当冲切破坏锥体落在基础底面以内时,应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力;
2、对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下扩展基础,应验算柱与基础交接处的基础受剪切承载力;
3、基础底板的配筋,应按抗弯计算确定;
4、当基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时,尚应验算柱下基础顶面的局部受压承载力
4.3. 2柱下扩展基础的受冲切承载力应按下列公式验算:
F l≤0.7βhp f t a m h0 (4.3.2-1)
a m =(a t+a b)/2 (4.3.2-2)
F l= p j A l (4.3.2-3)
式中:βhp——受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,βhp取
1.0;当h大于等于2000mm时,βhp取0.9,其间按线性内插法取用;
f t——混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa);
h0——基础冲切破坏锥体的有效高度(m);
a m——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m);
——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长(m),当计算柱与基础a
t
交接处的受冲切承载力时,取柱宽;当计算基础变阶处的受冲切承
载力时,取上阶宽;
a b——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长
(m),当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内(图 4.3.2a、b),
计算柱与基础交接处的受冲切承载力时,取柱宽加两倍基础有效高
度;当计算基础变阶处的受冲切承载力时,取上阶宽加两倍该处的
基础有效高度;
p j——扣除基础自重及其上土重后相应于作用的基本组合时的地基土单位面积净反力(kPa),对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土
单位面积净反力;
A l——冲切验算时取用的部分基底面积(m2)(图4.3.2a、b中的阴影面
积ABCDEF);
F l——相应于作用的基本组合时作用在A l上的地基土净反力设计值(kPa)。
(a)柱与基础交接处(b)基础变阶处
图4.3.2 计算阶形基础的受冲切承载力截面位置
1-冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面;2-冲切破坏锥体的底面线
4.3.3 当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,应按下列公式验算柱与基础交接处截面受剪承载力:
V s≤ 0.7βhs f t A0(4.3.3-1)
βhs = (800/h 0)1/4 (4.3.3-2)
式中:V s ——柱与基础交接处的剪力设计值(kN ),图4.3.3中的阴影面积乘以
基底平均净反力;
βhs ——受剪切承载力截面高度影响系数,当h 0<800mm 时,取h 0=800mm ;
当h 0>2000mm 时,取h 0=2000mm ;
A 0——验算截面处基础的有效截面面积(m 2)。
当验算截面为阶形或锥形
时,可将其截面折算成矩形截面,截面的折算宽度和截面的有效高
度按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011附录U 计算。
(a )柱与基础交接处 (b )基础变阶处
图4.3.3 验算阶形基础受剪切承载力示意图
4.3.4 计算矩形扩展基础强度时,应根据上部结构传来的承载能力极限状态下作用的基本组合,重新计算基底反力分布;基底压力可按下列规定采用: 1 坡形顶面的扩展基础(图4.3.4)
计算任一截面x x -的内力时,可采用按下式求得的基底均布荷载设计值p : max 2
x p p p += (4.3.4-1) 式中 p —— 基底均布荷载(kPa );
max p ——扣除基础自重及其上土重后相应于作用基本组合时的基底边
缘最大压力(kPa );
x p ——扣除基础自重及其上土重后相应于作用的基本组合时计算截
面x x -处的基底压力(kPa )。
图4.3.4坡形顶面扩展基础的荷载计算
2扩展基础(独立基础整体和圆环形基础局部)在承受拔力时均应进行底板抗拔强度计算,按计算在底板上表面配负弯矩钢筋,并应满足最小配筋率要求。
可按下式求得基础上表面均布荷载设计值p :
G p A
= (4.3.4-2) 式中G —— 考虑作用分项系数的基础自重及抗拔角范围内覆土重,抗拔角
应按4.6.3条的规定采用, 1.35γ=;
A —— 基础底板的面积(m 2)。
4.3.5 基础底板配筋除满足计算和最小配筋率要求外,尚应符合第4.3.6条的构造要求。
计算最小配筋率时,对阶形或锥形基础截面,可将其截面折算成矩形截面,截面的折算宽度和截面的有效高度,按《建筑地基基础设计规范》附录U 计算。
基础底板钢筋可按式﹙4.3.5﹚计算:
0.9s y M A f h = (4.3.5) 4.3.6扩展基础的构造,应符合下列规定:
1 锥形基础的边缘高度不宜小于200mm ,且两个方向的坡度不宜大于1:3;阶梯形基础的每阶高度,宜为300mm ~500mm ;
2 垫层的厚度不宜小于70mm ,垫层混凝土强度等级不宜低于C10;
M x x P max
