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中华人民共和国行业标准

水运工程桩基设计规范

JTS 147—7—2022

主编单位:中交第三航务工程勘察设计院有限公司

批准部门:中华人民共和国交通运输部

施行日期:2023年1月1日

人民交通出版社股份有限公司

2022·北京

交通运输部关于发布《水运工程桩基设计规范》的公告

2022年第65号

现发布《水运工程桩基设计规范》(以下简称《规范》)。《规范》为水运工程建设强制性行业标准,标准代码为 JTS 147—7—2022,自 2023 年 1 月 1 日起施行。

《港口工程桩式柔性靠船设施设计与施工技术规程》(JTJ 279—2005)、《港口工程后张法预应力混凝土大管桩设计与施工规程》(JTS 167—6—2011)、《水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程》(JTS 167—8—2013)同时废止。《码头结构设计规范》(JTS 167—2018)中的桩基设计部分与本规范不一致处,按本规范执行。

《规范》由交通运输部水运局负责管理和解释,实施过程中具体使用问题的咨询,由主编单位中交第三航务工程勘察设计院有限公司答复。《规范》文本可在交通运输部政府网站水路运输建设综合管理信息系统“水运工程行业标准”专栏(mwtis. mot. gov. cn/syportal/sybz)查询和下载。

本规范的第3.1.3条、第5.3.5条、第6.2.10条、第6.3.2条的黑体字部分为强制性条文，必须严格执行。

特此公告。

中华人民共和国交通运输部

2022年11月17日

制定说明 制定说明

桩基是水运工程的重要基础形式,其设计对于保障水运工程质量和安全具有重要作用。随着水运工程建设技术不断进步,新技术、新工艺、新设备和新材料广泛应用于工程实践,桩基设计技术水平不断提高,现有桩基设计行业标准尚未覆盖通航建筑物、航道整治建筑物、航标工程和船厂水工工程的桩基设计要求。为反映桩基工程设计的新技术,并统一水运工程桩基设计要求,由交通运输部水运局组织有关单位在《码头结构设计规范》(JTS 167—2018)中桩基部分的基础上,经深入调查分析和专题研究,总结和吸纳了我国近年来水运工程桩基设计的实践经验,经广泛征求有关单位和专家的意见,反复修改完善,制定本规范。

本规范共分 10 章和 11 个附录,并附条文说明。主要内容包括承载力和变位、预制混凝土桩结构、钢管桩结构、预制高强混凝土薄壁钢管桩结构、组合桩结构、灌注桩结构、嵌岩桩结构等。

本规范的第3.1.3条、第5.3.5条、第6.2.10条、第6.3.2条的黑体字部分为强制性条文，必须严格执行。

本规范主编单位为中交第三航务工程勘察设计院有限公司,参编单位为中交第一航务工程勘察设计院有限公司、中交第二航务工程勘察设计院有限公司、中交第三航务工程局有限公司、中船第九设计研究院工程有限公司、华设设计集团股份有限公司、浙江数智交院科技股份有限公司、中交上海三航科学研究院有限公司、大连理工大学。本规范编写人员分工如下:

1 总则: 曹称宇

2 术语: 曹称宇、孔友南、周国然、宣以飞、钮建定

3 基本规定: 曹称宇、金晓博、孔友南、钮建定、周国然、宣以飞、陆飞 王玉红、谢长文、范大林

4 承载力和变位: 曹称宇、宣以飞、孔友南、钮建定、周国然、贡金鑫、王玉红 陆飞、高加云

5 预制混凝土桩结构: 曹称宇、金晓博、孔友南、时蓓玲、王其标

6 钢管桩结构: 孔友南、曹称宇、王其标、金晓博

7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构: 周国然、王其标、曹称宇

8 组合桩结构: 王其标、金晓博、孔友南

9 灌注桩结构: 曹称宇、孔友南、宣以飞、陆飞

10 嵌岩桩结构: 周国然、曹称宇、时蓓玲

附录 A: 孔友南 曹称宇

附录 B: 曹称宇 周国然

附录 C: 时蓓玲 王其标

附录 D: 曹称宇 孔友南

附录 E: 曹称宇、时蓓玲、周国然

附录 F: 曹称宇

附录 G: 时蓓玲

附录 H: 时蓓玲

附录 J: 时蓓玲

附录K:孔友南

附录 L: 曹称宇

本规范于2021年5月26日通过部审,2022年11月17日发布,自2023年1月1日起实施。

本规范由交通运输部水运局负责管理和解释。各单位在执行过程中发现的问题和意见，请及时函告交通运输部水运局（地址：北京市建国门内大街11号，交通运输部水运局技术管理处，邮政编码：100736）和本规范管理组（地址：上海市徐汇区肇嘉浜路831号，中交第三航务工程勘察设计院有限公司，邮政编码200032），以便修订时参考。

目次

目次

1 总则 …… (1) 2 术语 …… (2) 3 基本规定 …… (4) 3.1 一般规定 …… (4) 3.2 桩的选型与布置 …… (5) 3.3 桩的耐久性设计 …… (7) 4 承载力和变位 …… (8) 4.1 一般规定 …… (8) 4.2 高桩结构桩的轴向承载力 …… (9) 4.3 低桩结构桩的轴向承载力验算 …… (20) 4.4 特殊条件下桩的轴向承载力验算 …… (20) 4.5 水平力作用下桩的计算 …… (22) 4.6 沉降 …… (24) 5 预制混凝土桩结构 …… (27) 5.1 计算 …… (27) 5.2 混凝土方桩的构造 …… (30) 5.3 预应力混凝土管桩的构造 …… (32) 6 钢管桩结构 …… (37) 6.1 材料 …… (37) 6.2 计算和构造 …… (38) 6.3 防腐蚀 …… (43) 7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构 …… (45) 7.1 一般规定 …… (45) 7.2 计算 …… (45) 7.3 构造 …… (48) 8 组合桩结构 …… (50) 9 灌注桩结构 …… (52) 9.1 计算 …… (52) 9.2 构造 …… (52) 10 嵌岩桩结构 …… (54) 10.1 一般规定 …… (54)

10.2 灌注型嵌岩桩的构造 …… (54) 10.3 预制型嵌岩桩的构造 …… (54) 附录A 桩的压屈计算长度的确定 …… (57) 附录B 嵌岩桩嵌岩形式示意图 …… (58) 附录C 超大直径钢管桩 …… (62) C.1 一般规定 …… (62) C.2 轴向承载力 …… (62) C.3 水平力作用下桩的计算 …… (63) C.4 构造 …… (63) 附录D 高桩承台桩基群桩折减系数 …… (64) 附录E 水平力作用下桩的计算 …… (65) E.1 m法 …… (65) E.2 P-Y曲线法 …… (67) 附录F 桩的吊点布置及吊运内力计算 …… (71) 附录G 常用预应力混凝土管桩型号、规格和力学性能 …… (75) 附录H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 …… (79) 附录J 常用预应力混凝土管桩正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表 …… (100) 附录K 吊耳板设计 …… (114) 附录L 本规范用词说明 …… (116) 引用标准名录 …… (117) 附加说明 本规范主编单位、参编单位、主要起草人、主要审查人、总校人员 和管理组人员名单 …… (118) 条文说明 …… (121)

1 总 则

1 总 则

1.0.1 为统一水运工程桩基设计的技术要求,做到技术先进、经济合理、安全可靠和耐久适用,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于新建、改建和扩建港口工程、通航建筑物、航道整治建筑物、航标工程和船厂水工工程等水运工程的桩基设计。

1.0.3 水运工程桩基设计,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1 桩基 Pile Foundation单桩基础或桩与承台共同组成的基础。

2.0.2 基桩 Foundation Pile桩基中的单桩。

2.0.3 打入桩 Driven Pile采用锤击、振动和静压等方法沉入岩土的桩。

2.0.4 后张法预应力混凝土管桩 Post Tensioned Prestress Concrete Cylinder Pile通过后张法将复合工艺制作的预制混凝土管节拼接而成的大直径管桩,简称大管桩。

2.0.5 先张法预应力混凝土管桩 Pretensioned Spun Concrete Pile由先张法整体制作的管桩,或通过拼接将先张法预应力混凝土预制管节连接形成的管桩。其中桩身混凝土强度等级不低于 C60 的简称 PC 管桩;桩身混凝土强度等级不低于 C80 的为先张法预应力高强混凝土管桩,简称 PHC 管桩。

2.0.6 预制高强混凝土薄壁钢管桩 Precast Thin-wall Steel and Spun Concrete Composite Pile在薄壁钢管内浇筑混凝土,经离心工艺成型的混凝土强度等级不低于C80的素混凝土或预应力混凝土,与薄壁钢管共同构成的复合管桩,简称TSC管桩。本规范所指TSC管桩的壁厚与钢管有效壁厚之比一般大于6。未配置受力钢筋的TSC管桩,简称TSC-C管桩。配置预应力钢筋的TSC管桩,简称TSC-P管桩。

2.0.7 组合桩 Composite Pile由两种不同桩型的预制桩连接而成的桩。

2.0.8 灌注桩 Cast-in-situ Pile现场成孔,安置钢筋笼并现场浇筑混凝土形成的桩。

2.0.9 后注浆灌注桩 Post Grouting for Cast-in-situ Pile通过预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆的灌注桩。

2.0.10 嵌岩桩 Rock-socketed Pile现场成孔,通过植入桩、现浇混凝土或锚杆锚固等方式将桩端与未风化岩、微风化基岩或中风化基岩连接而成的桩。

2.0.11 灌注型嵌岩桩 Cast-in-situ Pile Socketed in Rock现场成孔,安置钢筋笼并现场浇筑混凝土形成的嵌岩桩。

2.0.12 灌注型锚杆嵌岩桩 Cast-in-situ Pile Anchored in Rock采用锚杆锚入岩体使灌注桩桩身与基岩连接的桩。

2.0.13 预制型植入嵌岩桩 Precast Concrete Pile or Steel Pipe Pile Socketed in Rock2 术语预制混凝土桩或钢管桩桩身进入基岩锚固形成的桩。

2.0.14 预制型芯柱嵌岩桩 Precast Concrete Pile or Steel Pipe Pile with Plug Socketed in Rock预制混凝土桩或钢管桩通过芯柱与基岩锚固形成的桩。

2.0.15 预制型锚杆嵌岩桩 Precast Concrete Pile or Steel Pipe Pile Anchored in Rock 通过锚杆锚入岩体使预制混凝土桩或钢管桩与基岩相连形成的桩。

2.0.16 组合式嵌岩桩 Pile Socketed and Anchored in Rock通过桩身或芯柱嵌岩方式与锚杆嵌岩方式组合而形成的桩。

2.0.17 高桩结构 Piled Structure with High Rise Pilecap or Platform 桩基承台底面位于泥面以上的桩基结构。

2.0.18 低桩结构 Piled Structure with Buried Pilccap or Platform 桩基承台底面位于泥面以下的桩基结构。

2.0.19 减沉疏桩基础 Foundation with Settlement-reducing Piles 软土地基为了减少沉降而采用疏布摩擦桩的基础。

2.0.20 单桩轴向极限承载力 Ultimate Axial Bearing Capacity of A Single Pile单桩在轴向荷载作用下达到破坏状态前的最大荷载或出现不适于继续承载的变形时所对应的荷载。

2.0.21 极限桩侧摩阻力 Ultimate Pile Shaft Resistance 岩土对桩身侧表面的最大摩阻力。

2.0.22 极限桩端阻力 Ultimate Pile Tip Resistance 岩土对桩端的最大阻力。

2.0.23 负摩阻力 Negative Skin Friction桩周土沉降大于基桩沉降所引起的作用于桩侧表面的向下摩阻力。

3 基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 桩基设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。

3.1.2 桩基应进行承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。

3.1.3 桩基的承载能力极限状态设计应包括下列内容：

(1) 地基土对桩基的轴向承载力计算以及软弱下卧层承载力的验算；

(2) 桩基的水平承载能力计算；

(3) 桩身受压、受弯、受拉、受剪和受扭承载力计算；

(4) 桩身的压屈稳定验算等。

3.1.4 桩基的正常使用极限状态设计应包括下列内容：

(1) 混凝土桩的抗裂或限裂验算；

(2)桩基的变位和必要的沉降计算。

3.1.5 对可能同时作用于桩基的荷载,应按设计极限状态和设计状况进行组合,荷载组合应符合现行行业标准的有关规定。

3.1.6 桩基的承载力应分别按桩身结构强度、地基土对桩基的支承能力进行计算，并取其小值。

3.1.7 桩基设计应综合考虑下列因素：

(1) 工程地质与水文地质条件、施工技术条件、地区性经验和环境条件等;

(2) 上部结构类型、使用功能、荷载特征、岸坡、上部结构对桩的沉降和水平变位的限制要求；

(3) 岸坡变形、冲刷、淤积和土体沉降等因素。

3.1.8 桩基设计应考虑地基的整体稳定性,地基的整体稳定性验算应按照现行行业标准《水运工程地基设计规范》(JTS 147)执行。

3.1.9 进行岸坡整体稳定计算时,以承受竖向荷载或船舶、波浪、水流作用为主的桩,不宜计入桩的抗滑作用。

3.1.10 对先成桩后开挖的软土地基桩基设计,应提出开挖顺序和分层开挖深度等施工要求。

3.1.11 桩基后方需回填形成岸坡时,应考虑岸坡施工对桩的影响,合理确定成桩和岸坡形成的先后顺序。

3.1.12 静荷载试验的桩宜进行高应变动测。

3.1.13 打入桩桩基布置较密时,应对施工期基桩上浮等提出监测要求。3 基本规定

3.1.14 计算桩在使用期的内力时,应考虑施工期产生的在使用期仍然存在的内力。

3.1.15 施工期应按短暂状况对桩的内力进行验算,并应符合下列规定。

3.1.15.1 在进行施工期内力验算时,可根据实际情况考虑下列荷载:(1) 桩的吊运内力和锤击沉桩应力； (2)桩的自重力和浮托力；

(3) 施工期可能出现的水流力、波浪力和冰荷载；

(4) 上部结构安装过程中可能出现的偏心荷载等。

3.1.15.2 对桩顶尚未固定的桩,应按悬臂结构进行验算。

3.1.16 桩在吊运时,桩的重力应乘以动力系数 \(\alpha\) 。起吊和水平吊运时 \(\alpha\) 宜取 1.3, 吊立过程中 \(\alpha\) 宜取 1.1。

3.1.17 在验算桩的压屈稳定性和正截面承载力时,桩的压屈计算长度可按附录 A 确定。

3.1.18 预制桩不宜水上接桩。

3.1.19 冰冻地区应考虑冻胀对桩的影响。

3.1.20 船闸桩基按本规范设计时,其上部结构的设计也应采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。

3.1.21 与基桩连接的桩帽、承台等结构设计应符合相应结构设计规范的规定。

3.1.22 桩基设计应具备下列资料：

(1) 结构使用要求；

(2) 水文、气象、地形、工程环境和冲淤等资料；

(3) 工程地质、地震和水文地质报告及评价；

(4) 荷载试验或试沉桩资料；

(5)有碍沉桩或成孔的障碍物的探测报告；

(6) 主要施工机具、设备等施工条件资料。

3.2 桩的选型与布置

3.2.1 水运工程基桩可按成桩工艺分为打入桩、灌注桩和嵌岩桩三类,各类桩可按下列方法分为不同的形式。

3.2.1.1 打入桩可分为钢筋混凝土桩、预应力混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管桩、预制高强混凝土薄壁钢管桩和组合桩等。 3.2.1.2 灌注桩可按成孔方法分为钻孔灌注桩、冲孔灌注桩和挖孔灌注桩等。 3.2.1.3 嵌岩桩可按成桩方法、结构组成和嵌岩形式等分为灌注型嵌岩桩、灌注型锚杆嵌岩桩、预制型植入嵌岩桩、预制型芯柱嵌岩桩、预制型锚杆嵌岩桩和组合式嵌岩桩等，示意图可参见附录 B。

3.2.2 桩的形式应根据使用要求、水文条件、地质条件、施工条件、环境条件和耐久性要求等因素,按安全适用、经济合理的原则选用。

3.2.3 水上工程宜采用打入桩。打入桩按抗弯要求选型时，可按下列情况选用。

3.2.3.1 抗弯要求不高时,可选用预应力混凝土方桩、预制钢筋混凝土方桩或其他截面形式的预制钢筋混凝土桩。 3.2.3.2 抗弯要求较高、沉桩贯入难度不大时，宜采用预应力混凝土管桩。 3.2.3.3 抗弯要求高、沉桩贯入难度大时，宜采用钢管桩、预制高强混凝土薄壁钢管桩或组合桩。 3.2.3.4 当抗弯要求高或水深较大,可采用桩径大于或等于3m的超大直径钢管桩。

3.2.4 下列情况宜采用灌注桩：

(1) 地质条件复杂、岩面起伏较大或地下障碍物较多, 打入桩难以下沉时;

(2)锤击沉桩时,岸坡稳定性不足或附近有重要建筑物;

(3) 施工条件限制, 桩数较少、水域狭窄或水深不足, 水上沉桩设备无法使用时;

(4)需避免挤土影响时。

3.2.5 岩面以上无覆盖层或覆盖层较薄时,宜采用嵌岩桩。嵌岩桩可按下列情况选型。

3.2.5.1 桩在岩面处抗弯要求较高时,可采用灌注型嵌岩桩或预制型植入嵌岩桩。 3.2.5.2 桩主要承受轴向压力时,可采用灌注型嵌岩桩、预制型植入嵌岩桩或预制型芯柱嵌岩桩。 3.2.5.3 桩主要承受轴向上拔力时，可采用灌注型锚杆嵌岩桩或预制型锚杆嵌岩桩。 3.2.5.4 当在岩面处抗弯和抗拔要求均较高时,可采用组合式类型。 3.2.5.5 承受较大扭矩的预制型嵌岩桩宜采用钢管桩、预应力混凝土管桩或 TSC 管桩嵌岩。

3.2.6 打入桩、灌注桩和嵌岩桩均可采用直桩或斜桩，桩的斜度除应考虑受力要求外，尚应考虑地质、水深、水文和施工设备等条件。

3.2.7 灌注桩可采取后注浆工艺提高桩的承载力和减小沉降。

3.2.8 岩溶地区的桩基设计应符合下列规定。

3.2.8.1 覆盖层厚度较小的岩溶地区的桩基宜采用钻孔桩或冲孔桩。 3.2.8.2 基桩支承在溶洞顶板时应验算溶洞顶板的承载能力。

3.2.9 桩的布置应综合考虑荷载情况、地质情况、上部结构使用要求、桩的受力情况和施工条件等因素。

3.2.10 打入桩中心距不宜小于3倍桩径或边长；灌注桩中心距不宜小于2.5倍桩径；嵌岩桩的中心距不宜小于2倍桩径，采用冲孔工艺时不宜小于3倍桩径。锚拉式船坞底板下桩的间距不宜小于6倍桩径。

3.2.11 船坞、船闸、护岸等工程中的低桩结构基桩宜采用直桩，水平力较大时可采用斜桩。

3.2.12 船坞、船闸底板分块时,同一块底板下桩基持力层宜保持一致;不同块底板下的桩基可选择不同持力层,各分块最终沉降量不应相差过大。

3.2.13 船坞、船闸等抗浮不满足要求时，可采用抗拔桩。

3.2.14 软土地基上低桩承台式坞墙、坞口下宜布置直桩，桩在水平力作用下的计算可考虑坞室底板顶撑效应。3 基本规定

3.2.15 泥面上桩长较大的船台滑道桩基布置,不宜为单排桩形式,侧向水平力较大时宜设置斜桩。

3.2.16 挡土墙与下部基桩相连按桩基承台设计时,应考虑墙后超载土压力对桩基的作用。

3.3 桩的耐久性设计

3.3.1 基桩应根据其设计使用年限、环境条件、施工方式和结构特性等进行耐久性设计，并应符合现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)、《水运工程结构防腐蚀施工规范》(JTS/T 209)的有关规定。

3.3.2 海水环境下的预制混凝土桩，位于水位变动区和浪溅区的部位宜采取防腐蚀措施。预制混凝土桩管节接缝处或桩身焊接部位应进行耐久性设计。

3.3.3 受冻融影响的基桩应考虑桩体冻胀、冰凌磨损和撞损等影响。

3.3.4 海港工程中预应力混凝土管桩设计使用年限为50年、75年、100年时，桩身混凝土耐久性控制指标与推荐桩型应满足表3.3.4的要求；当设计使用年限大于50年时，还应根据耐久性计算结果选用附加防腐蚀措施。

表 3.3.4 不同设计使用年限预应力混凝土管桩的耐久性控制指标与推荐桩型

设计使用年限管桩混凝土耐久性控制指标推荐桩型
大管桩PHC 管桩
50 年 直径 直径
75 年 直径
100 年 直径

注：①电通量 Q 测试试样龄期为 56 天，试验方法按现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(CB/T 50082)进行；

②氯离子扩散系数 \(D_{\gamma}\) 测试试样龄期为 56 天，试验方法按现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082)进行；

③表中规定的耐久性控制指标应按试模成型、随桩同条件养护的留样混凝土试块测试，必要时应试制少配筋管节并切割制作混凝土试块进行耐久性指标测试。

4 承载力和变位

4.1 一般规定

4.1.1 桩基设计中, 直桩间的中心距大于或等于表4.1.1 规定时可按单桩计算, 小于表 4.1.1 的规定时, 应按群桩计算。

表 4.1.1 按单桩计算承载力的直桩间最小桩距

桩的类型轴向承载桩水平承载桩
打入桩、灌注桩中心距6d,或中心距3d~6d且桩端进入良好持力层沿水平力作用方向桩与桩的中心距6d~8d,砂土、桩径较大时取较小值,黏性土、桩径较小时取较大值
嵌岩桩以嵌岩段承受轴向力为主时,中心距2d;考虑覆盖层段承受较大轴向力时,中心距3d以嵌岩段承受水平力为主时,沿水平力作用方向,中心距2d;以覆盖层段承受水平力为主时,中心距6d~8d,砂土、桩径较大时取较小值,黏性土、桩径较小时取较大值

注：①d 为圆桩直径或方桩边长；
②同类土质中，打入桩取较大值，灌注桩取较小值；

③全风化岩和强风化岩中的最小桩距宜根据试验确定,不做试验时可按砂土确定.

4.1.2 打入桩和灌注桩宜选择中密或密实砂层、硬黏性土层、碎石类土或风化岩层等良好土层作为桩端持力层，桩端位置的确定应符合下列规定。

4.1.2.1 桩端进入持力层的深度宜满足下列要求：(1) 黏性土和粉土, 不小于 2.0 倍桩径或边长; (2) 中等密实砂土, 不小于 1.5 倍桩径或边长;

(3) 密实砂土和碎石类土, 不小于 1.0 倍桩径或边长;

(4)风化岩,根据其力学性能确定进入深度;灌注桩进入强风化岩不小于1.5倍桩径。

4.1.2.2 桩端以下4倍桩径或边长范围内存在软弱土层时,应考虑冲剪破坏的可能性,验算下卧层承载力。 4.1.2.3 确定打入桩进入硬土层的深度时,应根据类似工程经验考虑桩的可沉性,并进行试沉桩。锤击沉桩应考虑桩锤性能、桩身强度和桩的人土深度等因素。

4.1.3 嵌岩桩宜嵌入未风化岩或微风化岩中,经论证也可嵌入中风化岩。入岩深度的确定应符合下列规定。

4.1.3.1 桩的嵌岩深度应同时满足承受轴向力和水平力的要求。 4.1.3.2 嵌岩深度的起算面应考虑岩面斜度的不利影响。4 承载力和变位 4.1.3.3 嵌岩桩桩端以下一定深度范围内存在溶洞、溶沟和溶槽等不利因素，以及桩身穿越多层溶洞时，嵌岩深度应根据现场情况经综合论证后确定。

4.1.4 桩基设计应采取下列减少不均匀沉降对上部结构不利影响的措施。

4.1.4.1 同一承台的基桩，桩端宜处于同一土层，且桩端高程宜接近。 4.1.4.2 同一承台的基桩,不宜以软硬程度相差过大的土层作为持力层。 4.1.4.3 同一结构同时采用嵌岩桩和非嵌岩桩时,应进行论证并采取必要的结构措施。

4.1.5 对于进入泥质砂岩等极易风化或遇水软化的软质岩的灌注桩，成孔和浇筑间歇时间应根据岩石遇水变化的特性提出要求，基桩的承载力宜根据试桩确定。

4.1.6 采用桩径大于或等于3m的超大直径钢管桩时,应按附录C的有关规定设计;桩径大于2m且小于3m时,宜通过研究论证或试验确定有关参数。

4.2 高桩结构桩的轴向承载力

4.2.1 单桩轴向承载力除下列情况外应根据静荷载试验确定：

(1) 当附近工程有试桩资料, 且施工工艺相同, 地质条件相近时;

(2) 建筑物中桩数较少或桩承载力对结构安全影响较小, 并经技术论证可行时;

(3)有其他可靠的替代试验方法时。

4.2.2 当进行静荷载试桩时,单桩轴向承载力设计值应按下式计算:

\[ Q_{\mathrm{d}} = \frac{Q_{\mathrm{k}}}{\gamma_{\mathrm{R}}}\qquad{\color{white}(4.2.2)}Q _ {\mathrm{d}} = \frac {Q _ {\mathrm{k}}}{\gamma_ {\mathrm{R}}}\qquad{\color{white}(4.2.2)} \]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向承载力设计值(kN);

\(Q_{k}\) ——单桩轴向极限承载力标准值(kN)，当试桩数量 \(n\geqslant2\) ，且各桩的极限承载力最大值与最小值之比值小于或等于1.3时，取其平均值作为单桩轴向极限承载力标准值，其比值大于1.3时，经分析确定；

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值；

表

4.2.2 单桩轴向承载力抗力分项系数

桩的类型静载试验法 经验参数法
打入桩1.30~1.40 取1.45~1.55
灌注桩1.50~1.60 取1.55~1.65
嵌岩桩抗压1.60~1.70覆盖层 预制型1.45~1.55
灌注型1.55~1.65
嵌岩段 1.70~1.80
抗拔1.80~2.00桩身嵌岩见第4.2.7条;锚杆嵌岩见第4.2.9条~第4.2.12条

注：①抗压桩当地质情况复杂或永久作用所占比重较大时取大值，反之取小值；抗拔桩地质情况复杂或永久作用所占比重较小时取大值，反之取小值；

②采用表中经验参数法的分项系数时,应采用本规范建议的计算公式及相应的参数计算承载力标准值;

③ \(\gamma_{\mathrm{cs}}\) 为覆盖层单桩轴向抗压承载力抗力分项系数， \(\gamma_{\mathrm{cH}}\) 为嵌岩段单桩轴向抗压承载力抗力分项系数..

