关于两桩承台设计方法的探索

杨 颖 徐伽南

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)



关于两桩承台设计方法的探索

杨 颖 徐伽南

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

结合相关规范要求，分析了深受弯构件承载力计算公式及适用条件，并根据两桩承台的特点，从承台高度的确定与底部抗弯钢筋计算两方面，提出了较合理的两桩承台设计方法。

深受弯构件，两桩承台，承载力，钢筋

1 概述

新版(2008版)《桩基》5.9.7条：“对于柱下两桩承台，宜按深受弯构件(l0/h<5.0,l0=1.15ln,ln为两桩净距)计算受弯受剪承载力，不需要进行受冲切承载力计算。”而通常情况下，两桩承台跨高比l0/h<2，故而应按深梁计算，然而两桩承台与普通深梁又有不同，如截面宽度较大，支座宽度较大，承受集中荷载作用等，故而在实际设计过程中该如何确定承台高度及配筋，规范未作明确规定。本文通过分析深受弯构件及两桩承台特点提出了相应的设计方法。

2 深受弯构件

2.1 承载力计算

《混规》附录G：跨高比小于5的梁称为深受弯构件，跨高比小于2的简支梁及跨高比小于2.5的连续梁称为深梁；且简支深梁内力分析与普通梁相同。

ACI 318—05美混规，10.7.1深梁定义为：深梁是在一侧受载，另一侧支撑的构件，因此受压构件可以在荷载与支撑之间发展，并满足以下任何一个：

a.净跨ln等于或小于全部构件深度的四倍(即ln/h≤4);b.集中荷载区域在距支撑面两倍的构件深度范围内(即λ≤2)。

可见二者定义相差不大。现简约介绍《混规》附录G相应公式如下：

受弯承载力:

M≤fyAsz

(1)

z=αd(h0-0.5x)

(2)

(3)

其中，当截面受压区高度x<0.2h0时，取x=0.2h0。而根据CECS 39：92钢筋混凝土深梁设计规程(以下简称《深规》)深梁内力臂：

z=0.1(l0+5.5h)

(4)

可知二者有所不同，我们取l0/h=2，x=0.2h0，h0=0.9h，前者z=0.713h<后者z=0.75h。

受剪承载力:

(5)

破坏模式：剪压型破坏→斜压型破坏，混凝土在受剪承载力中所占比例增大。由公式可知随l0/h减小，水平分布钢筋抗剪能力大于竖向分布钢筋，当l0/h≤2时，竖向分布钢筋抗剪为0。但按此公式计算受剪承载力的前提是满足构造配筋要求即水平及竖向分布钢筋满足最小配筋率。

深梁中水平及竖向分布钢筋对受剪承载力的作用有限，当抗剪不足时，宜通过加大截面或提高混凝土强度提高承载力。

《深规》:

V≤0.12[1+22(ρ+ρsh)]fcbh

(6)

取ρ=0.2%；ρsh=0.2%；V=1.3ftbh，计算值偏小，随配筋率增大结果越接近。

一般要求不出现斜裂缝的钢筋混凝土深梁，应符合下列条件:

V≤0.5ftkbh0

(7)

满足此公式且配筋满足构造要求，可不进行抗剪承载力计算。《深规》:

(8)

二者对比可知，《混规》取《深规》的下限值，即《混规》取值相对较保守。

2.2 构造要求

《混规》附录G，单跨深梁和连续深梁的下部纵向钢筋宜均匀布置在梁下边缘以上0.2h的范围内且宜采用较小直径。

深梁在斜裂缝产生后将形成拉杆拱的传力机制，支座处底部钢筋拉力与跨中趋于一致，故而底部钢筋在支座处不应弯起或截断并应妥善锚固。对简支深梁，下部钢筋作水平弯折锚固，1.1la，水平段不小于0.45la，如图1，图2所示。