x P max P N M 11222P N x x
1
P
3 扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%,底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm ,间距不宜大于200mm ,也不宜小于100mm 。
当有垫层时钢筋保护层的厚度不应小于40mm ;无垫层时不应小于70mm ;
4 混凝土强度等级不应低于C20;
5 钢筋混凝土柱纵向受力钢筋在基础内的锚固长度(l a )应根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010有关规定确定;
6 当基础高度小于l a (l aE )时,纵向受力钢筋的锚固总长度除符合上述要求外,其最小直锚段的长度不应小于20d ,弯折段的长度不应小于150mm 。
4.4 桩基础计算
4.4.1桩顶作用效应计算
1 竖向力
轴心竖向力作用下
k k k F G N n
+=
(4.4.1-1) 偏心竖向力作用下
22yk i k k xk i ik j j M x F G M y N n y x +=±±∑∑ (4.4.1-2) 2 水平力
k ik H H n
= (4.4.1-3) 式中 k F ——荷载效应标准组合下,作用于承台顶面的竖向力;
k G ——桩基承台和承台上土自重标准值,对稳定的地下水位以下部
分应扣除水的浮力;
k N ——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平
均竖向力;
ik N ——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i 基桩或复合基桩
的竖向力;
xk M 、yk M ——荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群
形心的x 、y 主轴的力矩;
i x 、j x 、i y 、j y ——第i 、j 基桩或复合基桩至y 、x 轴的距离;
k H ——荷载效应标准组合下,作用于桩基承台底面的水平力;
ik H ——荷载效应标准组合下,作用于第i 基桩或复合基桩的水平
力;
n ——桩基中的桩数。
4.4.2 桩基竖向承载力计算
1 桩基荷载效应标准组合作用下竖向承载力计算应符合下列要求:(是否考虑抗震)
轴心竖向力作用下
k a N R ≤ (4.4.2-1)
偏心竖向力作用下除满足上式外,尚应满足下式的要求:
max 1.2k a N R ≤ (4.4.2-2) 式中 k N ——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均
竖向力;
max k N ——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力;
a R ——基桩竖向承载力特征值。
2 单桩竖向承载力特征值a R 应按下式确定:
1a uk R Q K
= (4.4.2-3) 式中 uk Q ——单桩竖向极限承载力标准值;
K ——安全系数,取K =2。
4.4.3 单桩竖向极限承载力
1 设计采用的单桩竖向极限承载力标准值:设计等级为丙级的桩基,可根据经验参数确定
2 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极限承载力标准值时,宜按下式估算:
uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑ (4.4.3-1)
式中 sik q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值,如无当地经验时,可按《建筑
桩基技术规范》JGJ94-2008表5.3.5-1取值,当存在液化土层时
尚应乘以土层液化折减系数;
pk q ——极限端阻力标准值,如无当地经验时,可按《建筑桩基技术规范》
JGJ94-2008表5.3.5-2取值。
3 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系,确定大直径桩单桩极限承载力标准值时,可按下式计算:
u k s k p k s i s i k i p Q Q Q u q l q A
ψψ=+=+∑ (4.4.3-2) 式中 sik q ——桩侧第i 层土极限侧阻力标准值,如无当地经验值时,可按《建筑
桩基技术规范》JGJ94-2008表5.3.5-1取值;
pk q ——桩径为800mm 的极限端阻力标准值,对于干作业挖孔(清底干净)
可采用深层载荷板试验确定;当不能进行深层载荷板试验时,可
按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表5.3.6-1取值;
si ψ、p ψ——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数,按《建筑桩基技术规范》
JGJ94-2008表5.3.6-2取值。
u ——桩身周长,
当人工挖孔桩桩周护壁为振捣密实的混凝土时,桩身周长可按护壁外直径计算。
4.4.4 单桩竖向抗拔极限承载力
1 承受拔力的桩基,应按下列公式基桩的抗拔承载力:(是否考虑群桩整体破坏)
/2k uk p N T G ≤+ (4.4.4-1)
式中 k N ——按荷载效应标准组合计算的基桩拔力;
uk T ——基桩的抗拔极限承载力标准值;
P G ——基桩自重,地下水位以下取浮重度。
2 基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算:
uk i sik i i T q u l λ=∑ (4.4.4-2)
式中 uk T ——基桩抗拔极限承载力标准值;
i u ——桩身周长,对于等直径桩取u d π=;
sik q ——桩侧表面第i 层土的抗压极限侧阻力标准值;
i λ——抗拔系数,可按表4.4.4取值。
表4.4.4 抗拔系数λ 土类
λ值 砂土
0.50~0.70 黏性土、粉土
0.70~0.80
注:桩长l 与桩径d 之比小于20时,λ取小值。
4.4.5桩基水平承载力与位移计算
1 基桩水平承载力应满足下式要求:
i k h H R ≤ (4.4.5-1)
式中 ik H ——在荷载效应标准组合下,作用于基桩i 桩顶处的水平力;
h R ——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值,对于单桩基础,可取
单桩的水平承载力特征值R ha 。
2 单桩的水平承载力特征值的确定:
当缺少单桩水平静载试验资料时,可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值:
00.75(1.2522)1m t N ha g M m t n f W N R f A αγζρνγ⎛⎫⋅=
+± ⎪⎝⎭
(4.4.5-2) 式中
α —— 桩的水平变形系数,按本规范第5.7.5条确定; h a R —— 单桩水平承载力特征值,±号根据桩顶竖向力性质确定,压力取“+”,
拉力取“-”;
m γ—— 桩截面模量塑性系数,圆形截面m γ=2,矩形截面m γ=1.75; t f —— 桩身混凝土抗拉强度设计值;
0W —— 桩身换算截面受拉边缘的截面模量,圆形截面为: ()02202132E g d W d d παρ⎡⎤=+-⎣⎦ 方形截面为:
()2200216
E g b W b b αρ⎡⎤=+-⎣⎦,其中d 为桩直径,0d 为扣除保护层厚度的桩直径;b 为方形截面边长,
0b 为扣除保护层厚度的桩截面宽度;E α为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值;
M v —— 桩身最大弯距系数,按表4.4.5-1取值,当单桩基础和单排桩基纵
向轴线与水平力方向相垂直时,按桩顶铰接考虑;
表4.4.5-1 桩顶(身)最大弯矩系数m ν和桩顶水平位移系数x ν 桩顶约束情况 桩的换算埋深
()h α M ν x ν 铰接、自由 4.0
3.5
3.0
2.8
2.6
2.4
0.768 0.750 0.703 0.675 0.639 0.601 2.441 2.502 2.727 2.905 3.163 3.526 固 接 4.0
3.5
3.0
2.8
2.6
2.4 0.926 0.934 0.967 0.990 1.018 1.045 0.940 0.970 1.028 1.055 1.079 1.095
注:1 铰接(自由)的M ν系桩身的最大弯矩系数,固接的M ν系桩顶的最大弯矩系数;
2 当4h α>时取 4.0h α=。
g ρ—— 桩身配筋率;
n A —— 桩身换算截面积,圆形截面为:
()2
114n E g d A παρ⎡⎤=+-⎣⎦; 方形截面为:()211n E g A b αρ⎡⎤=+-⎣⎦
N ζ—— 桩顶竖向力影响系数,竖向压力取0.5;竖向拉力取1.0;
N ——在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力(kN )。
3 当桩的水平承载力由水平位移控制,且缺少单桩水平静载试验资料时,可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值:
300.75ha a
x EI R x αν= (4.4.5-3) 式中 EI —— 桩身抗弯刚度,对于钢筋混凝土桩,00.85c EI E I =;其中0I 为
桩身换算截面惯性矩:圆形截面为000/2I W d =;矩形截面为
000/2I W b =;
0a x —— 桩顶允许水平位移;
x ν—— 桩顶水平位移系数,按表4.4.5-1取值,取值方法同M ν。
4 计算风载作用的桩基的水平位移时,按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008附录C 方法计算基桩内力和变位
5 桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数可按下列规定确定:
1、) 桩的水平变形系数()1/m α
05mb EI
α= (4.4.5-4) 式中 m —— 桩侧土水平抗力系数的比例系数;
0b —— 桩身的计算宽度(m);
圆形桩:当直径d ≤1m 时,()00.91.50.5b d =+;
当直径d >1m 时,()00.91b d =+;
方形桩:当边宽b ≤1m 时,0 1.50.5b b =+;
当边宽b >1m 时,01b b =+。
EI —— 桩身抗弯刚度,按第3条的规定计算;
2、)桩侧土水平抗力系数的比例系数m ,宜通过单桩水平静载试验确定,当无静载试验资料时,可按表4.4.5-2取值。
表4.4.5-2 地基土水平抗力系数的比例系数m 值 序号 地 基 土 类 别 预制桩、钢桩 灌 注 桩
m ()4/MN m
相应单桩在地面处水平位移(mm) m ()4/MN m 相应单桩在地面处水平位移(mm)
1 淤泥;淤泥质土;饱和湿陷性
黄土
2~4.5 10 2.5~6 6~12
2 流塑(L I >1)、软塑(0.75<L I ≤1)状黏性土;e>0.9粉土;松
散粉细砂;松散、稍密填土
4.5~6.0 10 6~14 4~8
3 可塑(0.25<L I ≤0.75)状黏性土、湿陷性黄土;e=0.75~0.9