4.2.3 当不进行静荷载试桩时,单桩轴向承载力设计值可根据具体情况采用承载力经验参数法等方法确定。

4.2.4 按承载力经验参数法确定单桩轴向承载力时,应根据桩的类型按下列方法计算。

4.2.4.1 桩身实心或桩端封闭的打入桩单桩轴向抗压承载力设计值可按下式计算：

\[Q _ {\mathrm{d}} = \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{R}}} \left(U \sum q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + q _ {\mathrm{R}} A\right)\tag{4.2.4-1}\]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值;

U——桩身截面周长(m);

\(q_{fi}\) ——单桩第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-1取值；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(m);

\(q_{it}\) ——单桩单位面积极限桩端阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-2取值；

A——桩身截面面积 \(\left(\mathrm{m}^{2}\right)\) ；

表 4.2.4-1 打入桩单位面积极限桩侧摩阻力标准值 \({q}_{\mathrm{r}}\left( \mathrm{kPa}\right)\)

土的名称土的状态计算点深度(m)
0~22~44~66~88~1010~1313~1616~19
淤泥 2~44~66~88~1010~1212~1414~1616~18
黏土 4~76~99~1211~1413~1615~1817~2018~21
11~1414~1718~2121~2423~2626~2930~3333~36
26~3430~3833~4136~4440~4843~5147~5551~59
30~3934~4338~4741~5045~5448~5753~6257~66
42~5146~5550~5954~6358~6761~7066~7571~80
粉质黏土 10~1213~1516~1819~2121~2323~2526~2828~30
22~2525~2828~3131~3433~3636~3939~4241~44
30~3734~4137~4440~4743~5046~5350~5754~61
40~4844~5247~5551~5954~6257~6562~7066~74
47~5551~5955~6359~6762~7066~7471~7975~83
粉土 21~2724~3027~3330~3633~3935~4139~4543~49
25~3328~3631~3934~4236~4439~4741~4944~52
34~4237~4541~4944~5246~5449~5752~6055~63
43~5147~5550~5854~6257~6560~6864~7268~76
细砂、粉砂稍密25~3328~3631~3934~4236~4439~4741~4944~52
中密34~4237~4541~4944~5246~5449~5752~6055~63
密实43~5147~5550~5854~6257~6560~6864~7268~76
中粗砂N>3055~6560~7064~7468~7872~8276~8682~9287~97

4 承载力和变位 续表4.2.4-1

土的名称土的状态计算点深度(m)
19~2222~2626~3030~3535~4040~4545~5050以上
淤泥 18~2018~2018~2018~2018~2018~2018~2018~20
黏土 20~2320~2320~2320~2320~2320~2320~2320~23
34~3638~4139~4243~4643~4643~4643~4643~46
44~4756~6458~6662~7064~7164~7164~7164~71
59~6363~7265~7469~7873~8173~8173~8173~81
75~8477~8679~8884~9388~9788~9788~9788~97
粉质黏土 30~3230~3230~3230~3230~3230~3230~3230~32
43~4643~4643~4643~4643~4643~4643~4643~46
58~6559~6661~6864~7164~7164~7164~7164~71
69~7771~7973~8173~8173~8173~8173~8173~81
79~8781~8983~9188~9692~10092~10092~10092~100
粉土 45~5245~5345~5345~5345~5345~5345~5345~53
46~5446~5446~5446~5446~5446~5446~5446~54
57~6558~6659~6761~6961~6961~6961~6961~69
72~8073~8175~8379~8782~9085~9385~9385~93
细砂、粉砂稍密46~5446~5446~5446~5446~5446~5446~5446~54
中密57~6558~6659~6761~6961~6961~6961~6961~69
密实72~8073~8175~8379~8782~9085~9385~9385~93
中粗砂N>3092~10294~10497~107103~113108~118113~123118~128118~128

注：① \(I_{p}\) -土的塑性指数； \(I_{1}\) -土的液性指数；N-土的标准贯入击数；e-土的天然孔隙比；
②本表适用于以侧摩阻力为主的摩擦桩，对于以端阻力为主的端承桩应另行确定；
③有当地工程经验时宜按当地经验取值..

表 4.2.4-2 打入桩单位面积极限桩端阻力标准值 \(q_{R}\) (kPa)

土的名称土的状态计算点深度(m)
5~1010~1515~2020~2525~3030~35
黏土 50~150150~250250~350350~450450~550550~600
100~300300~500500~700700~900900~11001100~1200
300~500500~700700~950950~12001200~14001400~1500
500~700700~950950~12001200~14301430~16501650~1800
700~970970~12501250~15001500~17501750~20002000~2200
粉质黏土 100~250250~395395~500500~600600~725725~800
200~500500~790790~10001000~12001200~14501450~1600
400~700700~10501050~14001400~17501750~20502050~2200
600~10001000~13001300~16001600~19001900~22002500
800~13001300~18001800~22002200~25002500~28002800~3100

续表4.2.4-2

土的名称土的状态计算点深度(m)
5~1010~1515~2020~2525~3030~35
粉土 600~10001000~14001400~18001800~21502150~24002400~2650
720~11701170~16201620~20702070~23852385~27002700~2880
800~13601360~18401840~23202320~26802680~30003000~3200
1200~18401840~24002400~28802880~32803280~36003600~3840
细砂、粉砂稍密900~15301530~20702070~24302430~27902790~30603060
中密1350~20702070~27002700~30603060~34203420~36903690
密实1800~27002700~35103510~39603960~43204320~45904590
中粗砂N>302160~34203420~46804680~56255625~64806480~72007200~7785
土的名称土的状态计算点深度(m)
35~4040~4545~5050~55大于55
黏土 600~650650~700700~750750~775775
1200~13001300~14001400~15001500~15501550
1500~16001600~17501750~18501850~19001900
1800~19501950~21002100~22502250~23502350
2200~23002300~24502450~26002600~27002700
粉质黏土 800~875875~950950950950
1600~17501750~1900190019001900
22002200220022002200
25002500250025002500
31003100310031003100
粉土 26502650265026502650
28802880288028802880
32003200320032003200
38403840384038403840
细砂、粉砂稍密30603060306030603060
中密36903690369036903690
密实45904590459045904590
中粗砂N>307785~80008000~82008200~855085508550

注：① \(I_{p}\) -土的塑性指数； \(I_{1}\) -土的液性指数；N-土的标准贯入击数；e-土的天然孔隙比；
②未经充分论证并采取适当措施， \(I_{1}>1.0\) 的土层不宜作为永久结构的持力层；
③本表适用于以侧摩阻力为主的摩擦桩，对于以端阻力为主的端承桩应另行确定；
①有当地工程经验时宜按当地经验取值..

4.2.4.2 钢管桩、预制混凝土管桩、预制高强混凝土薄壁钢管桩单桩轴向抗压承载力设计值可按下式计算：

\[Q _ {\mathrm{d}} = \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{R}}} (U \sum q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + \eta q _ {\mathrm{R}} A)\tag{4.2.4-2}\]

4 承载力和变位

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值;

U——桩身截面外周长(m);

\(q_{fi}\) ——单桩第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-1取值；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(m);

\(\eta\) ——桩端承载力折减系数,可按地区经验取值,无当地经验值时,可按表4.2.4-3取值;

\(q_{R}\) ——单桩单位面积极限桩端阻力标准值(kPa)，如无当地经验值时，可按表4.2.4-2取值；

A——桩端外周范围内的断面总面积 \(\left(\mathrm{m}^{2}\right)\) ；

表 4.2.4-3 桩端承载力折减系数 \(\eta\)

桩型桩的外径(m)η取值说明
敞口钢管桩d<0.60入土深度大于20d,且桩端进入持力层的深度大于5d时,取1.00~0.80根据桩径、入土深度和持力层特性综合分析;入土深度较大,进入持力层深度较大,桩径较小时取大值,反之取小值
0.60≤d≤0.80入土深度大于或等于20d时取0.85~0.45
0.80入土深度大于20m或20d时取0.50~0.30入土深度大于20m或20d时取0.50~0.30
1.20入土深度大于25m时取0.35~0.20入土深度大于25m时取0.35~0.20
1.50入土深度小于25m时取0;入土深度大于或等于25m时取0.25~0入土深度小于25m时取0;入土深度大于或等于25m时取0.25~0
半敞口钢管桩—参照同条件的敞口钢管桩酌情增大持力层为黏性土时增大值不宜大于敞口时的20%；较密实砂性土增大值可适当增加
混凝土管桩、TSC桩d<0.80入土深度大于20d时取1.00根据桩径、入土深度和持力层特性综合分析;入土深度较大,进入持力层深度较大,桩径较小时取大值,反之取小值
0.80≤d<1.20入土深度大于20d或20m时取1.00~0.80
d=1.20入土深度大于20m时取0.85~0.75

注：①表层为淤泥时，考虑的人土深度应适当折减；
②有经验时可适当增减；
③若入土深度大于30d或30m，进入持力层深度大于5d，可分别认为入土深度较大和进入持力层深度较大；
①本表不适用于持力层为全风化和强风化岩层的情况；

⑤不符合上述条件的,应通过试验确定.

4.2.4.3 灌注桩单桩轴向抗压承载力设计值可按下式计算：

\[Q _ {\mathrm{d}} = \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{R}}} \big (U \sum \psi_ {\mathrm{si}} q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + \psi_ {\mathrm{p}} q _ {\mathrm{R}} A \big)\tag{4.2.4-3}\]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值;

U——桩身截面周长(m);

\(\psi_{si},\psi_{p}\) ——桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数,桩径不大于0.8m时,均取1.0,当桩径大于0.8m时,按表4.2.4-4取值;

\(q_{fi}\) ——单桩第i层土的单位面积极限侧摩阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-5取值；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(m);

\(q_{R}\) ——单桩单位面积极限桩端阻力标准值(kPa);无当地经验值时,可按表4.2.4-6取值;

A——桩端截面面积 \((\mathrm{m}^{2})\) ；

表 4.2.4-4 桩侧阻力尺寸效应系数 \({\psi }_{\mathrm{si}}\) 、端阻力尺寸效应系数 \({\psi }_{\mathrm{p}}\)

土类型黏性土、粉土砂土、碎石类土

注：①d为桩的直径(m)；
②有经验时可适当增大..

表 4.2.4-5 灌注桩单位面积极限桩侧摩阻力标准值 \({q}_{\mathrm{r}}\left( \mathrm{kPa}\right)\)

土的名称土的状态推荐值说明
淤泥 8~18土层深度0倍~2倍桩径或边长范围内的侧摩阻力不计
淤泥质土 12~23土层深度0倍~2倍桩径或边长范围内的侧摩阻力不计
黏性土 18~28土层深度0倍~2倍桩径或边长范围内的侧摩阻力不计
28~50—
50~65—
60~80—
65~95—
90~105—
粉土 20~40—
30~60—
55~80—
粉砂、细砂 20~40—
40~60—
55~80—

4 承载力和变位 续表4.2.4-5

土的名称土的状态推荐值说明
中砂 50~70—
70~94—
粗砂 70~98—
98~120—
砾砂 60~100—
112~130—
圆砾、角砾 130~150—
碎石、卵石 150~170—
全风化软质岩 80~100—
全风化硬质岩 120~140—
强风化软质岩 140~200—
强风化硬质岩 160~240—

注：① \(I_{1}\) -土的液性指数；e-土的天然孔隙比； \(I_{p}\) -土的塑性指数；N-土的标准贯入击数； \(N_{6.5}\) -重型圆锥动力触探击数；
②全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为饱和单轴抗压强度标准值 \(f_{ik}\leqslant30MPa\) 和 \(f_{ik}>30MPa\) 的岩石；
③有经验时可适当增减..

表 4.2.4-6 灌注桩单位面积极限桩端阻力标准值 \({q}_{\mathrm{R}}\left( \mathrm{kPa}\right)\)

土名称土的状态桩型
泥浆护壁钻(冲)孔桩泥面以下桩长 干作业钻孔桩泥面以下桩长
黏性土 150~250250~300300~450300~450200~400400~700700~950
350~450450~600600~750750~800500~700800~11001000~1600
800~900900~10001000~12001200~1400850~11001500~17001700~1900
1100~12001200~14001400~16001600~18001600~18002200~24002600~2800
粉土 300~500500~650650~750750~850800~12001200~14001400~1600
650~900750~950900~11001100~12001200~17001400~19001600~2100
粉砂 350~500450~600600~700650~750500~9501300~16001500~1700
600~750750~900900~11001100~1200900~10001700~19001700~1900
细砂 650~850900~12001200~15001500~18001200~16002000~24002400~2700
中砂850~10501100~15001500~19001900~21001800~24002800~38003600~4400
粗砂1500~18002100~24002400~26002600~28002900~36004000~46004600~5200
砾砂 1400~20002000~32003500~5000
角砾、圆砾 1800~22002200~36004000~5500
碎石、卵石 2000~30003000~40004500~6500

续表4.2.4-6

土名称土的状态桩型
泥浆护壁钻(冲)孔桩泥面以下桩长 干作业钻孔桩泥面以下桩长
全风化软质岩 1000~16001200~2000
全风化硬质岩 1200~20001400~2400
强风化软质岩 1400~22001600~2600
强风化硬质岩 1800~28002000~3000

① \(I_p\)-土的塑性指数；\(I_l\)-土的液性指数；\(N\)-土的标准贯入击数；\(e\)-土的天然孔隙比；\(N_{63.5}\)-重型圆锥动力触探击数；

②砂土和碎石类土中桩的极限端阻力取值,宜综合考虑土的密实度,桩端进入持力层的深度与桩径之比,土愈密实,深度与桩径之比愈大,取值可愈高;

③全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为饱和单轴抗压强度标准值 \(f_{ik}\leqslant30MPa\) 和 \(f_{ik}>30MPa\) 的岩石；

④ 有经验时可适当增减..

4.2.4.4 后注浆灌注桩单桩轴向抗压承载力设计值应通过试验确定,也可按下式估算:

\[Q _ {\mathrm{d}} = \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{R}}} \left(U \sum \beta_ {\mathrm{si}} \psi_ {\mathrm{si}} q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + \beta_ {\mathrm{p}} \psi_ {\mathrm{p}} q _ {\mathrm{R}} A\right)\tag{4.2.4-4}\]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值;

U——桩身截面周长(m);

\(\beta_{si}\) ——第i层土的侧阻力增强系数,可按表4.2.4-7取值,在饱和土层中桩端压浆时,仅对桩端以上10.0m\~12.0m范围的桩侧阻力进行增强修正;在非饱和土层中桩端压浆时,仅对桩端以上5.0m\~6.0m范围的桩侧阻力进行增强修正;对于非增强影响范围, \(\beta_{si}=1.0\) ;

\(\psi_{si},\psi_{p}\) ——桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数,当桩径不大于0.8m时,均取1.0,当桩径大于0.8m时,按表4.2.4-4取值;

\(q_{fi}\) ——单桩第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-5取值；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(m);

\(\beta_{p}\) ——端阻力增强系数,可按表4.2.4-7取值;

\(q_{R}\) ——单桩单位面积极限桩端阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-6取值；

A——桩端截面面积 \((\mathrm{m}^{2})\) ；

表 4.2.4-7 后注浆侧阻力增强系数 \(\beta_{si}\) 、端阻力增强系数 \(\beta_{p}\)

土层名称黏土、粉质黏土粉土粉砂细砂中砂粗砂砾砂角砾圆砾碎石卵石全风化岩强风化岩
1.3~1.41.4~1.51.5~1.61.6~1.71.7~1.91.8~2.01.6~1.81.8~2.01.2~1.4
1.6~1.81.8~2.11.9~2.22.0~2.32.0~2.32.2~2.42.2~2.52.3~2.51.3~1.6

注：①对稍密和松散状态的砂、碎石土可取较高值，对密实状态的砂、碎石土可取较低值；

4 承载力和变位 ②后注浆技术要求应符合《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTC 3363)的要求.

4.2.4.5 嵌岩桩单桩轴向抗压承载力设计值可按式(4.2.4-5)计算,遇水软化岩层或饱和单轴抗压强度标准值小于10MPa的岩层,桩的承载力宜按灌注桩计算。

\[Q _ {\mathrm{cd}} = \frac {U _ {1} \sum \xi_ {\mathrm{fi}} q _ {\mathrm{fi}} l _ {i}}{\gamma_ {\mathrm{cs}}} + \frac {U _ {2} \xi_ {\mathrm{s}} f _ {\mathrm{rk}} h _ {\mathrm{r}} + \xi_ {\mathrm{p}} f _ {\mathrm{rk}} A}{\gamma_ {\mathrm{cR}}}\tag{4.2.4-5}\]

式中 \(Q_{cd}\) ——嵌岩桩单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

\(U_{1}\) 、 \(U_{2}\) ——覆盖层桩身周长(m)和嵌岩段桩身周长(m);

\(\xi_{fi}\) ——桩周第i层土的侧阻力计算系数, \(D\leqslant1.0m\) 时,岩面以上10D范围内的覆盖层,取0.5\~0.7,10D以上覆盖层取1.0;D>1.0m时,岩面以上10m范围内的覆盖层,取0.5\~0.7,10m以上覆盖层取1.0;D为覆盖层中桩的外径;

\(q_{fi}\) ——桩周第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，打入的预制型嵌岩桩按表4.2.4-1取值，灌注型嵌岩桩按表4.2.4-5取值；

\(l_{i}\) ——桩穿过第i层土的长度(m);

\(\gamma_{cs}\) ——覆盖层单桩轴向抗压承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值;

\(\xi_{s},\xi_{p}\) ——嵌岩段侧阻力和端阻力计算系数,与嵌岩深径比 \(h_{r}/D^{\prime}\) 有关,按表4.2.4-8取值;

\(f_{rk}\) ——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)，应根据工程勘察报告提供的数据并结合工程经验确定；黏土质岩石取天然湿度单轴抗压强度标准值； \(f_{rk}\) 值大于桩身混凝土轴心抗压强度标准值 \(f_{ck}\) 时，取 \(f_{ck}\) 值；

\(h_{r}\) ——桩身嵌入基岩的长度(m); 当 \(h_{r}>5D^{\prime}\) 时取 \(5D^{\prime}\) ; 当岩层表面倾斜时, 宜以桩身在岩面最低处起算嵌岩深度, 当倾斜面超过 \(30^{\circ}\) 时, 应论证后确定; \(D^{\prime}\) 为嵌岩段桩径;

A——嵌岩段桩端面积 \((m^{2})\) ;

\(\gamma_{cR}\) ——嵌岩段单桩轴向抗压承载力抗力分项系数,按表4.2.2取值；

表 4.2.4-8 嵌岩段侧阻力计算系数 \({\xi }_{\mathrm{s}}\) 和端阻力计算系数 \({\xi }_{\mathrm{p}}\)

嵌岩深径比 1.02.03.04.05.0
0.0700.0960.0930.0830.070
0.720.540.360.180.12

注：①当嵌入中等风化岩时，按表中数值乘以0.7\~0.8计算；

②对预制型嵌岩桩，可适当计入预制桩端部阻力。

4.2.5 沉桩条件允许时,可采用半敞口式或封闭式桩尖提高钢管桩的轴向承载力。

4.2.6 凡允许不做静荷载试桩的工程,打入桩和灌注桩的单桩抗拔承载力设计值可按下式计算:

\[T _ {\mathrm{d}} = \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{R}}} \left(U \sum \xi_ {i} q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + G \cos \alpha\right)\tag{4.2.6}\]

式中 \(T_{d}\) ——单桩抗拔承载力设计值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——单桩抗拔承载力抗力分项系数,与抗压桩取相同数值,按表4.2.2取值;

U——桩身截面周长(m);

\(\xi_{i}\) ——折减系数,对黏性土取0.7\~0.8;对砂土取0.5\~0.6;桩的人土深度大时取大值,反之取小值;

\(q_{\mathrm{fi}}\) ——桩周第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，打入桩按表4.2.4-1取值，灌注桩按表4.2.4-5取值；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(m);

G——桩重力(kN)，水下部分按浮重力计；

\(\alpha\)——桩轴线与垂线夹角(°)；

4.2.7 不进行抗拔试验的嵌岩桩,若嵌岩深度不小于3倍桩径,其单桩轴向抗拔承载力设计值可按式(4.2.7)计算,遇水软化岩层或 \(f_{rk}\) 小于10MPa的岩层,桩的抗拔承载力宜按灌注桩计算。

\[Q _ {\mathrm{td}} = \frac {U _ {1} \sum \xi_ {\mathrm{fi}} ^ {\prime} \xi_ {\mathrm{fi}} q _ {\mathrm{fi}} l _ {i} + G \cos \alpha}{\gamma_ {\mathrm{ts}}} + \frac {U _ {2} \xi_ {\mathrm{s}} ^ {\prime} f _ {\mathrm{rk}} h _ {\mathrm{r}}}{\gamma_ {\mathrm{tr}}}\tag{4.2.7}\]

式中 \(Q_{td}\) ——嵌岩桩单桩轴向抗拔承载力设计值(kN);

\(U_{1}\) 、 \(U_{2}\) ——覆盖层桩身周长(m)和嵌岩段桩身周长(m);

\(\xi_{fi}^{\prime}\) ——第i层覆盖土的侧阻力抗拔折减系数,取0.7\~0.8;

\(\xi_{fi}\) ——桩周第i层土的侧阻力计算系数； \(D\leqslant1.0m\) 时，岩面以上10D范围内的覆盖层，取0.5\~0.7,10D以上覆盖层取1.0；D>1.0m时，岩面以上10m范围内的覆盖层，取0.5\~0.7,10m以上覆盖层取1.0；D为覆盖层中桩的外径；

\(q_{fi}\) ——桩周第i层土的单位面积极限桩侧摩阻力标准值(kPa)，打入的预制型嵌岩桩按表4.2.4-1取值，灌注型嵌岩桩按表4.2.4-5取值；

\(l_{i}\) ——桩穿过第i层土的长度(m);

G——桩重力(kN)，水下部分按浮重力计；

\(\alpha\) ——桩轴线与铅垂线夹角( \(^{\circ}\) );

\(\gamma_{ts}\) ——覆盖层单桩轴向抗拔承载力抗力分项系数,预制桩取1.45\~1.55,灌注桩取1.55\~1.65;

\(\xi^{\prime}\) ——嵌岩段侧阻力抗拔计算系数,取0.045;

\(f_{rk}\) ——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa); \(f_{rk}\) 的取值应根据工程勘察报告提供的数据并结合工程经验确定;对黏土质岩石取天然湿度单轴抗压强度标准值;当 \(f_{rk}\) 值大于桩身混凝土轴心抗压强度标准值 \(f_{ck}\) 时,应取 \(f_{ck}\) 值;

4 承载力和变位 \(h_{r}\) ——桩身嵌入基岩的长度(m); 当 \(h_{r}\) 超过 \(5D^{\prime}\) 时, \(h_{r}\) 取 \(5D^{\prime}\) ; 当岩层表面倾斜时, 应以岩面最低处计算嵌岩深度; \(D^{\prime}\) 为嵌岩段桩径;

\(\gamma_{tr}\) ——嵌岩段单桩轴向抗拔承载力抗力分项系数,取2.0\~2.2；

4.2.8 桩端达到或进入基岩的受拉桩,可采用锚杆嵌岩的方式增加桩的抗拔能力,锚杆的锚固长度应按计算确定,且不宜小于3m。

4.2.9 锚杆嵌岩桩中锚杆总的抗拔力设计值应按下式计算：

\[P_{\mathrm{d}} = \frac{\sum P_{\mathrm{di}}}{\gamma_{\mathrm{p}}}\tag{4.2.9}\]

4.2.9 锚杆嵌岩桩中锚杆总的抗拔力设计值应按下式计算：

\[P _ {\mathrm{d}} = \frac {\sum P _ {\mathrm{di}}}{\gamma_ {\mathrm{p}}}\tag{4.2.9}\]

式中 \(P_{d}\) ——嵌岩桩中锚杆总的抗拔力设计值(kN);

\(P_{di}\) ——单根锚杆抗拔力设计值(kN);

\(\gamma_{p}\) ——抗拔力综合系数,取1.1；

4.2.10 锚杆嵌岩桩中单根锚杆的极限抗拔力标准值,宜通过现场试验确定。

4.2.11 进行现场试验时,单根锚杆抗拔力设计值应按下式计算:

\[P_{\mathrm{di}} = \frac{P_{\mathrm{ki}}}{\gamma_{\mathrm{k}}}\tag{4.2.11}\]