拉筋在端部加密是因为拱肋斜向压力较大时，可能发生沿深梁中面劈开的侧向劈裂型斜压破坏。《混规》中规定了深梁构造配筋如表1所示。

水平和竖向分布筋对受剪承载力作用虽然有限，但能限制斜裂缝的开展，直径间距越小作用越明显，同时也能抑制温度及收缩裂缝的出现。

3 两桩承台

3.1 承台高度的确定

表1 深梁中钢筋的最小配筋百分率 %

《桩基》规定，两桩承台宜按深受弯构件(一般为深梁)进行计算，但《桩基》规范中并没有相应的计算公式，故只能按《混规》附录G进行相应的计算，但由于两桩承台与普通深梁有所不同，如普通深梁宽度为200～500，而两桩承台宽度一般可达1 000以上，而且受力单一，一般仅承受上部集中荷载作用。

若完全按《混规》来计算，则应根据抗剪承载力公式(G.0.4-2)来确定承台高度，即考虑水平与竖向分布钢筋的抗剪作用；笔者认为按这一公式确定承台高度，则必须严格按照梁的概念来对待两桩承台，即计算受弯和受剪承载力，无需验算冲切，同时构造上也必须满足《混规》附录G的要求，由于承台截面面积较大，这样就会导致承台两侧的腰筋以及承台箍筋数量较多，而且腰筋一般只配置截面外侧，截面中间无腰筋，且腰筋不能像普通梁一样约束在混凝土柱中，这样配筋是否能充分发挥混凝土及水平筋和箍筋的抗剪作用，笔者认为存疑。故而笔者认为考虑到基础的重要性，在确定承台高度时，可按《桩基》式(5.9.10-1～3)确定，即不考虑水平筋与箍筋的抗剪，仅考虑混凝土自身的抗剪，同时考虑截面高度影响系数。

3.2 底部抗弯钢筋的计算

由于深梁在垂直裂缝以及斜裂缝出现后将形成拉杆拱的传力机制，故而与一般梁的受弯有所不同，式(1)～式(3)对受弯内力臂进行了折减，且规定了最小受压区高度即x<0.2h0时，取x=0.2h0；因一般情况下承台受压区计算高度x<0.2h0，所以按此公式计算的受弯面积比一般梁大，笔者认为合理。至于承台上部钢筋，可按构造需要，根据箍筋指数取值，直径可取12～16。

4 结语

通过以上总结分析，对于两桩承台的设计，本文得出如下结论：

1)按《桩基》抗剪承载力公式(5.9.10-1～3)确定承台高度。

2)按照式(1)～式(3)确定承台底部受弯钢筋并满足最小配筋率0.2%，同时尽量采用较小直径钢筋分两排布置。

3)满足《混规》附录G表G.0.12深梁竖向及水平分布钢筋最小配筋率要求；承台上部可配置直径12～16构造钢筋，根数根据箍筋指数确定。

4)应按梁的要求设置拉筋，因深梁要求支座端部拉筋加密，故可配置拉筋φ8(10)@400。

5)若承台设计采用平法标注，笔者认为至少应绘制一个剖面详图。

[1] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2] CECS 39:92，钢筋混凝土深梁设计规程[S].

[3] ACI 318M—05，美国混凝土结构建筑规范和注释[S].

[4] JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[5] 仇一颗,刘 霞,林 云.钢筋混凝土简支深梁压杆—拉杆模型试验对比分析[J].建筑结构，2012，42(1)：91-96.

[6] 陈廷国,杨国贤.钢筋混凝土简支深梁破坏形态的试验研究[J].大连理工大学学报，1990,30(2)：186-191.

On design methods for two-pile thick caps

Yang Ying Xu Jianan

(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310052,China)

Combining with related regulations, the paper analyzes the calculation formula and adoptability conditions for the loading capacity of deeply flexural moments, and points out the two-pile thick cap design methods from the identity of the thick cap height and bottom bend-resistance reinforcement calculation, according to the features of the two-pile thick cap.

deeply flexural member, two-pile thick cap, loading capacity, reinforcement

1009-6825(2016)10-0085-03

2016-01-26

杨 颖(1984- )，男，硕士，工程师; 徐伽南(1988- )，男，硕士，工程师

TU473.1

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