粉土;中密填土;稍密细砂
6.0~10 10 14~35 3~6
4 硬塑(0<L I ≤0.25)、坚硬(L I ≤0)状黏性土、湿陷性黄土;
e<0.75粉土;中密的中粗砂;
密实老填土 10~22 10 35~100 2~5
5 中密、密实的砾砂、碎石类土 100~300 1.5~3 注:1 当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高(≥0.65%)时,m 值应适当降低;当预制桩的
水平向位移小于10mm 时,m 值可适当提高;
2 当水平荷载为长期或经常出现的荷载时,应将表列数值乘以0.4降低采用;
3 当地基为可液化土层时,应将表列数值乘以《建筑桩基技术规范》表5.3.12中相应的系数ψl 。
4.4.6承台计算
1 柱下独立桩基承台的正截面弯矩设计值可按下列规定计算:
多桩矩形承台弯矩计算截面取在柱边和承台变阶处(图4.4.6-1),可按下列公式计算:
x i i M N y =∑ (4.4.6-1)
y i i M N x =∑
(4.4.6-2)
图4.4.6-1 承台弯矩计算示意
式中 x M 、y M —— 分别为绕X 轴和绕Y 轴方向计算截面处的弯矩设计
值;
i x 、i y ——垂直Y 轴和X 轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离;
i N ——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下的第i 基桩
或复合基桩竖向反力设计值。
2 轴心竖向力作用下桩基承台受柱的冲切,可按下列规定计算:
1、) 冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成
的锥体,锥体斜面与承台底面之夹角不应小于45°(图4.4.6-2)。
2、)受柱冲切承载力可按下列公式计算:
00l hp m t F u f h ββ≤ (4.4.6-3)
l i F F Q =-∑ (4.4.6-4)
00.840.2
βλ=+ (4.4.6-5) 式中 l F ——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下作用于冲切破
坏锥体上的冲切力设计值;
t f —— 承台混凝土抗拉强度设计值;
hp β——承台受冲切承载力截面高度影响系数,当h ≤800mm 时βhp 取
1.0,h ≥2000mm 时,βhp 取0.9, 其间按线性内插法取值;
m u —— 承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长;
0h ——承台冲切破坏锥体的有效高度;
0β——柱冲切系数;
λ——冲跨比,00/a h λ=,0a 为柱边或承台变阶处到桩边水平距离;
当λ<0.25时,取λ=0.25;当λ>1.0时,取λ=1.0;
F ——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合作用下柱(墙)底
的竖向荷载设计值;
i
Q ∑——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下冲切破坏锥体内各基桩或复合基桩的反力设计值之和。
3、)对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算(图
4.4.6-2):
02()()l ox c oy oy c ox hp t F b a h a f h βββ⎡⎤≤+++⎣⎦ (4.4.6-6)
式中 0x β、0y β—— 由公式(4.5.6-5)求得,000/x x a h λ=,000/y y a h λ=;
0x λ、0y λ 均应满足0.25~1.0的要求;
c h 、c b —— 分别为x 、y 方向的柱截面的边长;
ox a 、oy a ——分别为x 、y 方向柱边离最近桩边的水平距离。
图4.4.6-2 柱对承台的冲切计算示意 4、) 对于柱下矩形独立阶形承台受上阶冲切的承载力可按下列公式计算(图4.4.6-2):
111111102()()l x y y x hp t F b a h a f h βββ⎡⎤≤+++⎣⎦ (4.4.6-7)
式中 1x β、1y β—— 由公式4.4.6-5求得,1110/x x a h λ=,1110
/y y a h λ=1x λ、1y λ 均应满足0.25~1.0的要求;
1h 、1b —— 分别为x 、y 方向承台上阶的边长;
1x a 、1y a ——分别为x 、y 方向承台上阶边离最近桩边的水平距离。
对于圆柱及圆桩,计算时应将其截面换算成方柱及方
桩,即取换算柱截面边长0.8c c b d =(c d 为圆柱直径),
换算桩截面边长0.8p b d =(d 为圆桩直径)。
3 对位于柱冲切破坏锥体以外的基桩, 四桩以上(含四桩)承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算(图4.4.6-3):
()1211110(/2)/2l x y y x hp t N c a c a f h βββ⎡⎤≤+++⎣⎦ (4.4.6-8) 110.560.2
x x βλ=+ (4.4.6-9) 110.560.2
y y βλ=+ (4.4.6-10)
(a )锥形承台; (b)阶形承台
图4.4.6-3 四桩以上(含四桩)承台角桩冲切计算示意
式中 l N ——不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合作用下角桩(含
复合基桩)反力设计值;
11,x y ββ——角桩冲切系数;。