式中 \(P_{di}\) ——单根锚杆抗拔力设计值(kN);

\(P_{ki}\) ——单根锚杆极限抗拔力标准值(kN);

\(\gamma_{k}\) ——抗拔力分项系数,取1.5\~1.7;对硬质岩节理不发育、裂隙小或临时建筑物,取较小值;反之取大值；

4.2.12 不进行现场试验时,锚杆嵌岩桩中单根锚杆的钢筋截面积、有效锚固长度等应满足受力要求,其计算应符合下列规定。

4.2.12.1 锚杆钢筋截面积应按下式计算：

\[A_{s} = \frac{P_{\mathrm{di}}}{f_{\mathrm{y}}} \times 10^{3}\tag{4.2.12-1}\]

式中 \(A_{s}\) ——单根锚杆钢筋截面积( \(mm^{2}\) );

\(P_{di}\) ——单根锚杆抗拔力设计值(kN);

\(f_{y}\) ——锚杆钢筋抗拉强度设计值(MPa)；

4.2.12.2 单根锚杆有效锚固长度应按式(4.2.12-2)和式(4.2.12-3)分别计算,并取两者大值。

\[ L _ {\mathrm{e}} = \frac {\gamma_ {\mathrm{d}} P _ {\mathrm{di}}}{\pi d ^ {\prime} q _ {\mathrm{tk}}}\qquad{\color{white}(4.2.12-2)}L_{\mathrm{e}} = \frac{\gamma_{\mathrm{d}} P_{\mathrm{di}}}{\pi d q_{\mathrm{tk}}^{\prime}}\qquad{\color{white}(4.2.12-3)} \]

式中 \(L_{e}\) ——锚杆有效锚固长度(m)，不计基岩面上强风化岩；

\(\gamma_{d}\) ——分项系数,取1.7\~1.9;按照式(4.2.12-2)计算时,带肋钢筋取小值,光面钢筋取大值;按照式(4.2.12-3)计算时,对硬质岩、岩体完整的取小值,反之取大值;

\(P_{di}\) ——单孔锚杆抗拔力设计值(kN);

\(d^{\prime}\) ——锚杆钢筋直径(mm);

\(q_{\text{试}}\) ——锚杆钢筋与水泥浆体或混凝土的黏结强度标准值(MPa)，宜通过试验确定；无经验或缺乏试验资料时，可取浆体或混凝土抗压强度标准值的10%；

d——锚孔直径(mm);

\(q_{rk}^{\prime}\) ——水泥浆体与岩石间的黏结强度标准值(MPa)， \(q_{rk}^{\prime}\) 的取值宜根据具体工程，通过钻取锚固基岩岩芯经试验确定；当无试验资料时，可取灌浆体抗压强度标准值的10%和锚孔岩体的抗剪强度标准值两者之较小值，岩石的抗剪强度标准值根据工程勘察报告取用；

4.2.13 单桩轴向承载力可采用高应变动力试验法进行检测,检测桩数可取总桩数的2%\~5%,且不得少于5根,地质复杂时宜增加检测数量。

4.2.14 按群桩设计的基桩,其轴向承载力设计值应考虑群桩效应的影响,可按单桩计算所得承载力设计值乘以群桩折减系数的方法确定,折减系数可按附录D计算;高桩码头节点下的双直桩,当间距小于3倍桩径或边长时,折减系数可取0.90\~0.95,桩距小或入土深度大时取小值。

4.3 低桩结构桩的轴向承载力验算

4.3.1 对于具有向上运动趋势的低桩承台、端承桩或承台下土体存在沉降、震陷时,不宜考虑地基土对承台底面的支撑作用,桩的轴向承载力可按第4.2节有关规定确定。

4.3.2 考虑地基土对承台底面的支撑作用时,对于低桩承台桩距符合单桩条件的摩擦桩,可按照下列规定验算桩的承载力。

4.3.2.1 桩的轴向承载力可按第4.2节有关规定确定。 4.3.2.2 桩的轴向受力和承台下桩间土体应力,可将承台作为受基桩和桩间土体弹性支撑的结构采用有限单元法计算。 4.3.2.3 桩的轴向受力和桩间土体应力应分别满足桩的轴向承载力和地基竖向承载力要求，且桩间土分摊的荷载与桩分摊的荷载比值不宜大于限定值。限定值可结合当地工程经验或荷载试验确定，且不应大于0.3。

4.3.3 考虑地基土对承台底面的支撑作用时,对于低桩承台桩距不符合单桩条件的摩擦桩,应按群桩验算桩基承载力,可将桩基和桩间土视为实体基础,验算桩尖所在平面的地基竖向承载力。

4.4 特殊条件下桩的轴向承载力验算

4.4.1 对于群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力 1/3 的软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的承载力,验算可按下列公式进行(图 4.4.1):

\[ \gamma_{0} \gamma_{\sigma} (\sigma_{z} + \gamma_{\mathrm{m}} z) \leqslant f_{\mathrm{dz}}\qquad{\color{white}(4.4.1-1)}\gamma_ {0} \gamma_ {\sigma} (\sigma_ {z} + \gamma_ {\mathrm{m}} z) \leqslant f _ {\mathrm{dz}}\qquad{\color{white}(4.4.1-1)}\sigma_{z} = \frac{F_{\mathrm{k}} + G_{\mathrm{k}} - 1 . 5 (A_{0} + B_{0}) \cdot \sum q_{\mathrm{sik}} l_{\mathrm{i}}}{(A_{0} + 2 t \cdot \tan \theta) (B_{0} + 2 t \cdot \tan \theta)}\qquad{\color{white}(4.4.1-2)} \]

式中 \(h_{r}^{\prime}\) ——计算所需嵌岩深度(m);

\(V_{d}\) ——基岩顶面处桩身剪力设计值(kN);

\(\beta\) ——系数,取0.3\~1.0,根据岩层侧面构造而定,节理发育的取小值,反之取大值,中风化岩不宜大于0.7;

\(f_{rk}\) ——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)， \(f_{rk}\) 的取值应根据工程勘察报告提供的数据并结合工程经验确定；

\(M_{d}\) ——基岩顶面处桩身弯矩设计值(kN·m);

\(D^{\prime}\) ——嵌岩段桩身直径(m)；

4.5.5.2 当 \(10MPa \leqslant f_{rk} \leqslant 30MPa\) 时, 应根据岩体的结构和成分, 综合分析其与桩身的相互作用特性, 确定采用的嵌岩深度计算方法。 4.5.5.3 当 \(f_{rk}<10MPa\) 时,可按灌注桩计算。

4.5.6 覆盖层土对嵌岩桩的水平抗力,当覆盖层较薄且强度较低时,不宜考虑覆盖层土的作用;当覆盖层较厚或有一定厚度且强度较高时,可计入覆盖层土的作用。土体对桩的作用可按附录 E 考虑。

4.5.7 对于打入桩和灌注桩,当进行群桩静荷载试验时,应与单桩静荷载试验相比较,确定群桩计算参数和水平承载力。无条件进行静荷载试验时,对按群桩设计的全直桩桩基,在非往复水平力作用下,可按水平地基抗力系数折减后的单桩设计,其折减系数可按表4.5.7取值。

表 4.5.7 沿受力方向的水平地基抗力的折减系数

折减系数桩距为3倍桩径或边长桩距满足单桩计算条件
0.251

注：①单桩最小间距按表4.1.1确定；

②桩距介于3倍桩径或边长与单桩最小间距之间时，采用线性插入取值.

4.5.8 柔性靠船设施的桩入土深度的计算,水平外力应采用设计值,其分项系数取1.5,并应符合下列规定。

4.5.8.1 桩的人土深度应满足受力平衡的要求，并应满足弹性长桩的要求。 4.5.8.2 当采用 P-Y 曲线法计算时, 桩的入土深度不应小于 1.5 倍弯矩零点的深度。当桩顶自由转动时, 弯矩零点应取泥面下第一弯矩零点; 当桩顶无转动时, 弯矩零点应取第二弯矩零点。

4.5.9 承台或上部结构侧墙位于泥面以下时,可将基桩与承台或上部结构作为整体考虑。承台和基桩在水平力作用下的内力和变形可采用 m 法进行计算,桩侧土体的 m 值可按附录 E 取值,并按表4.5.7 进行折减,承台侧土体的 m 值可按现行行业标准《码头结构设计规范》(JTS 167)有关板桩结构的规定取值。

4.5.10 承台底与地基土之间的摩擦效应不宜考虑,有经验时可根据实际情况适当考虑。

4.6 沉降

4.6.1 桩基沉降变形计算值不应大于沉降变形允许值,沉降变形允许值应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和使用要求确定。沉降变形计算荷载设计组合应采用持久状况正常使用极限状态的准永久组合。

4.6.2 桩基的最终沉降量由桩的泥面以上桩身压缩变形量和桩的人土部分最终沉降量组成,其中桩的泥面以上桩身压缩变形量按受压构件的弹性形变计算。

4.6.3 承台桩距符合单桩条件时,可按照单桩考虑,桩的人土部分最终沉降量应按下列规定计算。

4.6.3.1 桩的入土部分最终沉降量可采用单向压缩分层总和法计算,并计入入土部分桩身压缩,可按下列公式计算:

\[ s = s_{1} + s_{2}\qquad{\color{white}(4.6.3-1)}s_{1} = \psi \sum_{i = 1}^{n} \frac{\sigma_{z i}}{E_{s i}} \Delta z_{i}\qquad{\color{white}(4.6.3-2)}s_{e} = \xi_{e} \frac{Q_{j} l_{j}}{E_{\mathrm{p}} A_{\mathrm{ps}}}\qquad{\color{white}(4.6.3-3)} \]

式中 s ——桩的人土部分最终沉降量(mm);

\(s_{1}\) ——桩端以下土层沉降量(mm);

\(s_{e}\) ——桩的人土部分桩身压缩变形量(mm);

\(\psi\) ——沉降计算经验系数,无当地经验时,可取1.0;

n——沉降计算深度范围内土层的计算分层数；

4 承载力和变位 \(\sigma_{zi}\) ——应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的附加竖向应力之和(kPa)，可按4.6.3.2款计算；

\(E_{si}\) ——第i计算土层的压缩模量(MPa)，采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力作用时的压缩模量；

\(\Delta z_{i}\) ——第i计算土层厚度(m);

\(\xi_{e}\) ——桩身压缩系数。端承型桩，取 \(\xi_{e}=1.0\) ；摩擦型桩，当 \(l/d\leqslant30\) 时，取 \(\xi_{e}=2/3\) ； \(l/d\geqslant50\) 时，取 \(\xi_{e}=1/2\) ；介于两者之间可线性插值；l/d为桩入土部分长度与桩径之比；

\(Q_{j}\) ——第j桩在荷载效应准永久组合作用下,桩顶的附加荷载(kN);

\(l_{j}\) ——第j桩入土部分桩长(m);

\(E_{p}\) ——桩身的弹性模量(MPa);

\(A_{ps}\) ——桩身截面面积 \((m^{2})\) ；

4.6.3.2 对承台底地基土不分担荷载的桩基, 桩端平面以下地基中的附加应力 \(\sigma_{xi}\) 由基桩产生, 可将沉降计算点为圆心 0.6 倍桩长为半径的水平面影响范围内各基桩对应力计算点产生的附加应力叠加得出, 各基桩产生的附加应力可按考虑桩径影响的明德林解计算; 对承台底地基土分担荷载的桩基, 桩端平面以下地基中的附加应力 \(\sigma_{xi}\) 由基桩和承台底土压力共同产生, 叠加得出, 其中基桩产生的附加应力可按前述方法计算, 承台底土压力产生的附加应力可按布辛奈斯克解计算。 4.6.3.3 桩端最终沉降量计算深度可取附加应力 \(\sigma_{x}\) 等于 0.2 倍土的自重应力处所对应的深度。

4.6.4 承台桩距不符合单桩条件时,可按照群桩考虑,群桩桩基最终沉降量取桩端以下沉降量,桩端以下沉降量可采用按等效作用面计算的分层总和法计算,并应符合下列规定。

4.6.4.1 等效作用面以下最终沉降量可按现行行业标准《水运工程地基设计规范》(JTS 147)的有关规定计算,其沉降计算经验系数 m, 应根据类似工程条件下沉降观测资料、当地经验或现场试验确定。 4.6.4.2 等效作用面可取桩端平面。 4.6.4.3 等效作用面积,对全直桩的高桩承台,可取边角桩外侧点连线所围区域的面积;对全直桩的低桩承台,可取承台投影面积;对设斜桩的承台,应考虑桩端平面上各桩所围的面积。 4.6.4.4 等效作用附加压力可近似按附加作用力在等效作用面上平均分布计算。

4.6.5 当低桩结构的上部土层具有较高的承载能力但下卧层为高压缩性软土时,可设置穿过软弱层进入相对较好土层的疏布减沉摩擦桩,形成减沉疏桩基础,由桩和桩间土共同承担荷载。

4.6.6 减沉疏桩基础桩基设计应符合下列规定。

4.6.6.1 减沉疏桩基础中的桩距不宜小于6倍桩身截面边长或直径。 4.6.6.2 减沉疏桩基础承载力应满足下式要求：

\[V_{\mathrm{d}} \leqslant \frac{(A_{\mathrm{t}} - n A) f_{\mathrm{k}} + n Q_{\mathrm{k}}}{\gamma_{\mathrm{k}}}\tag{4.6.6}\]

式中 \(V_{d}\) ——承台底面以上的竖向合力设计值(kN)，分项系数取1.0；

\(A_{t}\) ——承台或底板底面积 \((m^{2})\) ;

n——桩数；

A——桩身截面积 \((\mathrm{m}^{2})\) ;

\(f_{k}\) ——承台下地基土极限承载力标准值(kPa);

\(Q_{k}\) ——单桩极限承载力标准值(kN);

\(\gamma_{R}\) ——桩基础承载力综合分项系数,取2.0\~3.0,以黏性土为主的地基取大值,以砂性土为主的地基取小值；

4.6.6.3 减沉疏桩基础桩基最终沉降量可按下列规定计算：(1) 当作用在减沉疏桩基础桩基上的荷载小于承台下各桩的极限承载力之和时, 荷载全部由桩承担, 不计承台下地基土的作用, 最终沉降量可按第4.6.3.1款进行计算。 (2) 当作用在减沉疏桩基础桩基上的荷载大于承台下各桩的极限承载力之和时, 承台下的各桩承担各桩极限承载力之和的荷载, 承台下的地基土承担余下的荷载, 最终沉降量按桩的沉降量与承台下地基土的沉降量之总和计算, 其中桩承担荷载作用下产生的沉降可按第4.6.3.1款进行计算; 承台下地基土承担荷载作用下产生的沉降可按现行行业标准《水运工程地基设计规范》(JTS 147) 的有关规定计算。

5 预制混凝土桩结构

5.1 计算

5.1.1 预制混凝土桩的计算应包括正截面承载力计算、抗裂或限裂验算。

5.1.2 预制混凝土桩的正截面承载力计算和抗裂验算内容应符合下列规定。

5.1.2.1 预制混凝土桩在施工及使用时期均应进行正截面承载力计算。 5.1.2.2 预应力混凝土桩在施工和使用时期均应进行抗裂验算。钢筋混凝土桩在吊运和吊立过程中应进行抗裂验算。

5.1.3 桩在进行正截面承载力计算和抗裂验算时,应根据实际受力情况,按表5.1.3 规定计算。

表 5.1.3 桩的正截面承载力计算及抗裂、限裂验算项目表

项目作用效应
正截面受压1受压桩轴心压力2锤击沉桩压应力3受压桩轴心压力与弯矩的组合
正截面受拉1锤击沉桩拉应力2受拉桩轴心拉力3受拉桩轴心拉力与弯矩的组合
正截面受弯吊运和其他阶段产生的弯矩

注：承受较大扭矩或剪力作用时，应对受扭或受剪情况进行验算。

5 预制混凝土桩结构

5.1.4 在进行预应力混凝土桩顶部的正截面承载力计算及抗裂验算时,应考虑预应力钢筋在其传递长度范围内预应力值的降低,并应符合下列规定。

5.1.4.1 预应力混凝土方桩桩顶部预应力值应按现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定确定。 5.1.4.2 大管桩顶部预应力值,在管桩顶端可取零,在距管桩顶端1.0m处可取有效预应力值,其间可按线性分布取值。 5.1.4.3 先张法预应力混凝土管桩顶部预应力值,截桩情况下预应力值在管桩顶端可取零,在距管桩顶端1倍桩径处可取有效预应力值,其间可按线性分布取值。

5.1.5 预应力混凝土桩和钢筋混凝土桩正截面承载力计算和抗裂或限裂验算应符合下列规定。

5.1.5.1 使用时期应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定。

5.1.5.2 施工时期应按下列规定计算：(1)预应力混凝土桩进行锤击沉桩拉应力验算时满足：

\[\gamma_{s} \sigma_{s} \leqslant \frac{\sigma_{\mathrm{pc}}}{\gamma_{\mathrm{pc}}} + f_{t}\tag{5.1.5-1}\]

式中 \(\gamma_{s}\) ——锤击沉桩拉应力分项系数,预应力混凝土方桩取1.10,预应力混凝土管桩取1.15;

\(\sigma_{s}\) ——锤击沉桩桩身锤击拉应力标准值(MPa);

\(\sigma_{pc}\) ——扣除全部预应力损失后桩边缘混凝土的预压应力值(MPa);

\(\gamma_{pc}\) ——混凝土预应力分项系数,取1.0;

\(f_{t}\) ——混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)；

(2)预应力混凝土桩进行锤击沉桩压应力验算时满足：

\[\gamma_{\mathrm{sp}} \sigma_{\mathrm{p}} \leqslant f_{\mathrm{c}}\tag{5.1.5-2}\]

式中 \(\gamma_{sp}\) ——锤击沉桩压应力分项系数, 取 1.10;

\(\sigma_{p}\) ——锤击沉桩时的总压应力标准值(MPa)，包括预压应力和锤击压应力；

\(f_{c}\) ——混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)；

(3) 施工时期其他计算应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定。

5.1.6 大管桩正截面承载力计算和抗裂验算尚应符合下列规定。

5.1.6.1 施加预应力时,混凝土抗压强度不应低于强度设计值的75%。 5.1.6.2 结构计算不应考虑非预应力钢筋。 5.1.6.3 预应力主筋应采用高强度低松弛钢绞线,钢绞线的强度指标应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224)的有关规定。其张拉控制应力宜满足下式要求:

\[\sigma_ {\mathrm{con}} \leqslant 0. 7 0 f _ {\mathrm{ptk}}\tag{5.1.6-1}\]

式中 \(\sigma_{con}\) ——张拉控制应力值(MPa)，考虑各项预应力损失， \(\sigma_{con}\) 可提高 \(0.05f_{ptk}\) ;

\(f_{ptk}\) ——钢绞线强度标准值(MPa)；

5.1.6.4 在计算结构截面应力和钢绞线控制应力时,钢绞线在施工阶段的预应力损失值宜根据试验确定。如无试验资料可按式(5.1.6-2)计算,并应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定:

\[\sigma_ {1} = \sigma_ {l 1} + \sigma_ {l 2} + \sigma_ {l 3} + \sigma_ {l 4} + \sigma_ {l 5} + \sigma_ {l 6}\tag{5.1.6-2}\]

式中 \(\sigma_{L}\) ——钢绞线在施工阶段总预应力损失值(MPa)，当计算值小于100MPa时，取100MPa；

\(\sigma_{n}\) ——锚具变形和钢绞线内缩引起的预应力损失值(MPa);

\(\sigma_{p}\) ——钢绞线与预留孔道壁之间摩阻力引起的预应力损失值(MPa);

\(\sigma_{B}\) ——加热养护时,钢绞线与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失值(MPa),对于大管桩取0;

\(\sigma_{4}\) ——钢绞线应力松弛引起的预应力损失值(MPa);

5 预制混凝土桩结构 \(\sigma_{5}\) ——混凝土收缩徐变引起的预应力损失值(MPa);

\(\sigma_{16}\) ——用螺旋式预应力筋作配筋的环形构件,由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失值(MPa),对于大管桩取0；

5.1.7 先张法预应力混凝土管桩正截面承载力计算和抗裂验算方法尚应符合下列规定。

5.1.7.1 正截面承载力计算和抗裂验算时,应不考虑非预应力钢筋的抗力。 5.1.7.2 当预应力筋采用预应力混凝土用钢棒时,其张拉控制应力宜满足下式:

\[\sigma_ {\text { con }} = k f _ {\mathrm{ptk}}\tag{5.1.7-1}\]

式中 \(\sigma_{con}\) ——张拉控制应力值(MPa)，考虑各项预应力损失， \(\sigma_{con}\) 可提高 \(0.05f_{ptk}\) ;

k——张拉控制应力折减系数,一般可取0.7,当预应力筋布置受限制时可适当减小;

\(f_{ptk}\) ——钢棒强度标准值(MPa)；

5.1.7.3 当预应力筋采用高强度低松弛钢绞线时,其张拉控制应力应为钢绞线标准强度的 75%。 5.1.7.4 在计算先张法预应力混凝土管桩截面应力和预应力筋控制应力时,预应力筋的有效拉应力宜根据试验确定。无试验资料时可按下列公式计算：

\[ \sigma_ {\mathrm{pe}} = \sigma_ {\mathrm{pt}} - \Delta \sigma_ {\mathrm{p} \psi} - \Delta \sigma_ {\mathrm{r}}\qquad{\color{white}(5.1.7-2)}\sigma_{\mathrm{pt}} = \frac{\sigma_{\mathrm{con}}}{1 + n^{\prime} \frac{A_{\mathrm{p}}}{A_{\mathrm{c}}}}\qquad{\color{white}(5.1.7-3)}\Delta \sigma_ {\mathrm{p} \psi} = \frac {n \psi \sigma_ {\mathrm{cpt}} + E _ {\mathrm{p}} \delta_ {\mathrm{s}}}{1 + n \frac {\sigma_ {\mathrm{cpt}}}{\sigma_ {\mathrm{pt}}} \left(1 + \frac {\psi}{2}\right)}\Delta \sigma_{r} = r_{\mathrm{o}} (\sigma_{\mathrm{pt}} - 2 \Delta \sigma_{\mathrm{p} \psi})\qquad{\color{white}(5.1.7-4)} \]

(5.1.7-5)

\[\sigma_{\mathrm{cpt}} = \frac{\sigma_{\mathrm{pt}} A_{\mathrm{p}}}{A_{\mathrm{c}}}\tag{5.1.7-6}\]

式中 \(\sigma_{pe}\) ——预应力筋的有效拉应力(MPa);

\(\sigma_{pt}\) ——放张后预应力筋的拉应力(MPa);

\(\Delta\sigma_{pp}\) ——混凝土的徐变及混凝土的收缩引起的预应力筋拉应力损失(MPa);

\(\Delta\sigma_{r}\) ——预应力筋因松弛引起的拉应力损失(MPa);

\(\sigma_{con}\) ——预应力筋的初始张拉应力(MPa);

\(n^{\prime}\) ——预应力筋的弹性模量与放张时混凝土的弹性模量之比；

\(A_{p}\) ——预应力筋的横截面积( \(mm^{2}\) );

\(A_{c}\) ——管桩混凝土的横截面积 \((\mathrm{mm}^{2})\) ;

\(\sigma_{cpt}\) ——放张后混凝土的预压应力(MPa);

n——预应力筋的弹性模量与管桩混凝土的弹性模量之比；

\(\psi\) ——混凝土的徐变系数,取2.0;

\(E_{p}\) ——预应力筋的弹性模量(MPa);

\(\delta_{s}\) ——混凝土的收缩率,取 \(1.5\times10^{-4}\) ;

\(r_{o}\) ——预应力筋的松弛系数,可取2.5%。

5.1.8 预应力混凝土桩及钢筋混凝土桩在出槽、搬运和吊立等阶段均应进行正截面承载能力计算和抗裂验算。

5.1.9 在计算吊运内力时应考虑桩长、截面尺寸、吊点位置、桩架高度、吊索长度、桩的实心段长度、桩的入水长度以及吊立过程中桩轴线与水平面的夹角等。所选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受力合理。

5.1.10 桩的吊运可采用二点吊、四点吊或六点吊，也可根据具体情况采用三点吊等其他布点形式进行吊运。当采用二点吊、四点吊或六点吊时，其吊点位置和内力计算可按附录F确定，桩在水平吊运和吊立过程中可采用同一套吊点。

5.1.11 采用锤击沉桩时,桩身锤击拉应力的标准值可按下列规定选取。

5.1.11.1 预应力混凝土方桩可取 \(5.0 \, MPa \sim 6.5 \, MPa\) ; 预应力混凝土管桩可取 \(6.0 \, MPa \sim 11.0 \, MPa\) . 5.1.11.2 桩身锤击拉应力标准值的取值应根据有效锤击能量、桩垫性能、桩长及土质情况等综合考虑。符合下列情况之一时可取较小值：(1)有效锤击能量较小时； (2)采用弹性较大的软桩垫；

(3)桩长小于30m;

(4)无较明显的硬、软土层相间情况。

5.1.11.3 对有沉桩经验的地区且经过论证,桩身锤击拉应力标准值取值可酌情增减。

5.1.12 采用锤击沉桩时,桩身锤击压应力标准值可按下列规定选取。

5.1.12.1 混凝土方桩可取 \(12.0 \, MPa \sim 20.0 \, MPa\) ，预应力混凝土管桩可取 \(20.0 \, MPa \sim 25.0 \, MPa\) 。 5.1.12.2 锤击压应力标准值取值应根据桩端支承性质、桩截面大小、桩长、选用的桩锤及地基条件综合考虑。符合下列情况之一时,可取较小值:(1)有效锤击能量较小时； (2)采用刚度较小而弹性较大的软桩垫；

(3)桩长小于 \(30\mathrm{m}\) ;

(4)无孤石或抛石层等障碍。

5.1.12.3 对有沉桩经验的地区且经过论证,桩身锤击压应力标准值取值可酌情增减。

5.2 混凝土方桩的构造

5.2.1 桩身的主筋应符合下列规定。

5.2.1.1 主筋直径不应小于 14mm, 主筋根数不宜少于 8 根, 桩宽在 450mm 以下时, 不得少于 4 根。 5.2.1.2 主筋宜对称布置。当外力方向固定时，可增加附加短筋抵抗局部内力，所加短筋应具有足够的锚固长度。加有短筋的桩，应作出明显标志或采取相应措施，沉桩后所加短筋的位置应符合受力要求。 5.2.1.3 钢筋混凝土桩宜采用 HRB400 级和 HRB500 级钢筋作为主筋,预应力混凝土桩宜采用钢棒或螺纹钢筋作为主筋,也可采用冷拉 HRB400 级钢筋作为主筋,配筋率均不得小于桩截面面积的 1%。

5.2.2 桩尖部分的主筋不应少于4根。当桩尖部分钢筋为另加的短筋时，所加短筋的直径不应小于桩的主筋直径，且在桩身内应有足够的锚固长度，并应与主筋相连。桩尖部分宜设置间距为50mm\~100mm，直径为6mm的箍筋（图5.2.2）。

图 5.2.2 桩身构造图
1-钢筋网3\~5层；2-螺旋钢筋；d-桩宽

5 预制混凝土桩结构

5.2.3 桩的箍筋应符合下列规定。

5.2.3.1 镧筋宜采用 HPB300 级或 HRB400 级钢筋，箍筋应做成封闭式。 5.2.3.2 钢筋混凝土桩的箍筋间距,不应大于400mm;预应力混凝土桩的箍筋间距,宜取400mm\~500mm。对承受较大锤击压应力的桩,箍筋宜适当加密。 5.2.3.3 当桩每边主筋根数大于或等于3根时,应设置附加箍筋,附加箍筋间距可适当放大。当采用胶囊抽芯工艺制作空心桩时,固定胶囊的附加箍筋间距不应大于500mm。 5.2.3.4 在桩端以上 3 倍桩宽的桩长范围内和桩顶以下 4 倍桩宽的桩长范围内（图 5.2.2），箍筋间距应加密至 50mm～100mm。 5.2.3.5 桩顶应设置 3～5 层钢筋网, 其钢筋直径可取 6mm～8mm, 两个方向的钢筋间距均可取 50mm～60mm。钢筋网应与桩顶箍筋相连。

5.2.4 钢筋混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于 C35，预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于 C40。

5.2.5 空心桩的桩身应符合下列规定。

5.2.5.1 桩的外保护层厚度应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定,内壁保护层厚度不宜小于40mm。当采用胶囊抽芯制桩工艺时,尚应考虑胶囊上浮的影响。 5.2.5.2 对锤击下沉的空心桩，在桩顶4倍桩宽范围内应做成实心段。冰冻地区桩顶实心段长度应适当加长。

5.2.6 方桩桩尖可按图5.2.2 设计。桩尖长度可取 1.0 倍 \~1.5 倍桩宽，当桩需要穿过或进入硬土层时，桩尖长度可取较大值。

5.2.7 当桩需要打入风化岩层、砾石层或打穿柴排等障碍物而沉桩困难时,宜设置穿透能力强的桩靴;对打入风化岩的桩,也可在桩端设置H形型钢,H形型钢伸出混凝土桩端长度可根据具体地质情况等确定,且不宜小于1.0m。

图 5.3.1 大管桩结构示意图

5.2.8 混凝土方桩宜整根预制,当需要接桩时应符合下列规定。

5.2.8.1 每根桩的接头数量不宜多于1个,接桩位置宜设在泥面以下且内力和腐蚀性较小处。 5.2.8.2 接桩处的结构设计,应按第5.1.3条规定进行。 5.2.8.3 接桩结构的设计强度不应低于该截面计算所需强度的1.5倍。在接头上下各2倍桩宽范围内应做成实心段，并应将箍筋加密及增设钢筋网，其要求同第5.2.3条。 5.2.8.4 接桩结构的外露铁件应采取有效的防腐措施。 5.2.8.5 当采用法兰盘接桩时,应采取防止螺栓松动的有效措施。

5.2.9 桩顶与桩帽、横梁或承台的连接应符合下列规定。

5.2.9.1 当桩顶与桩帽、横梁或承台连接处抗弯要求较高时，连接处应按刚接设计。 5.2.9.2 当桩与桩帽、横梁或承台的连接处无抗弯要求或桩顶弯矩较小, 连接处易于满足抗弯要求时, 应将桩顶伸入桩帽、横梁或承台 50mm \~ 100mm, 桩的主筋应全部伸入桩帽、横梁或承台 400mm \~ 500mm, 需要充分利用桩顶外伸钢筋强度时, 外伸长度应满足钢筋锚固长度的要求。

5.3 预应力混凝土管桩的构造

5.3.1 大管桩应采用离心-振动-辊压复合工艺成型的管节,经后张法工艺拼接、张拉形成桩体;管桩的构造如图 5.3.1 所示。d-管桩内径；D-管桩外径；N-管节数目； \(L_{0}\) -钢桩靴长度；L-桩长； \(L_{1}\) -非标准管节长度； \(L_{2}\) -桩顶节长度； \(L_{3}\) -标准管节长度；a-标准管节加密段长度；b-标准管节非加密段长度

5 预制混凝土桩结构

5.3.2 大管桩结构应符合下列规定。

5.3.2.1 主筋应采用高强度低松弛钢绞线,钢绞线的强度指标应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224)的规定。 5.3.2.2 主筋应沿周长均匀布置,且不应少于16根。 5.3.2.3 钢绞线预留孔截面积应按钢绞线截面积的 2.3 倍 \~ 3.5 倍控制,预留孔中心间距不应小于 160mm。 5.3.2.4 髏筋宜采用 HPB300 级钢筋, 直径不得小于 6mm。箍筋应做成螺旋式。 5.3.2.5 桩顶管节螺旋箍筋的螺距应取 50mm；普通管节两端部各 1m 范围内应取 50mm，其余范围不应大于 100mm。 5.3.2.6 固定箍筋的架立筋应采用经冷拔后直径不小于7mm的钢筋。 5.3.2.7 混凝土强度等级不应低于 C60，预应力筋保护层厚度不应小于 50mm。

5.3.3 大管桩壁厚应满足钢绞线预留孔及外侧和内侧保护层要求。

5.3.4 大管桩的管节拼接可采用黏结剂,拼接接缝处黏结后的强度应高于管节混凝土设计强度,并应满足抗锤击、抗腐蚀和抗老化要求。

5.3.5 大管桩预留孔灌浆应密实,灌浆浆体强度不得低于40MPa,并应满足握裹力要求。

5.3.6 先张法预应力混凝土管桩应采用离心工艺成型的管节,端部应设有固定主筋的端板,预应力筋应采用预应力混凝土用钢棒或高强度低松弛钢绞线;管节的结构如图5.3.6所示。

图 5.3.6 先张法预应力混凝土管桩管节结构示意图
\(L_{1}\) 、 \(L_{2}\) -箍筋加密段长度；L-管节长度

5.3.7 先张法预应力混凝土管桩结构应符合下列规定。

5.3.7.1 预应力筋应沿圆周均匀布置,最小配筋率不得低于0.53%,并不得少于12根。 5.3.7.2 箍筋直径宜取6mm\~8mm,螺距宜取80mm,管节两端2m\~6m范围内箍筋的螺距可取45mm,桩径大的加密段长度宜取大值;对承受较大压应力的桩顶部及其他需要的部位,箍筋应适当加密。 5.3.7.3 PC 管桩的混凝土强度等级不应低于 C60, PHC 管桩的混凝土强度等级不应低于 C80, 预应力筋保护层厚度不应小于 45mm。 5.3.7.4 端板宜采用 Q235B 钢材, 端板最小厚度应符合表 5.3.7 的规定, 其上的沉孔和张拉孔应根据预应力筋直径、数量、位置及相应镦头或锚具的几何形状和尺寸确定。

表 5.3.7 端板最小厚度

预应力筋直径(mm)9.010.712.615.24
其他桩型
端板最小厚度(mm)1820352435

注：当端板采用 Q355B 钢材或其他强度更高的材质时，其厚度经强度验算后可适当减小。

5.3.7.5 设置钢套箍时,钢套箍厚度和宽度应根据使用条件确定,厚度宜为1.6mm\~4mm,宽度宜为100mm\~400mm。 5.3.7.6 管节连接可采用平接头,接头连接如图5.3.7 所示,也可根据桩身的受力情况使用其他钢质过渡段,并进行专门设计。对于外径大于或等于 800mm 的管桩平接头,宜采用内外两圈的焊接形式;外径小于 800mm 的管径,可仅焊接外圈。

图 5.3.7 先张法预应力混凝土管桩平接头构造示意图

1-管桩；2-桩端板；3-钢套箍；4-预应力钢筋；5-外侧分三次满焊；6-内侧满焊，桩径小于800mm时可不焊； \(a \geqslant 12mm\) ； \(b \geqslant 3mm\) ； \(c \geqslant 5mm\) ； \(d \geqslant 5mm\)

5.3.7.7 对泥面下 2m 及其以上部位管节接头外露铁件，应采取防腐措施。

5.3.8 预应力混凝土管桩接头处抗弯性能不应低于桩身本体抗弯性能。

5.3.9 预应力混凝土管桩应在桩身适当部位预留排气孔,孔径可取 \(30 \, mm \sim 50 \, mm\) , 沉桩完成后可采用砂浆及时封堵。

5.3.10 当预应力混凝土管桩打入风化岩层、砾石层、密实砂层和老黏土层等土层时,宜设置钢桩靴、桩顶钢板箍。

5.3.11 预应力混凝土管桩与桩帽、横梁或承台等上部结构的连接应符合下列规定。

5.3.11.1 当管桩与桩帽、横梁或承台等上部结构连接处抗弯要求较高,连接处按刚接设计时,宜采用图 5.3.11(a) 的连接形式,并应满足下列要求:

(1) 管桩伸入桩帽、横梁或承台等上部结构的长度符合第5.3.13 条和第 5.3.14 条规定, 且不小于 0.75 倍桩径;

(2) 在管桩顶内部浇筑桩芯混凝土, 桩芯混凝土伸入桩帽、横梁或承台等上部构件底面以下的长度满足受力要求且不小于 1.5 倍桩径;

(3) 桩芯纵向钢筋伸出桩顶的长度满足受力要求和主筋锚固长度要求, 上部结构厚度有限制时, 在适当长度处弯曲, 形成喇叭形;

(4) 桩帽、横梁或承台的外包宽度不小于 0.4 倍桩径,且考虑打桩偏位的影响;桩帽顶面配筋率不小于最小配筋率 0.15%,桩帽的钢筋做成封闭式。


(a)


(b)
图 5.3.11 管桩与桩帽、横梁或承台连接图

(a) 刚接连接；(b) 非刚接连接

5 预制混凝土桩结构 1-桩帽、横梁或承台；2-桩芯钢筋笼；3-桩芯混凝土；4-管桩；d-桩径； \(L_{0}\) -桩芯纵向钢筋伸出桩顶的长度；L、h-桩伸入桩帽、横梁或承台的长度， \(h\geqslant100mm\) ； \(L_{1}\) -桩芯混凝土伸入桩帽、横梁或承台底面以下的长度， \(L_{1}\geqslant1.5d\) ；b、 \(b_{1}\) -桩帽、横梁或承台外包宽度， \(b\geqslant0.4d,b_{1}\geqslant0.25d\)

5.3.11.2 当管桩与桩帽、横梁或承台的连接处无抗弯要求或桩顶弯矩较小,连接处满足抗弯要求时,管桩与桩帽、横梁或承台的连接可采用图 5.3.11 (b) 的连接形式,并应满足下列要求:(1) 管桩伸入桩帽、横梁或承台的长度不小于 100mm; (2) 桩帽、横梁或承台外包宽度不小于 0.25 倍桩径, 且考虑打桩偏位的影响。

5.3.11.3 管桩伸入桩帽、横梁或承台长度的确定,应考虑桩顶区域的预应力损失等因素,满足桩身的受力要求。 5.3.11.4 桩芯混凝土强度等级不应低于桩帽、横梁或承台混凝土强度等级；桩芯纵向钢筋应通过计算确定，且配筋率不应低于 \(1\\%\) ，钢筋宜采用HRB400级和HRB500级；桩芯箍筋可采用直径 \(6\mathrm{mm}\sim 10\mathrm{mm}\) 的HPB300或HRB400级，间距可取 \(200\mathrm{mm}\sim 250\mathrm{mm}\) ；纵向钢筋伸出桩顶的长度应满足锚固要求。

5.3.12 管桩与桩帽、横梁或承台采用图 5.3.11 (a) 的连接形式时, 受压时应验算桩顶混凝土的挤压和冲切强度。

5.3.13 对于受拉管桩应验算连接处轴向抗拔力,当桩芯混凝土长度满足要求时,连接处轴向抗拔力设计值可按下式计算：

\[N = f_{y} A_{s}\tag{5.3.13}\]

式中 N ——轴向抗拔力设计值(N);

\(f_{y}\) ——钢筋的抗拉强度设计值 \((N/mm^{2})\) ;

\(A_{s}\) ——桩芯钢筋截面积( \(mm^{2}\) )；

5.3.14 管桩与桩帽、横梁或承台连接采用图 5.3.11（a）的连接形式时，连接节点（图 5.3.14）的受弯承载力可按下式验算：

\[ \frac {6 M}{d l ^ {2}} + \frac {4 V}{d l} \leqslant a f _ {\mathrm{c}}\qquad{\color{white}(5.3.14)}\frac {6 M}{d l ^ {2}} + \frac {4 V}{d l} \leqslant a f _ {\mathrm{c}}\qquad{\color{white}(5.3.14)} \]

式中 M ——作用于桩帽、横梁或承台底管桩中心的弯矩设计值(N·mm);

d——管桩外径(mm);

l——管桩伸入桩帽、横梁或承台的长度(mm);

V——作用于桩帽、横梁或承台底的剪力设计值(N);

a——桩帽、横梁或承台混凝土挤压强度系数,a取2.7;

\(f_{c}\) ——桩帽、横梁或承台混凝土的轴心抗压强度设计值 \(\left(\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}\right)\) ；


图

5.3.14 管桩与桩帽、横梁或承台连接计算图式

1-桩帽、横梁或承台；2-管桩；l-管桩伸入桩帽、横梁或承台的长度；d-管桩外径

5.3.15 预应力混凝土管桩构造未做规定部分,可按混凝土方桩的有关规定设计。

5.3.16 常用预应力混凝土管桩的型号、规格和力学性能可按附录 G 采用, 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系可按附录 H 采用, 常用预应力混凝土管桩正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表可按附录 J 采用。6 钢管桩结构

6 钢管桩结构

6.1 材料

6.1.1 钢管桩所用钢材,应根据建筑物的重要性、自然条件、受力状况和抗腐蚀要求等,在满足设计对其机械性能和化学组成要求的前提下,考虑材料的加工和可焊性,通过技术经济比较后确定。

6.1.2 钢管桩宜采用 Q235-B 及以上镇静钢或 Q355 钢，并根据工程需要选用材性等级。对防腐蚀有特殊要求的工程，经技术经济论证后，也可采用耐候结构钢。同一结构钢管桩所用钢材应取同一型号的钢种。钢材的质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T 700)和《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591)的有关规定。

6.1.3 焊接材料应与钢管桩主材的性能相适应,对海港工程尚应考虑防腐蚀要求。当钢管桩主材为普通碳素钢或低合金结构钢时,焊接材料按下列规定采用。

6.1.3.1 手工焊用焊条、自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于母材的性能。对直接承受动力荷载或需验算疲劳时，以及低温环境下工作的厚板结构，宜采用低氢型焊条。 6.1.3.2 手工焊用焊条应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》(GB/T 5117)的有关规定,所选用的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。 6.1.3.3 自动焊或半自动焊用焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》(GB/T 14957)、《熔化极气体保护电弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝》(GB/T 8110)和《非合金钢及细晶粒钢药芯焊丝》(GB/T 10045)的有关规定。 6.1.3.4 埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求》(GB/T 5293)和《埋弧焊和电渣焊用焊剂》(GB/T 36037)的有关规定。

6.1.4 材料的强度设计值应符合下列规定。

6.1.4.1 钢材的强度设计值应根据钢材厚度或直径按表 6.1.4-1 取值。表 6.1.4-1 钢材的强度设计值 \(\left( {\mathrm{N}/{\mathrm{mm}}^{2}}\right)\)

钢材抗拉、抗压和抗弯 抗剪 端面承压(刨平顶紧)
牌号厚度
Q235 215125320
205120
200115

续表6.1.4-1

钢材抗拉、抗压和抗弯 抗剪 端面承压(刨平顶紧)
牌号厚度
Q355 305175400
295170
290165
280160
270155
Q390 345200415
330190
310180
295170

6.1.4.2 焊接材料的强度设计值应按表 6.1.4-2 确定。表 6.1.4-2 焊缝的强度设计值 \(\left( {\mathrm{N}/{\mathrm{mm}}^{2}}\right)\)

焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊接角焊缝
牌号厚度 (mm)抗压 焊缝质量为下列级别时,抗拉 抗剪 抗拉、抗压和抗剪
一级、二级三级
自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235 215215185125160
205205175120
200200170115
自动焊、半自动焊和E50或E55型焊条的手工焊Q355 305305260175200
295295250170
290290245165
280280240160
270270230155
Q390 345345295200200(E50)220(E55)
330330280190
310310265180
295295250170

注：对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取 \(f_{c}^{v}\) ，在受拉区的抗弯强度设计值取 \(f_{1}^{v}\)

6.1.5 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205)的有关规定。其中厚度小于 \(6\mathrm{mm}\) 钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。

6.2 计算和构造

6.2.1 钢管桩在使用期和施工期应分别进行强度计算和稳定性验算。计算应符合国家现行标准《钢结构设计标准》(GB 50017)和《水运工程钢结构设计规范》(JTS 152)的有关6 钢管桩结构

规定。

6.2.2 钢管桩管壁的厚度宜由有效厚度和预留腐蚀厚度两部分组成。有效厚度应满足受力要求，预留腐蚀厚度应满足建筑物在使用年限内管壁腐蚀所需要的厚度。

6.2.3 钢管桩的强度计算和稳定性验算,当采用作用持久组合时,管壁计算厚度应取有效厚度;当采用作用短暂组合时,根据施工期限和防腐蚀情况,管壁计算厚度可取有效厚度加全部或部分的预留腐蚀厚度。

6.2.4 钢管桩的外径与壁厚之比不宜大于100。当钢管桩沉桩困难时,考虑钢管桩抗锤击要求的最小壁厚可按下式估算:

\[t = 6.35 + \frac{D}{100}\tag{6.2.4}\]

式中 t ——钢管桩抗锤击要求的最小壁厚(mm);

D——钢管桩外径(mm)。

6.2.5 钢管桩宜采用两点吊,桩长较大时也可采用四点吊,吊运应符合下列规定。

6.2.5.1 采用吊耳板吊桩时,可在上吊点位置对称的一侧多设一个吊耳板。 6.2.5.2 吊耳板可按附录 K 的规定设计。

6.2.6 桩顶锚固形式应符合下列规定。

6.2.6.1 钢管桩与桩帽、横梁或承台之间应采用刚接连接，连接处应能承受桩顶弯矩、剪力和轴向力等作用。 6.2.6.2 刚接连接可采用桩顶直接伸入桩帽、横梁或承台内的形式[图6.2.6(a)]、桩顶通过锚固铁件或钢筋伸入桩帽、横梁或承台的形式[图6.2.6(b)]，也可采用桩顶伸入与桩顶锚固铁件或钢筋伸入组合的形式。相应的验算项目见表6.2.6。 (a)


图 6.2.6 钢管桩与桩帽、横梁或承台连接图

(a) 桩顶直接伸入连接；(b) 桩顶通过锚固铁件或钢筋伸入连接

1-桩帽、横梁或承台；2-钢管桩；3-锚固铁件或钢筋；d-钢管桩外径；L-钢管桩直接伸入桩帽、横梁或承台内的长度 \((L\geqslant d)\) 或锚固铁件伸入桩帽、横梁或承台内的长度 \((L\geqslant d\) 且 \(L\geqslant\) 锚固长度）；h-采用桩顶伸入与锚固铁件伸入相结合时，桩顶伸入桩帽或横梁内的长度， \(h\geqslant100mm\)

表 6.2.6 桩顶锚固验算项目

荷载情况刚接形式
桩顶直接伸入桩帽、横梁或承台桩顶通过锚固铁件或钢筋伸入桩帽、横梁或承台桩顶伸入与锚固铁件或钢筋伸入组合
轴向压力桩顶混凝土的挤压和冲切
轴向拉力桩顶锚固深度锚固铁件或钢筋的截面积、锚固长度和焊缝长度桩顶锚固深度、锚固铁件或钢筋的截面积、锚固长度和焊缝长度
水平剪力、力矩桩侧混凝土的挤压应力桩侧混凝土的挤压和铁件或钢筋应力桩侧混凝土的挤压和铁件或钢筋应力

注：①桩顶直接伸入桩帽、横梁或承台内时，桩顶伸入的最小深度不小于1倍桩径；

②桩顶通过锚固铁件或钢筋伸入桩帽、横梁或承台内时，桩顶伸入的深度不小于100mm；

③当桩受轴向拉力时，桩顶直接伸入桩帽、横梁或承台的部分必要时可加焊锚固铁件或钢筋；

①采用桩顶伸入与锚固铁件或钢筋伸入相结合的形式时，桩顶伸入长度和锚固铁件或钢筋伸入长度可根据受力要求和具体结构进行调整。

6.2.6.3 有经验时,也可采用桩顶部设置桩芯钢筋混凝土的连接方式,桩芯混凝土的长度、配筋等应满足受力要求。

6.2.7 当桩端需穿越障碍物,或打入风化岩、砂砾石等坚硬土层时,宜对桩顶或桩端进行加固。

6.2.8 采用上、下节不同壁厚的桩时，拼接位置应设置于假想嵌固点以下弯矩较小处。

6.2.9 钢管桩设计不宜采用水上接桩。无法避免时，同一根桩接桩不宜多于1处，并应符合下列规定。

6.2.9.1 接桩位置应满足下列要求：(1) 设置在内力较小处； (2)避免在浪溅区和水位变动区；

(3)避免在桩身壁厚变化处；

(4)避免接桩时桩端处于软弱土层。

6.2.9.2 接桩的构造形式可按图6.2.9选用。

6.2.10 焊缝形式和尺寸应符合下列规定。

6.2.10.1 钢管桩管节制作可采用螺旋缝埋弧焊或直缝埋弧焊。 6.2.10.2 工厂制作时宜采用平焊。焊缝坡口的形式和尺寸,应根据板厚和施工条件按现行国家标准《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》(GB/T 985.1)和《埋弧焊的推荐坡口》(GB/T 985.2)或其他相关规范的要求选用。 6.2.10.3 钢管桩组装时应采用对接焊缝,不得用搭接或侧面有覆板的焊接形式。 6.2.10.4 水上接桩的焊缝形式,宜采用单边 V 形坡口。上节桩的坡口角度宜采用 \(45^{\circ} \sim 55^{\circ}\) , 下节桩不宜开坡口。在钢管桩的内壁应设有内衬套或内衬环(图 6.2.9)。

6.2.11 钢管桩任一横截面内,宜采用1条纵向焊缝,不得超过2条。

6.2.12 钢管桩管节组装时,应符合下列规定。

图 6.2.9 钢管桩接桩示意图
(a)内衬环位于下节桩；(b)内衬环位于上节桩
1-上节桩；2-下节桩；3-内衬环；4-托块；5-内衬套；6-电焊；d-钢管桩外径；δ-钢管桩壁厚；t-内衬环壁厚，t>4mm

6.2.12.1 相邻管节的直缝或螺旋焊缝距离应大于1/8周长，且不应小于300mm。 6.2.12.2 管壁厚度不等的环缝对接,当板厚差大于表 6.2.12 规定时,应在较厚的板上作出单面斜边(图 6.2.12)。斜边坡度不应大于 1:3。焊缝坡口尺寸应根据较薄板的厚度按第6.2.10 条确定。

表 6.2.12 环缝对接最大允许板厚差 (mm)

较薄板的厚度
最大允许板厚差 34


图 6.2.12 管壁厚度不等对接示意图

6 钢管桩结构

6.2.13 角焊缝的最大焊缝高度不宜大于较薄板厚的 1.2 倍, 最小焊缝高度应符合现行行业标准《水运工程钢结构设计规范》(JTS 152) 的有关规定; 受力构件的焊缝宜采用剖口焊, 不得采用断续焊缝。

6.2.14 钢管桩设计根据工程重要性、荷载特征等提出的焊缝检测技术要求应符合下列规定。

6.2.14.1 对所有焊缝均应进行外观检查。焊缝金属应紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有裂缝、未融合、未焊透、焊瘤和烧穿等缺陷。 6.2.14.2 对焊缝内部应进行无损检测,检测方法和数量可按现行国家标准《钢结构设计标准》(GB 50017)确定焊缝的质量等级要求,按表6.2.14-1规定选用。探伤方法和内部缺陷分级应符合现行国家标准《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》(GB/T 11345)或《焊缝无损检测 射线检测》(GB/T 3323.1\~2)的有关规定。表 6.2.14-1 无损焊缝探伤的方法和要求

焊缝种类焊缝质量等级探伤方法和探伤数量
超声波探伤射线探伤
环缝一级100%超声波检测结果有疑义时采用
纵缝100%
环缝二级100%超声波检测结果有疑义时采用
纵缝20%

注：①T形焊缝、十字形焊缝，焊接时的起弧点及近桩顶环缝应做重点检查；
②现场拼装焊缝的探伤数量应适当增加；
③表中检测数量以每根桩的焊缝总长度计算；

①柔性靠船桩等孤立建筑物的焊缝等级应取一级..

6.2.14.3 当钢材、焊材和焊接工艺等较以往有变化时，对钢管桩的焊缝性能应进行焊接接头机械性能试验，试验要求应符合表6.2.14-2的规定。试件可在钢管上取样，也可采用试板进行。在钢管上取样时，试样应垂直于焊缝截取。采用试板时，试板的焊接材料和焊接工艺应与正式焊接时相同。表 6.2.14-2 焊接接头的试验项目及要求

试验项目试验要求试件数量
抗拉强度不低于母材的下限不少于2个
冷弯角度α,弯心直径d低碳钢α≥120°,d=2δ不少于2个
低合金钢α≥120°,d=3δ
冲击韧性不低于母材的下限不少于3个

注：δ为钢管桩壁厚（mm）.

6.2.14.4 焊接接头机械性能试验取样及试验方法应符合现行国家标准《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T 2651)、《焊接接头弯曲试验方法》(GB/T 2653)和《焊接接头冲击试验方法》(GB/T 2650)等的有关规定。

6.2.15 当预计打桩有可能出现管涌现象,可在桩身的适当部位开设排水孔,孔径可取50mm左右。

6.2.16 沉桩困难的工程,对需要水上接桩的下节钢管桩、桩与桩帽或横梁采用如图6.2.6(b)形式连接的钢管桩,在沉桩完毕后,宜将顶部200mm\~300mm割除。

6.2.17 柔性靠船设施的钢管桩泥面下第一弯矩峰值附近应采取加强措施,并应符合下列规定。

6.2.17.1 采取桩壁内侧焊置加强环加强措施时,应采取减少焊接对钢管桩不利影响的措施。 6.2.17.2 采取桩内灌注混凝土加强措施时,应考虑基桩局部刚度增大对基桩应力分布变化的影响。 6.2.17.3 采取桩内填充钢筋混凝土饼状块体加强措施时,饼状块体直径应略小于钢管桩内径,厚度可取钢管桩内径的 \(1/4 \sim 1/5\) 。6 钢管桩结构

6.2.18 当钢管桩沉桩后需要在钢管桩周边安装护面块体时,宜采取钢管桩的保护措施。

6.2.19 超大直径钢管桩的计算和构造可按附录 C 的有关规定执行。

6.3 防腐蚀

6.3.1 桩身不同腐蚀区的划分,应符合现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)的有关规定。

6.3.2 钢管桩必须进行防腐蚀设计。

6.3.3 钢管桩防腐蚀措施,可选用外壁加覆防腐涂层或覆盖层、增加管壁预留腐蚀裕量厚度、水下采用阴极保护和选用耐候结构钢。防腐蚀措施的选择应根据建筑物的重要性、使用年限、当地腐蚀环境、结构部位、施工可能性、维护方法以及防腐材料等,经技术经济比较确定,并应符合下列规定。

6.3.3.1 大气区的防腐蚀措施宜采用涂层或金属喷涂层。 6.3.3.2 浪溅区和水位变动区的防腐蚀措施宜采用重防腐蚀涂层或金属热喷涂层加封闭涂层保护，也可采用树脂砂浆或包覆有机复合层、复合耐蚀金属层保护。 6.3.3.3 水下区的防腐蚀措施宜采用阴极保护和涂层联合保护或单独采用阴极保护。当单独采用阴极保护时，应考虑施工期的防腐蚀措施。 6.3.3.4 泥下区的防腐蚀措施宜采用阴极保护。 6.3.3.5 钢管桩防腐蚀不宜单独采用预留腐蚀裕量的措施。 6.3.3.6 钢管桩防腐蚀措施应符合现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)的有关规定。

6.3.4 钢管桩的内壁与外界空间密闭隔绝时,可不考虑内壁腐蚀。

6.3.5 设计时,应考虑钢管桩在施工期的腐蚀情况。

6.3.6 钢管桩的预留腐蚀厚度可参照类似环境下钢结构的腐蚀实测数据确定,也可按下式计算:

\[\Delta \delta = V \left[ (1 - P _ {t}) t _ {1} + (t - t _ {1}) \right]\tag{6.3.6}\]

式中 \(\Delta\delta\) ——在建筑物使用年限 t 年内,钢管桩所需要的管壁预留的单面腐蚀厚度 (mm);采用防腐措施的海水环境工程,使用年限超过 10 年的,其水下区以上部位的预留腐蚀厚度不应小于 2mm;

V——钢材的单面年平均腐蚀速度(mm/a);

\(P_{t}\) ——采用涂层保护或阴极保护,或采用阴极保护与涂层联合防腐措施时的保护效率(%)；

\(t_{1}\) ——采用涂层保护或阴极保护,或采用阴极保护与涂层联合防腐措施时的使用年限(a);

t——被保护的钢结构设计使用年限(a)。

6.3.7 海水环境工程碳素钢的单面年平均腐蚀速度可按表6.3.7取值,有条件时也可根据现场实测确定;淡水环境工程平均低水位以上区域的年平均腐蚀速度可取0.06mm/a,平均低水位以下区域的年平均腐蚀速度可取0.03mm/a。

表 6.3.7 海水环境工程碳素钢的单面年平均腐蚀速度 V

部位
大气区0.05~0.10
浪溅区有掩护条件0.20~0.30
无掩护条件0.40~0.50
水位变动区、水下区0.12
泥下区0.05

注：①表中年平均腐蚀速度适用于 \(\mathrm{pH} = 4\sim 10\) 的环境条件，对有严重污染的环境，应适当增大；
②当采用低合金钢时，可参照表中数值取值，大气区应适当减小；

③对水质含盐量层次分明的河口或年平均气温高、波浪大和流速大的环境,其对应部位的年平均腐蚀速度应适当增大..

6.3.8 采用涂层保护时,在涂层的设计使用年限内其保护效率可取50%\~95%;采用阴极保护时,其保护效率可按表6.3.8取值;采用涂层与阴极保护联合防护措施时,其保护效率在平均潮位以下可取85%\~95%;平均潮位以上仅按涂层的保护效率取值。

表 6.3.8 阴极保护效率 P

部位P(%)
平均潮位至设计低水位40≤P<90
设计低水位以下P≥90

6.3.9 涂层的涂刷范围和材料应符合下列规定。

6.3.9.1 桩顶处涂刷范围应伸入桩帽或横梁底高程以上 50mm \~ 100mm；在水位变动区应至设计低水位以下 1.5m；水下区应至泥面以下 1.5m；沉桩困难，预计桩端达不到设计高程的可能性较大时，涂刷范围应适当加大。 6.3.9.2 涂层前的除锈及底漆的质量要求应符合国家现行标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)、《水运工程结构防腐蚀施工规范》(JTS/T 209)和《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205)等的有关规定。 6.3.9.3 采用涂层与阴极保护联合防腐蚀措施时,涂层材料应具有耐电压和耐碱等良好性能。 6.3.9.4 阴极保护和涂层的技术要求应符合现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)等的有关规定。

6.3.10 采用阴极保护的工程,所需保护的钢管桩之间应进行导电连接。型钢或钢筋等导电体与钢管桩应采用焊接。

6.3.11 阴极保护可采用牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护或两种保护的联合，电阻率大于 \(500\Omega \cdot cm\) 的海水和淡海水中的防腐措施，不宜采用牺牲阳极的阴极保护方法。7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构

7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构

7.1 一般规定

7.1.1 TSC 管桩宜用于对桩身抗弯能力要求高的工程。当沉桩贯入困难时，宜选用 TSC-P 管桩。

7.1.2 腐蚀环境下的 TSC 管桩的钢管及拼接处应进行防腐处理,防腐蚀设计应符合现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)等的有关规定。

7.1.3 TSC 管桩可与 PHC 管桩或钢管桩拼接成组合桩使用。

7.2 计算

7.2.1 TSC 管桩在使用期和施工期均应进行强度和稳定性计算,内容应包括正截面受压、受拉、受弯计算,受较大扭矩或剪力作用时,还应对受扭或受剪情况进行计算。

7.2.2 TSC 管桩轴心受压承载力设计值应按式(7.2.2)计算,压屈稳定验算可按附录 A 和现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定执行。

\[N_{\mathrm{n}} = \psi_{\mathrm{c}} \left[ f_{\mathrm{c}} A_{\mathrm{c}} + f_{\mathrm{s}} A_{\mathrm{s}} - \left(\sigma_{\mathrm{p0}} - f_{\mathrm{py}}^{\prime}\right) A_{\mathrm{p}} \right]\tag{7.2.2}\]

式中 \(N_{n}\) ——轴心受压承载力设计值(N);

\(\psi_{c}\) ——基桩承载力折减系数,取0.7;

\(f_{c}\) ——混凝土轴心抗压强度设计值(MPa);

\(A_{c}\) ——混凝土的截面积( \(mm^{2}\) );

\(f_{s}\) ——钢管材料的抗压强度设计值(MPa);

\(A_{s}\) ——钢管的截面积( \(mm^{2}\) );

\(\sigma_{p0}\) ——纵向预应力钢棒合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢棒应力（MPa）；对于 TSC-C 管桩，取 \(\sigma_{p0}=0\) ；

\(f^{\prime}_{py}\) ——钢棒的抗压强度设计值(MPa);

\(A_{p}\) ——钢棒的截面积 \((\mathrm{mm}^{2})\) ，对于TSC-C管桩，取 \(A_{p}=0\) ；

7.2.3 TSC 管桩轴心受拉承载力设计值应按式(7.2.3)计算：

\[ N_{\mathrm{t}} = f_{\mathrm{s}} A_{\mathrm{s}} + 0.85 f_{\mathrm{py}} A_{\mathrm{p}}\qquad{\color{white}(7.2.3)}N _ {\mathrm{t}} = f _ {\mathrm{s}} A _ {\mathrm{s}} + 0. 8 5 f _ {\mathrm{py}} A _ {\mathrm{p}}\qquad{\color{white}(7.2.3)} \]

式中 \(N_{t}\) ——轴心受拉承载力设计值(N);

\(f_{s}\) ——钢管材料的抗拉强度设计值(MPa);

\(A_{s}\) ——钢管的截面积( \(mm^{2}\) );

\(f_{py}\) ——钢棒的抗拉强度设计值(MPa);

\(A_{p}\) ——钢棒的截面积 \((\mathrm{mm}^{2})\) ，对于TSC-C管桩，取 \(A_{p}=0\) ；

7.2.4 偏心受压的 TSC 管桩, 其正截面受压、受弯承载力应按式(7.2.4-1)和式(7.2.4-2)计算:

\[ N_{\mathrm{n}} = \alpha \alpha_{1} f_{\mathrm{c}} A_{\mathrm{c}} + (\alpha - \alpha_{\mathrm{t}}) f_{\mathrm{s}} A_{\mathrm{s}} - \sigma_{\mathrm{p0}} A_{\mathrm{p}} + \alpha f_{\mathrm{py}}^{\prime} A_{\mathrm{p}} - \alpha_{\mathrm{t}} (f_{\mathrm{py}} - \sigma_{\mathrm{p0}}) A_{\mathrm{p}}\qquad{\color{white}(7.2.4-1)}M_{\mathrm{n}} = \alpha_{1} f_{\mathrm{c}} A_{\mathrm{c}} \left(r_{1} + r_{\mathrm{c}}\right) \frac{\sin \pi \alpha}{2 \pi} + f_{\mathrm{s}} A_{\mathrm{s}} \bar{r}_{\mathrm{s}} \frac{\sin \pi \alpha + \sin \pi \alpha_{\mathrm{t}}}{\pi} + f_{\mathrm{py}}^{\prime} A_{\mathrm{p}} r_{\mathrm{p}} \frac{\sin \pi \alpha}{\pi} + \left(f_{\mathrm{py}} - \sigma_{\mathrm{p0}}\right) A_{\mathrm{p}} r_{\mathrm{p}} \frac{\sin \pi \alpha_{\mathrm{t}}}{\pi}\qquad{\color{white}(7.2.4-2)} \]

式中 \(N_{n}\) ——受压承载力设计值(N);

\(\alpha\) ——TSC 管桩受压区截面积与全截面积的比值；

\(\alpha_{1}\) ——系数,当混凝土强度等级为C80时,取0.94;

\(f_{c}\) ——混凝土轴心抗压强度设计值(MPa);

\(A_{c}\) ——混凝土的截面积( \(mm^{2}\) );

\(\alpha_{t}\) ——纵向受拉钢筋截面积与全部纵向钢筋截面面积的比值, \(\alpha_{t}=1-1.5\alpha\) ; 当 \(\alpha>2/3\) 时, 取 \(\alpha_{t}=0\) ;

\(f_{s}\) ——钢管材料的抗压强度设计值(MPa);

\(A_{s}\) ——钢管的截面积( \(mm^{2}\) );

\(\sigma_{p0}\) ——纵向预应力钢棒合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢棒应力（MPa）；对于TSC-C管桩，取 \(\sigma_{p0}=0\) ；

\(A_{p}\) ——钢棒的截面积 \((\mathrm{mm}^{2})\) ，对于TSC-C管桩，取 \(A_{p}=0\) ；

\(f^{\prime}_{py}\) ——钢棒的抗压强度设计值(MPa);

\(f_{py}\) ——钢棒的抗拉强度设计值(MPa);

\(M_{n}\) ——受弯承载力设计值(N·mm);

\(r_{1}\) 、 \(r_{c}\) ——混凝土截面的内、外半径(mm);

\(\bar{r}_{s}\) ——TSC 管桩钢管平均半径, \(\bar{r}_{s}=r_{0}-\frac{t}{2},r_{0}\) 为 TSC 管桩外半径,t 为 TSC 管桩钢管壁厚(mm);

\(r_{p}\) ——TSC 管桩纵向配筋中心位置圆半径(mm)。

7.2.5 TSC 管桩斜截面受剪承载力设计值和受扭承载力设计值可按现行国家标准《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936)的有关规定计算。

7.2.6 TSC-P 管桩进行正截面抗裂验算时,应按式(7.2.6-1)和式(7.2.6-2)验算:

\[ \sigma_{\mathrm{tk}} - \sigma_{\mathrm{pc}} \leqslant \alpha_{\mathrm{ct}} \gamma f_{\mathrm{tk}}\qquad{\color{white}(7.2.6-1)}\sigma_{\mathrm{tk}} = \frac{N_{\mathrm{k}}}{A_{\mathrm{c}} + A_{\mathrm{s}} \frac{E_{\mathrm{s}}}{E_{\mathrm{c}}} + A_{\mathrm{p}} \frac{E_{\mathrm{p}}}{E_{\mathrm{c}}}} + \frac{M_{\mathrm{k}} r_{\mathrm{c}}}{I_{\mathrm{c}} + I_{\mathrm{s}} \frac{E_{\mathrm{s}}}{E_{\mathrm{c}}} + I_{\mathrm{p}} \frac{E_{\mathrm{p}}}{E_{\mathrm{c}}}}\qquad{\color{white}(7.2.6-2)} \]

式中 \(\sigma_{tk}\) ——在作用的标准组合下抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力(MPa);

\(\sigma_{pc}\) ——TSC-P 管桩有效预压应力(MPa);

7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构 \(\alpha_{ct}\) ——混凝土拉应力限制系数,按现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的规定取值;

\(\gamma\)——受拉区混凝土塑性影响系数,按现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的规定取值;

\(f_{tk}\) ——混凝土轴心抗拉强度标准值(MPa);

\(N_{k}\) ——轴向力标准值(N);

\(A_{c}\) 、 \(A_{s}\) 、 \(A_{p}\) ——混凝土、钢管、预应力钢筋的截面积( \(mm^{2}\) )；

\(E_{c}\) 、 \(E_{s}\) 、 \(E_{p}\) ——混凝土、钢管、预应力钢筋的弹性模量(MPa);

\(M_{k}\) ——弯矩标准值(N·mm);

\(r_{c}\) ——混凝土截面的外半径(mm);

\(I_{c}\) 、 \(I_{s}\) 、 \(I_{p}\) ——混凝土、钢管、预应力钢筋的截面惯性矩( \(mm^{4}\) )；

7.2.7 TSC-P 管桩预应力损失计算除应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定外,尚应符合下列规定。

7.2.7.1 预应力筋的张拉控制应力 \(\sigma_{con}\) 不宜大于 0.7 倍的抗拉强度标准值 \(f_{ptk}\) 7.2.7.2 TSG-P 管桩预应力损失宜根据试验确定。无试验资料时可按式(7.2.7-1)～式(7.2.7-5)计算，且不宜大于张拉控制应力的 25%。

\[ \Delta \sigma = \Delta \sigma_ {\mathrm{p} \psi} + \Delta \sigma_ {\mathrm{r}}\qquad{\color{white}(7.2.7-1)}\Delta \sigma_{\mathrm{p} \psi} = \frac{n \psi \sigma_{\mathrm{cpt}} + E_{\mathrm{p}} \delta_{\mathrm{s}}}{1 + n \frac{\sigma_{\mathrm{cpt}}}{\sigma_{\mathrm{pt}}} \left(1 + \frac{\psi}{2}\right)}\qquad{\color{white}(7.2.7-2)}\sigma_{\mathrm{opt}} = \frac{\sigma_{\mathrm{pt}} A_{\mathrm{p}}}{A_{0}^{\prime}}\qquad{\color{white}(7.2.7-3)}\sigma_{\mathrm{pt}} = \frac{\sigma_{\mathrm{con}}}{1 + n^{\prime} \frac{A_{\mathrm{p}}}{A_{\mathrm{0}}^{\prime}}}\qquad{\color{white}(7.2.7-4)}\Delta \sigma_{\mathrm{r}} = \gamma_{0} (\sigma_{\mathrm{pt}} - 2 \Delta \sigma_{\mathrm{p} \psi})\qquad{\color{white}(7.2.7-5)} \]

式中 \(\Delta\sigma\) ——预应力筋的预应力损失(MPa);

\(\Delta\sigma_{ppsi}\) ——混凝土的徐变及收缩引起的预应力筋拉应力损失(MPa);

\(\Delta\sigma_{r}\) ——预应力筋因松弛引起的拉应力损失(MPa);

n——钢材的弹性模量与 TSC 管桩混凝土的弹性模量之比；

\(\psi\) ——混凝土的徐变系数,取2.0;

\(\sigma_{opt}\) ——放张后混凝土的预压应力(MPa);

\(E_{p}\) ——预应力钢筋的弹性模量(MPa);

\(\delta_{s}\) ——混凝土的收缩率,取 \(1.5\times10^{-4}\) ;

\(\sigma_{pt}\) ——放张后预应力筋的拉应力(MPa);

\(A_{p}\) ——预应力筋的横截面积( \(mm^{2}\) );

\(A_{0}^{\prime}\) ——放张时 TSC 管桩换算截面积, 包括混凝土截面积以及钢管面积 \(A_{s}\) 乘以弹性模量比 \(n^{\prime}\) 后的截面积 ( \(mm^{2}\) );

\(\sigma_{con}\) ——张拉控制应力值(MPa);

\(n^{\prime}\) ——预应力筋的弹性模量与放张时混凝土的弹性模量之比；

\(\gamma_{0}\) ——预应力筋的松弛系数,可取2.5%。

7.2.7.3 预应力筋的有效拉应力应按式(7.2.7-6)计算：

\[\sigma_ {\mathrm{pe}} = \sigma_ {\mathrm{pt}} - \Delta \sigma\tag{7.2.7-6}\]

式中 \(\sigma_{pe}\) ——预应力筋的有效拉应力(MPa);

\(\sigma_{pt}\) ——放张后预应力筋的拉应力(MPa);

\(\Delta\sigma\) ——预应力筋的预应力损失(MPa)；

7.2.7.4 混凝土有效预压应力应按式(7.2.7-7)计算：

\[\sigma_ {\mathrm{pe}} = \frac {\sigma_ {\mathrm{pe}} A _ {\mathrm{p}}}{A _ {0}}\tag{7.2.7-7}\]

式中 \(\sigma_{pc}\) ——混凝土有效预压应力(MPa);

\(\sigma_{pe}\) ——预应力筋的有效拉应力(MPa);

\(A_{p}\) ——预应力筋的横截面积( \(mm^{2}\) );

\(A_{0}\) ——TSC 管桩换算截面积, 包括混凝土截面积以及钢管面积 \(A_{s}\) 乘以弹性模量比 n 后的截面积 ( \(mm^{2}\) )；

7.2.8 桩顶与上部结构的连接可按预应力混凝土管桩的连接形式设计。

7.3 构造

7.3.1 TSC 管桩应为中空等截面圆筒体,管桩的结构如图7.3.1 所示。

图 7.3.1 TSC 管桩结构示意图
(a) TSC-C 管桩；(b) TSC-P 管桩
1-端板；2-钢管；3-预应力筋；4-螺旋筋； \(L_{1}\) 、 \(L_{2}\) -箍筋加密段长度；L-管节长度

7.3.2 TSC 管桩混凝土强度等级不应低于 C80。

7.3.3 TSC 管桩钢管材质宜采用 Q235B 或 Q355B 钢,钢管的最小有效壁厚宜符合表7.3.3 的规定。48

表 7.3.3 钢管最小有效壁厚

管桩直径(mm)700800100012001400
最小有效壁厚(mm)668911

注：有效壁厚是指钢管在外力作用下所需的厚度。

7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构

7.3.4 TSC-P 管桩的纵向钢筋应沿圆周均匀布置。

7.3.5 TSC-P 管桩箍筋直径宜取 6mm \~ 8mm, 螺距宜取 80mm, 管桩两端 2m \~ 6m 范围内箍筋的螺距可取 45mm, 桩径大的加密段长度应取大值。管节两端箍筋应适当加密。

7.3.6 TSC 管桩端板材质宜与钢管材质一致,端板最小厚度应符合表

7.3.6 的规定。表7.3.6 端板最小厚度

钢棒直径(mm)9.010.712.614.0
端板最小厚度(mm)18202428

7.3.7 TSC 管桩受力钢筋表面至 TSC 管桩外表面的最小距离不应小于 45mm。

7.3.8 TSC-P 管桩钢管与钢筋笼不应接触。

7.3.9 TSC 管桩及其组合桩的接头连接强度不应小于桩身强度。

7.3.10 TSC 管桩打入风化岩层、砾石层、密实砂层和老黏土层等土层时，宜设置钢桩靴。

8 组合桩结构

8.0.1 组合桩应根据地质条件、使用要求和沉桩工艺选择不同的组合形式,其组合形式可包括大管桩与钢管桩拼接、PHC或TSC管桩与钢管桩拼接、TSC管桩与PHC管桩拼接。

8.0.2 组合桩上下两段的长度应根据地质情况、施工条件、受力状态、耐久性要求等因素综合确定，接头应设在泥面以下弯矩较小处。

8.0.3 组合桩的承载力和桩身结构计算应根据上下段不同的结构,按第4章\~第7章的有关规定计算。

8.0.4 组合桩的接头处抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗扭承载能力不应低于该截面计算所需强度的1.5倍。提前拼接完成的组合桩接头在施工期应进行堆存、吊运、运输等状态下的验算。

8.0.5 大管桩与钢管桩的拼接可采用图8.0.5(a)所示等同内径的方式,也可采用图8.0.5(b)所示等同外径的方式。拼接应采用法兰板锚接,法兰板与钢管节之间可采用电弧焊接,焊缝高度应满足表8.0.5-1的要求。采用等同外径的拼接方式时,与钢管桩拼接段主要结构尺寸应满足表8.0.5-2的要求。


图 8.0.5 大管桩与钢管桩拼接示意图

(a)等同内径拼接；(b)等同外径拼接

1-钢管桩；2-加劲板；3-钢绞线；4-锚具；5-锚垫板；6-混凝土管节外壁；7-混凝土管节内壁；8-端部法兰；9-钢管；10-连接部法兰；11-钢覆板；12-矩形加劲板

表 8.0.5-1 焊缝高度 \(h\)

外径(mm)700800100012001400
焊缝高度h(mm)8~1210~1412~20
肋板数量66888

注：焊缝高度 h 可根据工程地质情况适当调整.

表 8.0.5-2 大管桩拼接段结构尺寸要求

外径(mm)钢管壁厚(mm)钢覆板壁厚(mm)矩形加劲板加劲板连接部法兰厚度(mm)
厚度(mm)数量厚度(mm)数量
12002562516161632
14002020

8 组合桩结构

8.0.6 PHC 管桩、TSC 管桩与钢管桩的拼接可采用图 8.0.6(a) 所示等同内径的方式, 也可采用图 8.0.6(b) 所示等同外径的方式。TSC 管桩、PHC 管桩与钢管桩拼接的焊缝宜为角焊缝, 焊缝高度应满足表 8.0.5-1 的要求。对于外径大于或等于 \(800 \mathrm{~mm}\) 的管桩, 宜采用内外两圈的焊接形式; 外径小于 \(800 \mathrm{~mm}\) 的管径, 可仅焊接外圈。

(a)


(b)
图 8.0.6 TSC 或 PHC 管桩与钢管桩拼接示意图

(a)等同内径拼接；(b)等同外径拼接
1-TSC 管桩或 PHC 管桩；2-钢管桩；3-端板；4-肋板

8.0.7 TSC 管桩与 PHC 管桩拼接可采用图8.0.7 所示的方式。

图 8.0.7 TSC 管桩与 PHC 管桩拼接示意图

1-TSC 管桩；2-端板；3-钢套箍；4-PHC 管桩；5-桩预应力钢筋；6-外侧分三次满焊；7-内侧满焊； \(a \geqslant 12mm\) ; \(b \geqslant 3mm\) ; \(c \geqslant 5mm\) ; \(d \geqslant 5mm\)

8.0.8 设计组合桩时,应对焊缝的检测提出要求,可按第6.2.14条的规定执行。

9 灌注桩结构

9.1 计算

9.1.1 灌注桩应进行正截面承载能力计算,内容应包括轴心受压、轴心受拉、受弯与压力或拉力的组合计算,受较大扭矩或剪力作用时,尚应对受扭或受剪情况进行计算。

9.1.2 灌注桩在使用期应进行限裂验算。

9.1.3 灌注桩承载能力计算和限裂验算应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定。

9.1.4 计算桩在轴心受压荷载和偏心受压荷载作用下的桩身承载力时,混凝土的轴心抗压强度设计值应根据施工工艺进行折减,钻孔或冲孔灌注桩折减系数可取0.8。

9.2 构造

9.2.1 钻孔桩设计桩径不宜小于600mm。

9.2.2 桩身截面配筋率应根据计算确定,最小配筋率不应小于0.6%。

9.2.3 桩身配筋长度应符合下列规定。

9.2.3.1 端承桩、抗拔桩和承受负摩阻力的桩应通长配筋。坡地或岸坡存在软土层时，桩宜通长配筋。 9.2.3.2 端承摩擦桩宜通长配筋,桩长较大时,也可根据内力大小沿深度分段配筋。 9.2.3.3 摩擦桩可根据内力大小沿深度分段配筋。 9.2.3.4 受水平力作用的抗弯桩和偏心受压桩,设计泥面以下的配筋长度不宜小于4倍桩的相对刚度系数。

9.2.4 桩的主筋应采用热轧带肋钢筋,数量不宜少于12根,直径不宜小于16mm。采用束筋时,每束不宜多于2根钢筋。纵向钢筋应沿桩身周边均匀布置,其净距不应小于80mm。钢筋笼底部主筋宜稍向内弯折。

9.2.5 箍筋应采用螺旋式, 直径不宜小于 8mm, 箍筋间距宜为 200mm \~ 300mm; 受水平力作用的桩, 在承台底面以下 3 倍 \~ 5 倍桩径范围内箍筋应加密。当钢筋笼长度大于 5m 时, 应每隔 2.0m \~ 2.5m 设置一道加强箍筋; 当钢筋笼长度大于 10m 时, 应每隔 5.0m \~ 8.0m 在笼内设置一道焊接支撑架。

9.2.6 混凝土保护层的厚度,淡水环境不应小于50mm,海水环境不应小于70mm。

9.2.7 桩身混凝土强度等级不应低于 C30。

9.2.8 桩与桩帽、横梁或承台的连接应符合下列规定。

9.2.8.1 桩嵌入桩帽、横梁或承台的长度不宜小于 \(100\mathrm{mm}\)

9 灌注桩结构 9.2.8.2 桩顶钢筋伸入桩帽、横梁或承台的长度,受压桩不宜小于35倍主筋直径,受拉桩不宜小于40倍主筋直径。 9.2.8.3 伸入桩帽、横梁或承台的桩顶钢筋应根据受力情况采用直筋伸入或喇叭形伸入方式，桩顶弯矩较大时宜采用直筋伸入，桩帽、横梁或承台承受较大冲切力时宜采用喇叭形，喇叭形钢筋与竖直线夹角可取约15°。 9.2.8.4 桩帽或承台边缘与边桩外侧的距离,对直径不大于1000mm的桩,不宜小于0.5倍桩径且不应小于300mm;对直径大于1000mm的桩,不宜小于0.4倍桩径且不应小于500mm。 9.2.8.5 当桩与上部结构横梁直接连接时,梁边与桩外侧的距离不宜小于250mm。

9.2.9 未做防腐等处理的施工用钢护筒不应伸入桩帽、横梁或承台。

10 嵌岩桩结构

10.1 一般规定

10.1.1 灌注型嵌岩桩的钢护筒和预制型桩的桩端宜下沉至岩面。

10.1.2 嵌岩桩与桩帽、横梁或承台的连接形式和要求,应根据岩面以上桩身结构类型采用相应的桩身与上部结构连接的形式并满足相应要求。

10.1.3 嵌岩桩岩面以上桩身的结构计算应根据不同的桩型分别按照第5章、第6章、第7章、第9章的有关规定执行。

10.2 灌注型嵌岩桩的构造

10.2.1 灌注型嵌岩桩桩身构造应符合第9章的有关规定。

10.2.2 灌注型嵌岩桩嵌岩段的直径和配筋,应根据桩的受力状况确定,并应符合下列规定。

10.2.2.1 主筋宜采用热轧带肋钢筋,直径不应小于16mm,截面积应计算确定,且配筋率不宜小于0.6%,根数不宜少于12根,应沿周长均匀通长布置。当嵌岩孔径小于桩径时,嵌岩段主筋伸入上部桩内的长度,受压桩不应小于35倍主筋直径,受拉桩不应小于40倍主筋直径。 10.2.2.2 箍筋宜采用 HPB300 级钢筋, 直径不应小于 8mm, 间距应取 200mm \~ 300mm; 在岩面上下 1000mm \~ 2000mm 范围内箍筋间距宜取 100mm \~ 150mm, 宜采用螺旋或焊接环式箍筋, 并宜每隔 2m 左右焊接一道加强环筋, 加强环筋直径不宜小于 16mm。

10.2.3 灌注型锚杆嵌岩桩的锚杆直径不宜小于 25mm, 必要时应采用型钢。锚杆伸入岩面以上桩身内的长度不应小于锚固长度。

10.2.4 锚孔内灌注水泥浆的立方体抗压强度标准值不应小于 35MPa, 且应压浆密实, 并掺加适量的膨胀剂。

10.3 预制型嵌岩桩的构造

10.3.1 桩身结构应符合下列规定。

10.3.1.1 预应力混凝土管桩、钢管桩、TSC 管桩等应符合第 5 章 \~ 第 7 章的有关规定。 10.3.1.2 锤击沉桩时应根据地质和施工条件,对桩端采取局部加强措施,并应以桩端钢板不卷边为原则确定停锤贯入度。

10.3.2 植入嵌岩桩桩端构造应符合下列规定。10 嵌岩桩结构

10.3.2.1 植入嵌岩桩桩端内应灌注强度等级不低于 C30 的混凝土, 灌注高度不宜低于岩面以上 1.0 倍桩径。 10.3.2.2 成孔直径大于植入桩桩径时,桩外侧应采用混凝土或水泥砂浆等进行加固,混凝土强度等级不宜低于C30,水泥砂浆强度等级不宜低于M30。

10.3.3 芯柱嵌岩桩桩端构造应符合下列规定。

10.3.3.1 嵌岩段钢筋笼的主筋和箍筋应符合第10.2.2条的规定,并应满足下列要求:(1) 岩面处桩芯主筋混凝土的保护层厚度不小于35mm; (2)钢筋笼的钢筋布设便于安装和灌注水下混凝土；

(3)钢筋笼主筋采用钢筋或工字钢、钢管等型钢。

10.3.3.2 芯柱混凝土的强度等级不应低于 C30。 10.3.3.3 芯柱混凝土宜采取减小混凝土收缩的不利影响的措施。

10.3.4 锚杆嵌岩桩的锚固结构应符合下列规定。

10.3.4.1 锚杆材料可采用 HRB400 级钢筋或精轧螺纹钢筋等, 使用预应力锚杆时也可采用钢绞线。 10.3.4.2 锚杆可根据根数做成一束或多束,组合式嵌岩桩的锚杆宜采用一束。 10.3.4.3 锚杆束应设置间距 2m 左右的定位隔板, 锚杆束内各根锚杆的净距不应小于 5mm。 10.3.4.4 锚孔应沿周长均匀布置,孔的中心距不宜小于4倍锚孔直径,锚孔中心与桩内径边缘的距离不宜小于100mm。 10.3.4.5 锚孔直径不应小于 3 倍锚杆直径; 当采用锚杆束时, 杆束外径与锚孔壁的间距不得小于 30mm。 10.3.4.6 锚孔内灌注水泥浆的立方体抗压强度标准值不应小于 \(35 \, MPa\) ，且应压浆密实，并掺加适量的膨胀剂。 10.3.4.7 锚杆在桩芯内的锚固可采用下列方式：(1) 锚杆在桩内仅伸入桩的下段与桩芯柱混凝土锚固, 见图 B.0.4; (2)锚杆在桩芯内伸至桩的上段与桩芯柱混凝土锚固,见图B.0.5;

(3)组合式嵌岩桩锚杆在芯柱嵌岩段混凝土中直接锚固,见图 B.0.6。

10.3.5 预制桩芯柱嵌岩桩和锚杆嵌岩桩的桩内混凝土芯柱应有足够的长度,长度的确定应符合下列规定。

10.3.5.1 采用芯柱嵌岩时,预制桩下段的芯柱长度不应小于下列三项要求的最大值:(1) 主筋要求的锚固长度； (2)1.5倍嵌岩深度；

(3) 轴向受力所需最小长度 L, L 可按式(10.3.5)计算：

\[L = \frac{\alpha N}{\tau_{0} \pi d}\tag{10.3.5}\]

式中 L —— 芯柱传递轴向力所需最小长度(m);

\(\alpha\)——系数,取1.2;

N——桩在岩面处的轴向力设计值(kN);

\(\tau_{0}\) ——芯柱与桩内壁结合面的抗剪强度设计值 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{2})\) ;

d——桩的内径(m)。

10.3.5.2 采用锚杆嵌岩的抗拔桩,锚杆在桩内锚固于桩下段芯柱时,芯柱长度不应小于传递轴向力所需最小长度,且不宜小于8m,抗拔所需最小长度可按式(10.3.5)计算。 10.3.5.3 采用锚杆嵌岩的抗拔桩,锚杆在桩内锚固于桩上段芯柱时,锚杆宜伸入上部结构混凝土中。 10.3.5.4 采用芯柱与锚杆组合嵌岩时,桩下段芯柱长度不应小于下列两项要求的大值,且不宜小于8m:(1)1.5倍芯柱有效嵌岩深度； (2) 轴向受力所需最小长度 L, L 按式(10.3.5)计算。

附录 A 桩的压屈计算长度的确定

附录 A 桩的压屈计算长度的确定

A.0.1 桩身压屈计算长度可根据桩顶约束情况、桩在泥面以上的长度、桩的入土长度、桩侧和桩尖的土质条件按表 A.0.1 确定。

表 A.0.1 桩的压屈计算长度 \(l_{c}\)

桩顶铰接
桩尖未嵌岩桩尖嵌岩,按固接处理
桩顶固接
桩尖未嵌岩或按铰接处理桩尖嵌岩,按固接处理
桩顶滑移
桩尖未嵌岩或按铰接处理桩尖嵌岩,按固接处理

注：①T为桩的相对刚度系数，按附录E计算；
② \(l_{0}\) 为泥面至桩帽、横梁或承台底面的长度，对于液化土层，泥面从液化层底面算起；
③h为桩的入土长度；
①当桩顶按固接或滑移支座考虑，且 \(l_{0}\) 大于10T时，桩的压屈计算长度 \(l_{c}\) 应乘以增大系数1.2.

附录 B 嵌岩桩嵌岩形式示意图

附录 B 嵌岩桩嵌岩形式示意图 附录 B 嵌岩桩嵌岩形式示意图 (c)
(a)
(b)


图 B.0.1 灌注型嵌岩桩和灌注型锚杆嵌岩桩嵌岩形式示意图
(a) 等于桩径的嵌岩桩；(b) 小于桩径的嵌岩桩；(c) 锚杆嵌岩桩
1-岩层面；2-钢筋笼；3-钢护筒；4-覆盖层顶面；5-嵌岩钢筋笼；6-锚杆


图 B.0.2 预制型植入嵌岩桩嵌岩形式示意图
1-预制桩；2-覆盖层顶面；3-钢护筒；4-岩层面；5-桩内水下混凝土；6-桩外侧与孔壁间水下混凝土


图 B.0.3 预制型芯柱嵌岩桩嵌岩形式示意图
1-预制桩；2-覆盖层或混凝土套箱砂层顶面；3-桩芯柱混凝土；4-钢筋笼；5-岩层面


图 B.0.4 预制型锚杆嵌岩桩下段锚固形式示意图
1-覆盖层顶面；2-预制桩；3-锚杆；4-桩芯混凝土；5-岩层面；6-锚固水泥浆体


图 B.0.5 预制型锚杆嵌岩桩上段锚固形式示意图
1-桩芯混凝土；2-预制桩；3-钢筋笼；4-覆盖层顶面；5-钻锚孔导管；6-岩层面；7-锚杆；8-锚固水泥浆体


图 B.0.6 组合嵌岩桩锚固形式示意图
1-灌注桩或预制桩；2-覆盖层顶面；3-钢筋笼；4-岩层面；5-嵌岩柱；6-锚杆


1-预制桩；2-覆盖层顶面；3-桩芯混凝土；4-岩层面；5-型钢笼
图 B.0.7 预制型芯柱嵌岩桩型钢笼嵌固形式示意图

附录 C 超大直径钢管桩

C.1 一般规定

C.1.1 超大直径钢管桩宜采用直桩布置形式。

C.1.2 超大直径钢管桩岩土勘察钻孔深度应符合下列规定。

C.1.2.1 钻孔至桩端以下深度,对黏土、中密和密实砂土不宜小于2倍\~3倍桩径,对碎石土不宜小于1倍\~2倍桩径。

C.1.2.2 当存在软弱下卧层时,钻孔宜穿透软弱下卧层并钻至硬土层不宜小于2倍\~3倍桩径。

C.1.3 超大直径钢管桩设计应具备岩土的标贯击数或静力触探、十字板剪切等原位测试指标参数。

C.1.4 超大直径钢管桩的沉桩工艺和设计参数应通过沉桩试验确定。

C.1.5 桩端进入持力层的深度不应少于 1 倍 \~ 2 倍桩径。直径较大、土质较硬时取小值。

C.1.6 当桩端以下 2 倍 \~ 3 倍桩径范围内存在软弱土层时, 应考虑冲剪破坏的可能性, 验算下卧层承载力。

C.2 轴向承载力

C.2.1 超大直径钢管桩轴向承载力宜通过静荷载试验确定,进行静荷载试桩时,单桩轴向承载力设计值应按下式计算:

\[Q_{\mathrm{d}} = \frac{Q_{\mathrm{k}}}{\gamma_{\mathrm{R}}}\tag{C.2.1}\]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向承载力设计值(kN);

\(Q_{k}\) ——单桩轴向极限承载力标准值(kN)，取试验值；

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,取1.40\~1.55,当地质条件复杂或永久作用所占比重较大时取大值,反之取小值；

C.2.2 单桩轴向抗压承载力的确定不具备静荷载试验条件时,其设计值可采用经验参数法按下式估算:

\[Q_{\mathrm{d}} = \frac{(U \sum q_{\mathrm{fi}} l_{i} + Q_{\mathrm{kn}} + q_{\mathrm{R}} A)}{\gamma_{\mathrm{R}}}\tag{C.2.2}\]

式中 \(Q_{d}\) ——单桩轴向抗压承载力设计值(kN);

U——桩身截面外周长(m);

附录 C 超大直径钢管桩 \(q_{fi}\) ——单桩外侧第i层土的单位面积极限侧摩阻力标准值(kPa)，宜根据试验确定，也可根据工程经验或研究论证确定；

\(l_{i}\) ——桩身穿过第i层土的长度(kPa);

\(Q_{kn}\) ——单桩内侧极限摩阻力标准值总和(kN)，宜根据试验确定，也可根据工程经验或研究论证确定，且不大于桩芯土提供的端阻力；

\(q_{it}\) ——单桩单位面积极限端阻力标准值(kPa)，无当地经验值时，可按表4.2.4-2取值；

A——钢管桩端部环形截面面积 \(\left(\mathrm{m}^{2}\right)\) ;

\(\gamma_{R}\) ——单桩轴向承载力抗力分项系数,取1.65\~1.80；

C.2.3 超大直径钢管桩抗拔承载力宜通过静荷载试验确定,不进行静荷载试桩时,单桩抗拔承载力计算可按第4.2.6条估算,有经验时,可考虑桩内土体对其抗拔承载力的提高作用。

C.3 水平力作用下桩的计算

C.3.1 当符合弹性长桩条件时,单桩在水平力作用下的桩身内力和变形可采用 m 法或 P-Y 曲线法计算,有关计算方法见附录 E。

C.3.2 对采用 m 法或 P-Y 曲线法计算的桩身内力和变形结果, 必要时应采用数值模型分析进行校核, 数值模型分析可采用三维有限元法。

C.4 构造

C.4.1 超大直径钢管桩应采用不低于 Q355 的钢材, 钢材性能应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591) 的有关规定。

C.4.2 钢管桩宜整根出厂,可根据使用要求和生产条件选用卷制直焊缝或螺旋焊缝的形式。

C.4.3 管节对口拼装时,相邻管节的纵向焊缝和螺旋焊缝应错开1/4周长以上。

C.4.4 钢管桩的壁厚应满足施工期、使用期的受力要求和耐久性要求。钢管桩的外径与壁厚之比可按第6.2.4条确定。

C.4.5 钢管桩的吊运可采用两点吊或四点吊，吊运计算可按第6.2.5条执行。

C.4.6 桩与上部结构的连接应符合下列规定。

C.4.6.1 超大直径钢管桩上部结构宜选用钢结构。

C.4.6.2 超大直径钢管桩与上部钢结构的连接可采用焊接、螺栓连接或灌浆连接。

C.4.6.3 超大直径钢管桩与上部混凝土结构的连接可采用桩芯钢筋混凝土的方式，桩芯混凝土长度、配筋应满足受力要求。

附录 D 高桩承台桩基群桩折减系数

D.0.1 高桩承台的桩基需考虑群桩作用时,桩的轴向承载力折减系数可按下列公式计算:

\[ \lambda = \frac{1}{1 + \eta}\qquad{\color{white}(D.0.1-1)}\eta = 2 A_{1} \frac{m - 1}{m} + 2 A_{2} \frac{n - 1}{n} + 4 A_{3} \frac{(m - 1) (n - 1)}{m n}\qquad{\color{white}(D.0.1-2)}A_{1} = \left(\frac{1}{3 S_{1}} - \frac{1}{2 L \tan \varphi}\right) d\qquad{\color{white}(D.0.1-3)}A_{2} = \left(\frac{1}{3 S_{2}} - \frac{1}{2 L \tan \varphi}\right) d\qquad{\color{white}(D.0.1-4)}A_{3} = \left(\frac{1}{3 \times \sqrt{S_{1}^{2} + S_{2}^{2}}} - \frac{1}{2 L \tan \varphi}\right) d\qquad{\color{white}(D.0.1-5)} \]

式中 \(\lambda\) ——群桩折减系数；

\(\eta\) ——公式代换量；

\(A_{1}\) 、 \(A_{2}\) 、 \(A_{3}\) ——公式代换量，当计算值小于0时取0；

n——高桩承台横向每排桩的桩数；

m——高桩承台纵向每排桩的桩数；

L——相邻桩的平均入土深度(m);

\(S_{1}\) ——纵向桩距(m)，当桩距不等时，可取其平均值；

\(S_{2}\) ——横向桩距(m)，计算方法与 \(S_{1}\) 相同；

\(\varphi\) ——土的固结快剪内摩擦角( \(^{\circ}\) ),对成层土,可取桩入土深度范围内 \(\varphi\) 的加权平均值;

d——桩径或桩宽(m)。

附录 E 水平力作用下桩的计算

E.1 m 法

E.1.1 土的水平地基抗力系数可按下式计算：

\[K = m z\tag{E.1.1}\]

式中 K —— 土的水平地基抗力系数 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{3})\) ;

m——土的水平地基抗力系数随深度增长的比例系数 \(\left(\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{4}\right)\) ，宜通过单桩水平静载试验确定，当无试桩资料时，可按表E.1.1采用；

z——计算点的深度(m)。

表 E.1.1 非岩石类土的 \(m\) 值

序号地基土类别预制混凝土桩、钢桩、TSC桩灌注桩
m值(kN/m4)对应桩在泥面处水平位移(mm)m值(kN/m4)对应桩在泥面处水平位移(mm)
1淤泥,淤泥质土2000~4500102500~50006
2流塑( >1)、软塑( )状黏性土、 粉土,松散粉细砂、松散填土4500~60003000~5000
3可塑 )状黏性土、 粉土、稍密或中密填土、稍密细砂6000~100005000~10000
4硬塑( )、坚硬( )状黏性土, 粉土、中密的中粗砂、密实老填土10000~2200010000~30000
5中密、密实的砂砾、碎石类土——30000~80000

注：①水平位移大于表列数值时 m 值应适当降低，水平位移小于表列数值时 m 值可适当提高；

附录 E 水平力作用下桩的计算 ②泥面为斜面时 m 值应适当降低；

③水平力为长期荷载时 m 值应适当降低.

E.1.2 桩的换算宽度可按下列公式计算：

\(d \geqslant 1.0\mathrm{m}\) :

\[b_{0} = k k_{\mathrm{f}} / (d + 1)\tag{E.1.2-1}\]

\(d < 1.0\mathrm{m}\)

\[b_{0} = k k_{\mathrm{f}} / (1.5 d + 0.5)\tag{E.1.2-2}\]

式中 d ——桩径或垂直于水平力作用方向桩的宽度(m);

\(b_{0}\) ——桩的换算宽度(m)， \(b_{0}\leqslant2d\) ;

k——平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数,不考虑群桩效应时取1.0;

\(k_{f}\) ——桩形状换算系数,圆桩或管桩取0.9,方桩或矩形桩取1.0；

E.1.3 在水平力和力矩作用下,弹性长桩的桩身变形和弯矩,宜采用有限单元法计算,也可按下列规定确定。

E.1.3.1 桩顶可自由转动和位移时,桩身入土段的变形和弯矩可按下列公式计算:

\[ Y = \frac{H_{\mathrm{o}} T^{3}}{E_{\mathrm{p}} I_{\mathrm{p}}} A_{\mathrm{y}} + \frac{M_{\mathrm{o}} T^{2}}{E_{\mathrm{p}} I_{\mathrm{p}}} B_{\mathrm{y}}\qquad{\color{white}(E.1.3-1)}M = H_{\mathrm{o}} T A_{\mathrm{m}} + M_{0} B_{\mathrm{m}}\qquad{\color{white}(E.1.3-2)}T = \sqrt [ 5 ]{\frac{E_{\mathrm{p}} I_{\mathrm{p}}}{m b_{0}}}\qquad{\color{white}(E.1.3-3)}Z_{\mathrm{m}} = \overline{h} T\qquad{\color{white}(E.1.3-4)}M_{\max} = M_{o} C_{2}\qquad{\color{white}(E.1.3-5)} \]

或

\[\left| M_{\max} = H_{0} T D_{2} \right|\tag{E.1.3-6}\]

式中 Y——桩身在泥面或泥面以下计算深度处的变形(m); \(H_{0}\) ——作用在泥面处的水平荷载(kN);

T——桩的相对刚度系数(m);

\(E_{n}\) ——桩材料的弹性模量 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{2})\) ;

\(I_{p}\) ——桩截面的惯性矩 \((\mathrm{m}^{4})\) ;

\(A_{v}\) 、 \(B_{v}\) 、 \(A_{m}\) 、 \(B_{m}\) ——变形和弯矩的无量纲系数，按表 E.1.3 确定；

M——桩身在泥面或泥面以下计算深度处的弯矩 \((\mathrm{kN}\cdot\mathrm{m})\) ;

\(M_{0}\) ——作用在泥面处的弯矩 \((\mathrm{kN}\cdot\mathrm{m})\) ;

m——桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{4})\) ;

\(b_{0}\) ——桩的换算宽度(m)，按第E.1.2条计算；

\(Z_{m}\) ——桩身最大弯矩距泥面深度(m);

\(\overline{h}\) ——换算深度(m)，根据 \(C_{1}=\frac{M_{o}}{H_{o}T}\) 或 \(D_{1}=\frac{H_{o}T}{M_{o}}\) ，按表E.1.3查得；

\(M_{max}\) ——桩身最大弯矩(kN·m);

\(C_{2}\) 、 \(D_{2}\) ——无量纲系数，根据 \(h=Z_{m}/T\) 按表E.1.3中查得；

表 E.1.3 m 法计算用无量纲系数表

换算深度
0.02.4411.62101∞01∞
0.12.2791.4510.1001131.2520.0081.001131.318
0.22.1181.2910.1970.99834.1860.0291.00434.317
0.31.9591.1410.2900.99415.5440.0641.01215.738
0.41.8031.0010.3370.9868.7810.1141.0299.037

续表 E.1.3

换算深度
0.51.6500.8700.4580.9755.5390.1811.0575.856
0.61.5030.7500.5290.9593.7100.2701.1014.138
0.71.3600.6390.5920.9382.5660.3901.1692.999
0.81.2240.5370.6460.9131.7910.5581.2742.282
0.91.0940.4450.6890.8841.2380.8081.4411.784
1.00.9700.3610.7230.8510.8241.2131.7281.424
1.10.8540.2860.7470.8140.5031.9882.2991.157
1.20.7460.2190.7620.7740.2464.0713.8760.952
1.30.6450.1600.7680.7320.03429.5823.4380.792
1.40.5520.1080.7650.687-0.145-6.906-4.5960.666
1.60.3880.0240.7370.594-0.434-2.305-1.1280.480
1.80.254-0.0360.6850.499-0.665-1.503-0.5300.353
2.00.147-0.0760.6140.407-0.865-1.156-0.3040.263
3.0-0.087-0.0950.1930.076-1.893-0.528-0.0260.049
4.0-0.108-0.01500-0.045-22.5000.0110

注：本表适用于桩端置于非岩石土中或支立于岩石面上的弹性长桩。

附录 E 水平力作用下桩的计算 E.1.3.2 桩顶水平移动自由而转角固定时,桩身入土段的变形和弯矩可按下列公式计算:

\[ Y = (A_{\mathrm{y}} - 0.93 B_{\mathrm{y}}) \frac{H_{\mathrm{o}} T^{3}}{E_{\mathrm{p}} I_{\mathrm{p}}}\qquad{\color{white}(E.1.3-7)}M = (A_{\mathrm{m}} - 0.93 B_{\mathrm{m}}) H_{\mathrm{o}} T\qquad{\color{white}(E.1.3-8)} \]

式中 Y——桩身在泥面或泥面以下计算深度处的变形(m);

\(A_{y}\) 、 \(B_{y}\) 、 \(A_{m}\) 、 \(B_{m}\) ——变形和弯矩的无量纲系数，按表 E.1.3 确定；

\(H_{0}\) ——作用在泥面处的水平荷载(kN);

T——桩的相对刚度系数(m);

\(E_{p}\) ——桩材料的弹性模量 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{2})\) ;

\(I_{p}\) ——桩截面的惯性矩 \(\left(\mathrm{m}^{4}\right)\) ;

M——桩身在泥面或泥面以下计算深度处的弯矩 \((\mathrm{kN}\cdot\mathrm{m})\) ；

E.1.3.3 当地基为多土层时,宜按各土层的 m 值确定水平抗力系数,采用有限单元法计算桩身内力。无条件时,也可采用泥面以下 1.8T 深度范围内各土层 m 值的加权平均值按第 E.1.3.1 款或第 E.1.3.2 款计算。

E.2 \(P - Y\) 曲线法

E.2.1 不排水抗剪强度标准值 \(C_{n}\) 小于或等于 96kPa 的软黏土，在非往复荷载作用下 P-Y 曲线可按下列规定确定。

E.2.1.1 桩侧单位面积的极限水平土抗力标准值,可按下列公式计算:

(1) 当 \(Z < Z_{r}\) 时：

\[P_{\mathrm{n}} = 3 C_{\mathrm{n}} + \gamma Z + \frac{\zeta C_{\mathrm{n}} Z}{d}\tag{E.2.1-1}\]

(2) 当 \(Z \geqslant Z_{r}\) 时：

\[ P_{11} = 9 C_{11}\qquad{\color{white}(E.2.1-2)}Z_{r} = \frac{6 C_{n} d}{\gamma d + \zeta C_{n}}\qquad{\color{white}(E.2.1-3)} \]

式中 \(P_{n}\) ——泥面以下 Z 深度处桩侧单位面积极限水平土抗力标准值(kPa);

\(C_{n}\) ——原状黏土不排水抗剪强度的标准值(kPa);

\(\gamma\)——土的重度 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{3})\) ;

Z——泥面以下桩的任一深度(m);

\(\zeta\) ——系数,取0.25\~0.50;

d——桩径或桩宽(m);

\(Z_{r}\) ——极限水平土抗力转折点的深度(m)；

E.2.1.2 软黏土中桩的 P-Y 曲线可按下列公式确定：

(1) 当 \(Y/Y_{50}<8\) 时：

\[\frac{P}{P_{\mathrm{n}}} = 0.5 \left(\frac{Y}{Y_{50}}\right)^{\frac{1}{3}}\tag{E.2.1-4}\]

(2) 当 \(Y / Y_{50} \geqslant 8\) 时：

\[ Y_{50} = \rho \varepsilon_{50} d\qquad{\color{white}(E.2.1-5)}\frac{P}{P_{\mathrm{n}}} = 1.0\qquad{\color{white}(E.2.1-6)} \]

式中 P ——泥面以下 Z 深度处作用于桩上的单位面积水平土抗力标准值(kPa);

\(P_{n}\) ——泥面以下 Z 深度处桩侧单位面积极限水平土抗力标准值(kPa);

Y——泥面以下 Z 深度处桩的侧向水平变形(m);

\(Y_{50}\) ——桩周土达极限水平土抗力之半时,相应桩的侧向水平变形(m);

\(\rho\) ——相关系数,取2.5;

\(\varepsilon_{50}\) ——三轴仪试验中最大主应力一半时的应变值,对饱和度较大的软黏土,也可取无侧限抗压强度 \(q_{n}\) 一半时的应变值;

d——桩径或桩宽(m)。

E.2.1.3 当无试验资料时, \(\varepsilon_{50}\) 可按表 E.2.1 采用；

表 E.2.1 \(\varepsilon_{50}\) 值

(kPa) (kPa) (kPa)
0.020 0.010 0.007

E.2.2 对 \(C_{n}\) 大于96kPa 的硬黏土，宜按试桩资料绘制 P-Y 曲线。

E.2.3 砂土单位桩长的极限水平土抗力标准值 \(P_{n}^{\prime}\) ，可按下列公式计算：

(1) 当 \(Z < Z_{r}\) 时：

\[P_{11}^{\prime} = (C_{1} Z + C_{2} d) \gamma Z\tag{E.2.3-1}\]

(2) 当 \(Z \geqslant Z_{r}\) 时：

\[P_{11}^{\prime} = C_{3} d \gamma Z\tag{E.2.3-2}\]

式中 \(P_{n}^{\prime}\) ——泥面以下 Z 深度处单位桩长的极限水平土抗力标准值(kN/m);

\(C_{1}\) 、 \(C_{2}\) 、 \(C_{3}\) ——系数；

Z——泥面以下桩的任一深度(m);

d——桩径或桩宽(m);

\(\gamma\)——土的重度 \((\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{3})\) ；

(3) \(C_{1}\) 、 \(C_{2}\) 和 \(C_{3}\) 可按图 E.2.3 确定；


图 E.2.3 \(C_{1}\) 、 \(C_{2}\) 、 \(C_{3}\) 值

附录 E 水平力作用下桩的计算 (4) 联立求解式(E.2.3-1)与式(E.2.3-2)，可得浅层土与深层土分界线深度 \(Z_{r}\) 。E.2.4 砂土中桩的 P-Y 曲线，在缺乏现场试验资料时，可按下列公式确定：

\[ P = \psi \cdot P_{n}^{\prime} \mathrm{th} \left(\frac{K Z}{\psi P_{n}^{\prime}} Y\right)\qquad{\color{white}(E.2.4-1)}\psi = \left(3.0 - 0.8 \frac{Z}{d}\right) \geqslant 0.9\qquad{\color{white}(E.2.4-2)} \]

式中 P ——泥面以下 Z 深度处作用于桩上的单位桩长水平土抗力标准值(kN/m);

\(\psi\) ——计算系数；

\(P_{n}^{\prime}\) ——泥面以下 Z 深度处单位桩长的极限水平土抗力标准值(kN/m);

K——土抗力的初始模量 \(\left(\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{3}\right)\) ，可按图 E.2.4 确定；

Z——泥面以下桩的任一深度(m);

Y——泥面以下 Z 深度处桩的侧向水平变形(m);

d——桩径或桩宽(m)。

E.2.5 在水平力作用下,群桩中桩的中心距小于8倍桩径、桩的人土深度小于10倍桩径以内的桩段,应考虑群桩效应。在非往复水平荷载作用下,距荷载作用点最远的桩按单桩计算。其余各桩应考虑群桩效应。其P-Y曲线中的土抗力在无试验资料时,对于黏性土可按下式进行计算土抗力的折减系数。

\[\lambda_{h} = \left(\frac{\frac{S_{o}}{d} - 1}{7}\right)^{0.043 \left(10 - \frac{Z}{d}\right)}\tag{E.2.5}\]

式中 \(\lambda_{h}\) ——土抗力的折减系数；

\(S_{0}\) ——桩距(m);

d——桩径或桩宽(m);

Z——泥面以下桩的任一点深度(m)。

内摩擦角 \(\varphi\) (°)

图 E.2.4 K 值曲线
1-水上 K 值曲线；2-水下 K 值曲线

E.2.6 桩在泥面下的内力和变形,可采用 P-Y 曲线的无量纲迭代法或有限差分法进行计算。当求解码头排架,由 P-Y 曲线求 P 时,此时桩的变形 Y 值应为荷载组合后的总变形。

附录 F 桩的吊点布置及吊运内力计算

F.0.1 采用二点吊时可按表 F.0.1 布置吊点并计算吊桩内力。

表 F.0.1 二点吊桩的吊点位置及弯矩计算公式

项目类型
A型桩(等截面桩)B型桩(两端各有2m实心段的空心桩)
吊点位置
弯矩计算公式水平吊运
吊立

注：M-计算最大弯矩设计值(kN·m)；
\(\alpha\) -动力系数,按第3.1.16条取用;

附录 F 桩的吊点布置及吊运内力计算 γ-作用分项系数,取1.20;

q-桩的单位长度重力标准值(kN/m)，A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型桩指空心段单位长度重力(kN/m)；

L-吊运桩长(m)，包括桩尖..

F.0.2 沉桩船吊桩时,桩的吊点应按设计要求布置。采用四点吊时,下吊索长度可取0.5L\~0.6L,桩较长时不宜小于0.5L,吊桩高度H'不宜小于0.8L(图F.0.2-1)。采用六点吊时,下吊索长度可取0.45L\~0.50L,中吊索可取与下吊索同长,吊桩高度H'不宜小于0.8L(图F.0.2-2)。


图 F.0.2-1 四点吊示意图
1-顶滑轮；2-上吊索；3-下吊索；L-桩长； \(H^{\prime}\) -吊桩高

F.0.3 采用四点吊且符合第 F.0.2 条规定的吊桩工艺时, 可按表 F.0.3-1 和表 F.0.3-2 布置吊点并计算吊桩内力。


图 F.0.2-2 六点吊示意图
1-顶滑轮；2-上吊索；3-中吊索；4-下吊索；L-桩长；H'-吊桩高

表 F.0.3-1 四点吊桩的吊点位置及弯矩计算公式

桩型弯矩计算公式
吊立过程水平吊运(吊索垂直桩轴)
A型(等截面桩)0.050.280.310.230.13
B型(两端各有2m实心段的空心桩)0.050.280.310.240.12
C型(桩尖端无实心段、桩顶端6m实心段的空心桩)0.050.290.330.210.12

注：M-计算最大弯矩设计值(kN·m)；

\(\alpha\) -动力系数,按第3.1.16条取用;

β-桩的吊立弯矩系数，可按表 F.0.3-2 采用；

γ-作用分项系数,取1.20;

q-桩的单位长度重力标准值(kN/m)，A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型桩和C型桩指空心段单位长度重力(kN/m)；

L-吊运桩长(m)，包括桩尖.

表 F.0.3-2 四点吊桩吊立弯矩系数 \(\beta\)

桩长(m) 桩长(m)
A型B型C型A型B型C型
200.01250.01590.0138280.01250.01520.0153
220.01250.01590.0142300.01250.01500.0152
240.01250.01560.0149320.01250.01470.0151
260.01250.01560.0153340.01250.01450.0149

续表 F.0.3-2

桩长(m) 桩长(m)
A型B型C型A型B型C型
360.01250.01430.0148440.01250.01370.0141
380.01250.01410.0146460.01250.01360.0140
400.01250.01400.0144480.01250.01340.0139
420.01250.01380.014350~600.01250.01340.0138

注：①A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型和C型桩指空心段单位长度重力(kN/m)；
②本表为下吊索计算长度 S=0.5L 时的计算值，S 为扣除吊索捆绑长度的净长，L 为桩长；
③吊桩高 \(H^{\prime} = 0.8L \sim 1.5L\) ，且 \(\geqslant 20m\) ;
①桩轴线与水平面夹角小于10°时入水长度不大于10m.

附录 F 桩的吊点布置及吊运内力计算

F.0.4 采用六点吊且符合第 F.0.2 条规定的吊桩工艺时, 可按表 F.0.4-1 和表 F.0.4-2 布置吊点并计算吊桩内力。

表 F.0.4-1 六点吊吊点布置及弯矩计算公式

桩型S/L弯矩计算公式
/L /L /L /L /L /L /L吊立过程水平吊运
A型(等截面桩)0.450.0980.0770.1530.1630.1970.2290.083
0.500.1110.0650.1550.1660.1900.2330.080
B型(两端各有2m实心段的空心桩)0.450.1020.0690.1570.1570.2080.2230.084
0.500.1100.0620.1600.1630.1930.2360.076
C型桩(桩尖端无实心段,桩顶端6m实心段的空心桩)0.450.0890.0850.1690.1510.2120.2110.083
0.500.1200.0530.1700.1580.1990.2280.072

注：M-计算最大弯矩设计值(kN·m)；
α-动力系数,按第3.1.16条规定取用;
β-桩的吊立弯矩系数，可按表 F.0.4-2 采用；
γ-作用分项系数,取1.20;
q-桩的单位长度重力标准值(kN/m)，A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型桩和C型桩指空心段的单位长度重力(kN/m)；
L-吊运桩长(m)，包括桩尖..

表 F.0.4-2 六点吊桩吊立弯矩系数 \(\beta\)

桩长(m)
A型B型C型A型B型C型
48.000.009990.010680.011660.009500.010110.01118
50.000.009860.010570.011500.009360.010020.01100

续表 F.0.4-2

桩长(m)S/L=0.45S/L=0.50
A型B型C型A型B型C型
52.000.009710.010460.011330.009210.009930.01082
54.000.009580.010330.011150.009060.009820.01063
56.000.009440.010230.010980.008900.009700.01044
58.000.009300.010160.010860.008750.009580.01024
60.000.009170.010090.010780.008590.009460.01005
62.000.009040.010020.010690.008440.009390.00995
64.000.008920.009960.010610.008290.009330.00987
66.000.008790.009900.010530.008170.009270.00980
68.000.008670.009850.010450.008050.009210.00972
70.000.008560.009800.010380.007940.009160.00965

注：①A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型和C型桩指空心段单位长度重力(kN/m)；
②本表为下吊索计算长度 S=0.45L 和 S=0.5L 时的计算值，S 为扣除吊索捆绑长度的净长，L 为桩长；

③吊桩高 \(H^{\prime} = 0.8L \sim 1.5L\) ;

④桩轴线与水平面夹角小于 \(10^{\circ}\) 时入水长度不大于10m.

附录 G 常用预应力混凝土管桩型号、规格和力学性能

附录 G 常用预应力混凝土管桩型号、规格和力学性能

G.0.1 当混凝土强度等级为 C60 时, 常用大管桩型号、规格和力学性能见表 G.0.1。

表 G.0.1 常用大管桩型号、规格和力学性能表 (C60)

序号大管桩型号D1200B16-2D1200B32-2D1200B32-3D1400C20-2D1400C40-2D1400C40-3
1管桩外径 (mm)120012001200140014001400
2管桩内径 (mm)910910910110011001100
3单位长度重量 (kN/m)12.3712.3712.3715.1715.1715.17
4预留孔数161616202020
5预留孔直径(mm)404040404040
6钢绞线股数122122
7单股钢绞线直径(mm)21.615.215.221.615.215.2
8钢绞线抗拉强度标准值 (MPa)186018601960186018601960
9混凝土有效预压应力 (MPa)10.9610.7711.3511.1910.9911.58
10未考虑压屈影响的轴心受压承载力设计值 (kN)871087708517105911066710351
11轴心受拉承载力设计值 (kN)601959146182752473927728
12 抗裂弯矩设计值(kN·m)125612331299188318481948
13 抗裂弯矩设计值(kN·m)136713441410204320082107
14 抗裂弯矩设计值(kN·m)144114181484214921142213
15受弯承载力设计值 (kN·m)241823972441354635153576

注：①预应力钢绞线张拉控制应力为 \(0.7f_{\mu k}\) ;
② \(\alpha_{c}\) 为混凝土拉应力限制系数；
③根据大管桩直径、钢绞线股数、钢绞线强度值的不同,定义不同规格的大管桩型号,表述如下:


例：外径1200mm、壁厚145mm、预留孔数16、每孔2股1860MPa钢绞线的大管桩标记为D1200B32-2。对于仅单股钢绞线直径不同的型号，在钢绞线品种代号上加*以区分。

G.0.2 当混凝土强度等级为 C70 时, 常用大管桩型号、规格和力学性能见表 G.0.2。

表 G.0.2 常用大管桩型号、规格和力学性能表(C70)

序号大管桩型号D1200B16-2D1200B32-2D1200B32-2*D1200B32-3D1200B48-2D1400C20-2D1400C40-2D1400C40-2*D1400C40-3D1400C60-2
1管桩外径D(mm)1200120012001200120014001400140014001400
2管桩内径d(mm)91091091091091011001100110011001100
3单位长度重量T(kN/m)12.3712.3712.4912.3712.5415.1715.1715.3315.1715.39
4预留孔数16161616162020202020
5预留孔直径(mm)40404040404040404040
6钢绞线股数1222312223
7单股钢绞线直径(mm)21.615.217.815.215.221.615.217.815.215.2
8钢绞线抗拉强度标准值 (MPa)1860186018601960186018601860186019601860
9混凝土有效预压应力 (MPa)10.9610.7714.6911.3516.1511.1910.9914.9911.5816.49
10未考虑压屈影响的轴心受压承载力设计值N(kN)103521041391241015386271261612693110741236710450
11轴心受拉承载力设计值N(kN)601959148068618288707524739210085772811088
12 抗裂弯矩设计值(kN·m)1254123117091297189118801846256319452836
13 抗裂弯矩设计值(kN·m)1371134818281414201020482013273321123008
14 抗裂弯矩设计值(kN·m)1448142519061491209021592124284622233122
15受弯承载力设计值 (kN·m)2555252729362588300937543714429038014384

注：①预应力钢绞线张拉控制应力为 \(0.7f_{\mu k}\) ;
② \(\alpha_{c1}\) 为混凝土拉应力限制系数；
③管桩编号方法同 C60 大管桩..

G.0.3 常用 PHC 管桩型号、规格和力学性能见表 G.0.3。

表 G.0.3 常用 PHC 管桩型号、规格和力学性能表

外径D(mm)型号壁厚t(mm)主筋混凝土有效预压应力σpc(MPa)未考虑压屈影响的轴心受压承载力设计值N(kN)轴心受拉承载力设计值N(kN)αcl=0抗裂弯矩设计值(kN·m)αcl=0.3抗裂弯矩设计值(kN·m)αcl=0.5抗裂弯矩设计值(kN·m)受弯承载力设计值Mu(kN·m)单位质量T(1/m)截面配筋率ρ(%)
直径d(mm)数量(根)主筋中心位置圆直径Dμ(mm)
700A11010.7125904.60590910851231551753090.5300.53
AB9246.33575615441712032244260.75
B10.7248.52558221712332652865661.06
C12.62411.16540830153113433657211.47
A13010.7134.38675311761271611843250.6050.50
AB9266.04658416721772112344500.71
B10.7268.14639123522422763006021.01
C12.62610.70619232663233583827731.40
800A11010.7156904.89689113571822242524500.6200.57
AB12.6156.58671918842472903186040.79
B10.7309.01649827143433864158161.13
C12.63011.766297376945650052910311.57
A13010.7164.57793114471862332644690.7110.53
AB12.6166.16774220102533003316340.73
B10.7328.47749528943534004328631.05
C12.63211.107262402047051955111021.46
1000A1309328804.971026320583504274788600.9240.58
AB10.7326.759993289448055860911670.81
B12.6328.979695402064672477615291.13
C12.64010.779488502578586491718021.41

续表 G.0.3

外径D(mm)型号壁厚t(mm)主筋混凝土有效预压应力 (MPa)未考虑压屈影响的轴心受压承载力设计值N(kN)轴心受拉承载力设计值N(kN) 抗裂弯矩设计值(kN·m) 抗裂弯矩设计值(kN·m) 抗裂弯矩设计值(kN·m)受弯承载力设计值 (kN·m)单位质量T(V/m)截面配筋率 (%)
直径d(mm)数量(根)主筋中心位置圆直径 (mm)
1200A15010.73010604.7314351271456168777113731.2860.55
AB12.6306.3614001376976288997318500.76
B12.6459.0413494565310991228131425891.14
C12.6601077.411.4313128753814141545163231971.52
D15.2444106013.8811443813116921822190832101.24

注：①混凝土强度等级选用 C80；
② \(\phi 1200\mathrm{D}\) 型桩主筋选用标准强度为 \(1860\mathrm{MPa}\) 的钢绞线，张拉控制应力为 \(0.75f_{\mu \mathrm{k}}\) 。其余桩型均为标准强度为 \(1420\mathrm{MPa}\) 的螺旋槽钢棒，张拉控制应力为 \(0.7f_{\mu \mathrm{k}}\) ；③预应力损失计算按照国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476—2009)执行， \(\alpha_{c}\) 为混凝土拉应力限制系数；
④ PHC 管桩按桩身混凝土有效预压应力值分为 A 型、AB 型、B 型、C 型等；

⑤根据 PHC 管桩直径、型号的不同, 标记表述如下:


例：外径800mm、壁厚130mm、长度为30m的B型PHC管桩标记为PHC800B130-30.

附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系

附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系

H.0.1 常用大管桩(C60混凝土)轴力与抗弯能力关系见图 H.0.1-1 \~ 图 H.0.1-6。

图中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距,也未考虑偏心距增大的影响,即按偏心距增大系数 \(\eta=1.0\) 计算。


图 11.0.1-1 D1200B16-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.1-2 D1200B32-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.1-3 D1200B32-3 型桩轴力与抗弯能力关系图


图11.0.1-4 D1400C20-2型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.1-5 D1400C40-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.1-6 D1400C40-3 型桩轴力与抗弯能力关系图

附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系

H.0.2 常用大管桩(C70 混凝土)轴力与抗弯能力关系见图 H.0.2-1 \~ 图 H.0.2-10。

图中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距,也未考虑偏心距增大的影响,即按偏心距增大系数 \(\eta=1.0\) 计算。

附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系
图 11.0.2-1 D1200B16-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-2 D1200B32-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图11.0.2-3 D1200B32-2*型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-4 D1200B32-3 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-5 D1200B48-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-6 D1400C20-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-7 D1400C40-2 型桩轴力与抗弯能力关系图


图11.0.2-8 D1400C40-2*型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-9 D1400C40-3 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.2-10 D1400C60-2 型桩轴力与抗弯能力关系图

H.0.3 常用 PHC 管桩轴力与抗弯能力关系见图 H.0.3-1 \~ 图 H.0.3-25。

图中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距,也未考虑偏心距增大的影响,即按偏心距增大系数 \(\eta=1.0\) 计算。

附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系 附录 H 常用预应力混凝土管桩轴力与抗弯能力关系
图 11.0.3-1 PHC700A110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-2 PHC700AB110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-3 PHC700B110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-4 PHC700C110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-5 PHC700A130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-6 PHC700AB130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-7 PHC700B130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-8 PHC700C130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-9 PHC800A110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-10 PHC800AB110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-11 PHC800B110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-12 PHC800C110 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-13 PHC800A130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-14 PHC800AB130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-15 PTHC800B130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-16 PHC800C130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-17 PHC1000A130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-18 PHC1000AB130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-19 PHC1000B130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-20 PHC1000C130 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-21 PHC1200A150 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-22 PHC1200AB150 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-23 PHC1200B150 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-24 PHC1200C150 型桩轴力与抗弯能力关系图


图 11.0.3-25 PHC1200D150 型桩轴力与抗弯能力关系图

附录 J 常用预应力混凝土管桩正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表

J.0.1 常用大管桩(C60 混凝土)正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值见表 J.0.1。

表 J.0.1 常用大管桩(C60 混凝土)正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表

桩型编号力学指标 轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1200B16-2 抗裂弯矩设计值———11234056979810271256148517141943——————————
抗裂弯矩设计值———22345268190911381367159618252054——————————
抗裂弯矩设计值———29752675598412121441167018992128——————————
受弯承载力设计值——84098111213161520172418249824732342211217991405937414—————
D1200B32-2 抗裂弯矩设计值———8931854677510041233146216911919——————————
抗裂弯矩设计值———20042965788611151344157318022031——————————
抗裂弯矩设计值———27450373196011891418164718762105——————————
受弯承载力设计值———3707761181158619912397248624692348212618181431968448—————

续表 J.0.1

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1200B32-3 抗裂弯矩设计值———15538461384210701299152817571986——————————
抗裂弯矩设计值——3726649572495311811410163918682097——————————
抗裂弯矩设计值———340569798102712551484171319422171——————————
受弯承载力设计值——724678621256165120462441250124562306205817291319838306—————
D1400C20-2 抗裂弯矩设计值——23951378710611335160918832157243127052979—————————
抗裂弯矩设计值—12439867294612201494176820432317259128653139—————————
抗裂弯矩设计值—231505779105313271601187521492423269729713245—————————
受弯承载力设计值—247718119016612132260430753546364136333524331630152638218416531062427———
D1400C40-2 抗裂弯矩设计值——20447875210261300157418482122239626702944—————————
抗裂弯矩设计值—9036463891211861460173420082282255628303104—————————
抗裂弯矩设计值——470744101812921566184021142388266229363210—————————
受弯承载力设计值—186662113816132089256430403515362136253527332930372667222016961110477———

续表 J.0.1

桩型编号力学指标 轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1400C40-3 抗裂弯矩设计值—3030457885211261400167419482222249627703044—————————
抗裂弯矩设计值—189463737101112851559183321072381265529293203—————————
抗裂弯矩设计值—29556984311171391166519392213248727613035——————————
受弯承载力设计值—33780012621725218826513114357636473616348432532929253620601513908264———

注：表中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距，也未考虑偏心距增大的影响，即按偏心距增大系数 \(\eta = 1.0\) 计算。

J.0.2 常用大管桩(C70 混凝土)正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值见表 J.0.2。

表 J.0.2 常用大管桩(C70 混凝土)正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表

桩型编号力学指标 轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1200B16-2 抗裂弯矩设计值———110339568797102512541483171219412170—————————
抗裂弯矩设计值———226455684913114213711600182920572286—————————
抗裂弯矩设计值———304533762991122014481677190621352364—————————
受弯承载力设计值——8433857128117062130255527022757271725832359205616831239738196———
D1200B32-2 抗裂弯矩设计值———87316545774100212311460168919182147—————————
抗裂弯矩设计值———203432661890111913481576180520342263—————————

续表 J.0.2

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1200B32-2 抗裂弯矩设计值———281510739968119614251654188321122341—————————
受弯承载力设计值———390818124516722100252726832746271525882371207417071267770231———
D1200B32-2* 抗裂弯矩设计值—1023315617911020125014791709193921682398——————————
抗裂弯矩设计值—2204506799091139136815981828205722872516——————————
抗裂弯矩设计值—2995297589881218144716771906213623662595——————————
受弯承载力设计值25389753111714801844220825722936292428212630235720211612114062170————
D1200B32-3 抗裂弯矩设计值———153382611840106912971526175519842213—————————
抗裂弯矩设计值——41270498727956118514141643187221002329—————————
抗裂弯矩设计值———3475768051034126314911720194921782407—————————
受弯承载力设计值——7649591413321751216925882719275726992547230619901602114463386———
D1200B48-2 抗裂弯矩设计值52282512742971120114311661189121212351———————————
抗裂弯矩设计值1714016318611091132115501780201022402470———————————
抗裂弯矩设计值2504807109401170140016301860209023202550———————————
受弯承载力设计值295634974131316521991233026703009293627752531221818381391890351—————

续表 J.0.2

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
D1400C20-2 抗裂弯矩设计值——236510784105813321606188021542428270229763251————————
抗裂弯矩设计值—129403677951122514991774204823222596287031443418————————
抗裂弯矩设计值—2415157891063133716111885215924332707298132553529————————
受弯承载力设计值—26176012591758225727563255375439284013400739103722344930992685219816471045406—
D1400C40-2 抗裂弯矩设计值——202476750102412981572184621202394266829423216————————
抗裂弯矩设计值—95369643917119114651739201322872561283531093383————————
抗裂弯矩设计值——4807541028130215761850212423982672294632203494————————
受弯承载力设计值—19769912021704220727093212371438993994399839103732346831232717223616911093457—
D1400C40-2* 抗裂弯矩设计值3636389131188146317382013228825632838311333883663—————————
抗裂弯矩设计值5338081083135816331908218324582733300832833558——————————
抗裂弯矩设计值6479221197147217472022229725722846312133963671——————————
受弯承载力设计值8871312173821632588301434393865429042724166397437003352294724691929133870749——
D1400C40-3 抗裂弯矩设计值—27301575849112313971671194522192493276730413315————————
D1400C40-3 抗裂弯矩设计值—1944687421016129015641838211223862660293432083482————————
抗裂弯矩设计值—3055798531127140116751949222324972771304533193593————————
受弯承载力设计值—3588501342183323252817330938013955402039923873366533713006257320681503890243—
D1400C60-2 抗裂弯矩设计值6349091184146017352010228625612836311233873662——————————
抗裂弯矩设计值80510801356163119062182245727323008328335583834——————————
抗裂弯矩设计值9191194147017452020229625712846312233973672———————————
受弯承载力设计值12211616201224072803319835933989438442934116385935243134267421491571950299———

注：表中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距，也未考虑偏心距增大的影响，即按偏心距增大系数 \(\eta = 1.0\) 计算。

J.0.3 常用 PHC 管桩正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值见表 J.0.3。

表 J.0.3 常用 PHC 管桩正截面抗裂弯矩设计值和抗弯能力设计值表

桩型编号力学指标 轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC700A110 抗裂弯矩设计值————————123252380509——————————
抗裂弯矩设计值————————155283412540——————————
抗裂弯矩设计值————————175304432561——————————
受弯承载力设计值———————24309515626619493267————————

续表 J.0.2 续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC700AB110 抗裂弯矩设计值———————43171300428557——————————
抗裂弯矩设计值———————74203331460588——————————
抗裂弯矩设计值———————95224352481609——————————
受弯承载力设计值———————150426598669624470226————————
PHC700B110 抗裂弯矩设计值———————105233362490619——————————
抗裂弯矩设计值——————8137265394522———————————
抗裂弯矩设计值——————29158286415543———————————
受弯承载力设计值——————45305566691711622439177————————
PHC700C110 抗裂弯矩设计值——————54182311439567———————————
抗裂弯矩设计值——————86215343471600———————————
抗裂弯矩设计值——————108236365493621———————————
受弯承载力设计值—————4243482721784745610404126————————
PHC700A130 抗裂弯矩设计值———————5127249371494616—————————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC700A130 抗裂弯矩设计值———————39161284406528——————————
抗裂弯矩设计值————————184306428551——————————
受弯承载力设计值———————49325532663697627462219———————
PHC700AB130 抗裂弯矩设计值———————55177299421543——————————
抗裂弯矩设计值———————89211334456578——————————
抗裂弯矩设计值———————112234357479601——————————
受弯承载力设计值———————181450628723719617430172———————
PHC700B130 抗裂弯矩设计值———————119242364486608——————————
抗裂弯矩设计值——————32154276399521643——————————
抗裂弯矩设计值——————55178300422544666——————————
受弯承载力设计值——————90346602737784736598389117———————
PHC700C130 抗裂弯矩设计值——————78200323445567689——————————
抗裂弯矩设计值——————114236358480602725——————————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC700C130 抗裂弯矩设计值—————15137260382504626———————————
受弯承载力设计值—————6330053777385084074257434358———————
PHC800A110 抗裂弯矩设计值———————30182335487639792—————————
抗裂弯矩设计值———————72224377529682——————————
抗裂弯矩设计值———————100252405557710——————————
受弯承载力设计值———————118450692842879794598310———————
PHC800AB110 抗裂弯矩设计值———————95247399552704——————————
抗裂弯矩设计值———————137290442594747——————————
抗裂弯矩设计值———————165318470623775——————————
受弯承载力设计值———————284604809914905781560254———————
PHC800B110 抗裂弯矩设计值——————38191343496648800——————————
抗裂弯矩设计值——————81234386539691843——————————
抗裂弯矩设计值——————110263415567720872——————————
受弯承载力设计值——————215515816958996926754504179———————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC800C110 抗裂弯矩设计值——————151304456608761913——————————
抗裂弯矩设计值—————43195347500652804———————————
抗裂弯矩设计值—————72224377529681834———————————
受弯承载力设计值—————210484757103110961063932725448108———————
PHC800A130 抗裂弯矩设计值———————41186332478623769—————————
抗裂弯矩设计值———————87233378524670815—————————
抗裂弯矩设计值———————118264409555701846—————————
受弯承载力设计值———————145469716889969946821607317——————
PHC800AB130 抗裂弯矩设计值———————108253399545690836—————————
抗裂弯矩设计值———————154300446591737883—————————
抗裂弯矩设计值———————186331477623768914—————————
受弯承载力设计值——————33186348489811018956798562256——————
PHC800B130 抗裂弯矩设计值——————61207353499644790936—————————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC800B130 抗裂弯矩设计值——————109255400546692837——————————
抗裂弯矩设计值——————141286432578723869——————————
受弯承载力设计值——————267565863102110931070955761497174——————
PHC800C130 抗裂弯矩设计值—————33179325470616762908——————————
抗裂弯矩设计值—————82227373519665810956——————————
抗裂弯矩设计值—————114259405551697842988——————————
受弯承载力设计值————5280554828110211891191110594071843093——————
PHC1000A130 抗裂弯矩设计值———————15735054473793011241317————————
抗裂弯矩设计值———————233427620814100712011394————————
抗裂弯矩设计值———————284478671865105812521445————————
受弯承载力设计值——————244428601180143115941661162414861255942557120———
PHC1000AB130 抗裂弯矩设计值——————93287480674867106112541448————————
抗裂弯矩设计值——————171364558751945113813321525————————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC1000AB130 抗裂弯矩设计值——————222416609803996119013831577————————
受弯承载力设计值——————36176411671440163317351740164714591193851445————
PHC1000B130 抗裂弯矩设计值—————652594526468391033122614201613————————
抗裂弯矩设计值—————144337531724918111113051498—————————
抗裂弯矩设计值————3196390583776970116313571550—————————
受弯承载力设计值————8388769114915291731184818741807165014121112741316————
PHC1000C130 抗裂弯矩设计值————11204398591785978117213651559—————————
抗裂弯矩设计值————902844776718641058125114441638—————————
抗裂弯矩设计值————1433375307239171110130414971691—————————
受弯承载力设计值———93687261085144318021941199519611840163913751050660224————
PHC1200A1500 抗裂弯矩设计值——————923275617951030126414981733196722022436—————
抗裂弯矩设计值——————2184526879211155139016241859209323272562—————
抗裂弯矩设计值——————3025367711005123914741708194221772411——————
受弯承载力设计值——————3618671373177821272410261627402775272025762346204116651223728

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC1200AB150 抗裂弯矩设计值—————59293527762996123114651699193421682402——————
抗裂弯矩设计值—————1864206548891123135715921826206122952529——————
抗裂弯矩设计值—————2705057399731208144216761911214523792614——————
受弯承载力设计值—————37786813591850220424952714285229072875275725572278193715281060546
PHC1200B150 抗裂弯矩设计值————16239663086510991333156818022036227125052739——————
抗裂弯矩设计值———562905257599931228146216971931216524002634———————
抗裂弯矩设计值———14237661184510791314154817822017225124862720———————
受弯承载力设计值———299757121516732131258928443026313331593106297327642484215517621309809274
PHC1200C150 抗裂弯矩设计值——523947470994411791414164818832118235325882823———————
抗裂弯矩设计值——136371605840107513101545178020142249248427192954———————
抗裂弯矩设计值——22345869392811621397163218672102233725712806————————
受弯承载力设计值—2286521076150019242348277331973351343334403371323030182742242020521622114262172
PHC1200D150 抗裂弯矩设计值—522865217559891224145816921927216123962630—————————

续表 J.0.3

桩型编号力学指标(kN·m)轴力值(kN)
-8000-7000-6000-5000-4000-3000-2000-1000010002000300040005000600070008000900010000110001200013000
PHC1200D150 抗裂弯矩设计值—18141665088411191353158718222056229025252759—————————
抗裂弯矩设计值3326750273697012051439167319082142237726112845—————————
受弯承载力设计值52447841123616312026242028153210328732853203304528132514217217631298789247——

注：表中偏心受压状态下受弯承载力设计值未计附加偏心距，也未考虑偏心距增大的影响，即按偏心距增大系数 \(\eta = 1.0\) 计算：

附录 K 吊耳板设计

K.0.1 吊耳板宽度应为2.4倍\~2.6倍吊耳孔直径,孔顶至板顶距离应为0.90倍\~1.05倍吊耳孔直径,吊耳孔直径应与吊轴直径接近,吊耳板厚度(图K.0.1)应按下式确定:

\[\delta \geqslant \frac{1}{20} B\tag{K.0.1}\]

式中 \(\delta\) ——吊耳板厚度(mm);

B——吊耳板宽度(mm)。


图 K.0.1 吊耳板

a-孔顶至板顶距离；d-吊耳孔直径；B-吊耳板宽度；δ-吊耳板厚度

K.0.2 吊耳板孔壁强度应按下列公式计算：

(1) 吊耳板孔壁局部紧接承压应力：

\[\sigma_{\mathrm{cj}} = \frac{\alpha \gamma_{\mathrm{g}} P}{d \delta} \leqslant f_{\mathrm{cj}}\tag{K.0.2-1}\]

(2) 吊耳板孔壁拉应力：

\[\sigma_{\mathrm{tj}} = \sigma_{\mathrm{cj}} \frac{4 R^{2} + d^{2}}{4 R^{2} - d^{2}} \leqslant f_{\mathrm{tj}}\tag{K.0.2-2}\]

式中 \(\sigma_{cj}\) ——孔壁局部紧接承压应力(MPa);

\(\alpha\) ——动力系数,按第3.1.16条取用;

\(\gamma_{g}\) ——荷载分项系数, \(\gamma_{g}\) 取1.35;

P——吊耳板荷载标准值(N);

d——吊耳孔直径(mm);

\(f_{cj}\) ——局部紧接承压强度设计值(MPa)，可按表K.0.2采用；

\(\sigma_{tj}\) ——孔壁拉应力(MPa);

R——取吊耳板半宽和 \((d/2+a)\) 的小者(mm);

\(f_{ij}\) ——孔壁抗拉强度设计值(MPa)，可按表K.0.2采用；

表 K.0.2 吊耳板钢材强度设计值

强度类别Q235Q355Q390
(MPa)95135140
(MPa)110155165

附录 K 吊耳板设计

附录 L 本规范用词说明

为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度的用词说明如下:

(1) 表示很严格, 非这样做不可的, 正面词采用“必须”, 反面词采用“严禁”;

(2) 表示严格, 在正常情况下均应这样做的, 正面词采用“应”, 反面词采用“不应”或“不得”;

(3) 表示允许稍有选择, 在条件许可时首先应这样做的, 正面词采用“宜”, 反面词采用“不宜”;

(4) 表示允许选择, 在一定条件下可以这样做的采用“可”。

引用标准名录

引用标准名录

1.《碳素结构钢》(GB/T 700)

2.《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》(GB/T 985.1)

3.《埋弧焊的推荐坡口》(GB/T 985.2)

4.《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591)

5.《焊接接头冲击试验方法》(GB/T 2650)

6.《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T 2651)

7.《焊接接头弯曲试验方法》(GB/T 2653)

8.《焊缝无损检测 射线检测》(GB/T 3323.1\~2)

9.《非合金钢及细晶粒钢焊条》(GB/T 5117)

10.《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224)

11.《埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求》(GB/T 5293)

12.《熔化极气体保护电弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝》(GB/T 8110)

13.《非合金钢及细晶粒钢药芯焊丝》(GB/T 10045)

14.《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》(GB/T 11345)

15.《熔化焊用钢丝》(GB/T 14957)

16.《埋弧焊和电渣焊用焊剂》(GB/T 36037)

17.《钢结构设计标准》(GB 50017)

18.《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082)

19.《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205)

20.《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936)

21.《水运工程地基设计规范》(JTS 147)

22.《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)

23.《水运工程钢结构设计规范》(JTS 152)

24.《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)

25.《码头结构设计规范》(JTS 167)

26.《水运工程结构防腐蚀施工规范》(JTS/T 209)

27.《建筑桩基技术规范》(JGJ 94)

28.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363)

附加说明

本规范主编单位、参编单位、主要起草人、主要审查人、总校人员和管理组人员名单

主编单位:中交第三航务工程勘察设计院有限公司

参编单位:中交第一航务工程勘察设计院有限公司
中交第二航务工程勘察设计院有限公司
中交第三航务工程局有限公司
中船第九设计研究院工程有限公司
华设设计集团股份有限公司
浙江数智交院科技股份有限公司
中交上海三航科学研究院有限公司
大连理工大学

主要起草人: 曹称宇(中交第三航务工程勘察设计院有限公司) 钮建定(中交第三航务工程勘察设计院有限公司) 孔友南(中交第三航务工程勘察设计院有限公司) (以下按姓氏笔画为序) 王玉红(中交第一航务工程勘察设计院有限公司) 王其标(中交上海三航科学研究院有限公司) 贡金鑫(大连理工大学) 时蓓玲(中交第三航务工程局有限公司) 陆飞(华设设计集团股份有限公司) 范大林(浙江数智交院科技股份有限公司) 金晓博(中交第三航务工程勘察设计院有限公司) 周国然(中交上海三航科学研究院有限公司) 宣以飞(中船第九设计研究院工程有限公司) 高加云(中船第九设计研究院工程有限公司) 谢长文(中交第二航务工程勘察设计院有限公司)

主要审查人:解曼莹

(以下按姓氏笔画为序) 王小平、王元战、仇伯强、朱启汉、许延兴、李一勇、李宗哲、杨丽民、陈稚娟、宓宝勇、胡家顺、谭慧明、魏宏大

附加说明 总校人员:刘国辉、李荣庆、刘连生、董方、檀会春、程泽坤、李武、

曹称宇、孔友南、时蓓玲、宣以飞、胡千乔

管理组人员:孔友南(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)

李武(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)

胡千乔(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)

中华人民共和国行业标准

水运工程桩基设计规范

JTS 147—7—2022

条文说明

条文说明

目次

3 基本规定 …… (125) 3.1 一般规定 …… (125) 3.2 桩的选型与布置 …… (126) 3.3 桩的耐久性设计 …… (127) 4 承载力和变位 …… (129) 4.1 一般规定 …… (129) 4.2 高桩结构桩的轴向承载力 …… (129) 4.3 低桩结构桩的轴向承载力验算 …… (134) 4.4 特殊条件下桩的轴向承载力验算 …… (134) 4.5 水平力作用下桩的计算 …… (134) 4.6 沉降 …… (135) 5 预制混凝土桩结构 …… (137) 5.1 计算 …… (137) 5.2 混凝土方桩的构造 …… (139) 5.3 预应力混凝土管桩的构造 …… (139) 6 钢管桩结构 …… (141) 6.1 材料 …… (141) 6.2 计算和构造 …… (141) 6.3 防腐蚀 …… (142) 7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构 …… (143) 7.1 一般规定 …… (143) 7.2 计算 …… (143) 7.3 构造 …… (144) 8 组合桩结构 …… (146) 9 灌注桩结构 …… (147) 9.2 构造 …… (147) 1.0 嵌岩桩结构 …… (148) 10.3 预制型嵌岩桩的构造 …… (148) 附录 A 桩的压屈计算长度的确定 …… (149) 附录 C 超大直径钢管桩 …… (150)

附录 F 桩的吊点布置及吊运内力计算 …… (151) 附录 G 常用预应力混凝土管桩型号、规格和力学性能 …… (152) 附录 K 吊耳板设计 …… (153)

条文说明

3 基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 自98年版《港口工程桩基规范》施行以来,港口工程桩基设计采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量桩基的可靠度,采用分项系数表达的极限状态设计表达式,其他水运工程桩基设计有的参考采用了港口工程桩基设计的方法,有的仍采用综合安全系数法。本规范编制经专题研究,验证了港口工程桩基设计方法及相关参数对其他水运工程桩基设计的适用性,并补充了低桩结构桩基的计算方法,为水运工程桩基设计采用统一的以概率理论为基础的极限状态设计法提供了条件。《船闸水工建筑物设计规范》(JTJ 307—2001)将水工建筑物级别分为5级,采用安全系数法。对于抗倾、抗滑等验算按不同级别采用相应的安全系数。对于地基承载力,也是采用安全系数法,取值根据不同情况取2\~3,其中1级建筑物取3,2级\~5级建筑物,对以黏性土为主的地基取高值、砂性土为主的地基取低值。桩基作为地基处理的一种方式,其承载力一般按地基承载力的方法进行验算,亦即安全系数一般取2\~3。根据调研,实际应用中大多数工程安全系数取2,并且计算方法与87年版港口工程规范一致,对安全度的要求与港口工程是一致的。目前,港口工程桩基设计安全度与87年版规范要求基本相同,因此目前港口工程桩基设计法对船闸等水工建筑物是适用的。

本次规范编制对船闸和船坞桩基竖向承载力设计表达式及分项系数取值进行了专题研究,研究表明,船闸和船坞桩基承载力计算采用《码头结构设计规范》(JTS 167—2018)的设计表达式和分项系数时,可靠指标能够达到3.5以上,满足一般结构安全性的要求。

考虑到船闸中可能存在一些特殊荷载,目前缺乏统计数据,因此,分项系数的取值需进行必要的论证。

3.1.3、3.1.4 结合水运工程桩基设计具体情况,对桩基承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态设计的主要内容作了规定。其中

3.1.3 是确保结构安全性必须做的,故列为强制性条文。

从结构验算要求而言,桩的压屈稳定是必须进行的。根据以往的工程经验,水运工程多数情况下桩的压屈稳定性能够满足,但当泥面以上桩长较大或泥面以下较大深度范围内存在不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层或存在可液化土层时,桩的压屈稳定性可能成为控制因素。

3.1.7 岸坡指的是桩基处于斜坡或一侧存在斜坡面时,由于桩身两侧承受的土压力的差异和土体可能的变形趋势等,桩基设计时需考虑其不利影响,同时由于斜坡的存在,也需合理确定计算泥面。

3.1.9 位于岸坡中的码头、引桥的桩基一般不考虑其对岸坡土体滑动的抗滑作用。对于桩基护岸结构，在部分地区的设计经验中考虑了桩基的抗滑作用。上海市《地基基础设计规范》(DG J08-11—2010)有类似规定：对重要边坡或以承受竖向荷载为主的桩基，在边坡稳定计算中，可不计入桩的抗滑作用；对一般及临时边坡，如滑动面通过桩身且桩在滑动面上下的长度均大于5倍桩径时，可考虑桩的抗滑作用，桩的抗滑力一般不超过总抗滑力的 \(10\\%\) ，并不得超过考虑桩身阻滑作用计算值。当承台下设置密排桩基时，其整体稳定计算按板桩码头规范有关规定进行计算。其中，桩的抗滑力一般不超过总抗滑力的 \(10\\%\) 的限制与以前高桩码头设计与施工规范曾经做出的规定一致。

3.1.10 本条目的是防止土体侧移对桩的影响。

3.1.14 水运工程基桩在施工期产生的内力,如斜桩的自重弯矩等,在上部结构形成后仍然存在,故在使用期结构计算中仍需要予以考虑。

3.1.19 对于开口空心桩,桩内水体在冰冻作用下会发生冻胀危害。

3.1.20 上部结构与桩基础是相互连接的结构整体,采用相同的设计方法方能够做到结构各部分安全度基本统一。

3.1.21 现行标准《码头结构设计规范》(JTS 167—2018)、《船厂水工工程设计规范》(JTS 190—2018)和有关混凝土设计规范对桩帽、承台等结构的设计有相关规定。

3.1.22 桩基设计所需资料中,工程环境资料包括了相邻构筑物、水下和地下管线设施等,提示设计注意拟建工程与已有工程和设施的相互影响。

3.2 桩的选型与布置

3.2.1 就成桩方法而言,水运工程有预制打入和现场灌注两种方法,与其相对应,桩的种类可分为打入桩、灌注桩两大类,但根据水运工程应用情况,由于嵌岩桩有可能全部采用现场灌注的方法,也有可能除嵌岩段和桩芯采用现场浇筑外,大部分桩身是预制形成的,因此,无论将嵌岩桩作为预制桩还是灌注桩均不能包括所有情况,故本规范将嵌岩桩单列为一大类。对打入桩、灌注桩和嵌岩桩三大类桩,根据工程习惯和描述的需要,又按不同的方法分为不同的桩型。3.2.2\~3.2.5 不同的桩型各有优缺点,而桩的选型要考虑的因素较多。桩型选择首先要满足使用功能和荷载等要求,同时也能适用于工程的水文地质等条件,并与施工能力相匹配,另外还需要满足工程使用年限内的耐久性要求,做到安全可靠,同时也要经济合理。条文提供的方法是考虑部分重要因素进行选择时的经验。

各类桩的应用情况如下：

(1) 水运工程采用打入桩较多,但当地质条件或施工条件限制时,也有采用灌注桩和嵌岩桩的情况,且近年来有越来越多的趋势。

水运工程打入桩常用桩型有预应力混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢管桩和钢筋混凝土方桩,近年来发展出了预制高强混凝土薄壁钢管桩以及预应力混凝土管桩与钢管桩组成的组合桩。

预应力混凝土方桩的强度和抗锤击性能好,具有良好的耐久性,在早期的水运工程中

条文说明 使用比较普遍。

预应力混凝土管桩按生产工艺分为后张法预应力混凝土管桩和先张法预应力混凝土管桩。后张法预应力混凝土管桩是指由分段成型管节，管节间涂刷粘接剂拼接，采用后张预应力形成的管桩。管桩桩径为1200mm\~1400mm。后张法预应力混凝土管桩抗弯能力大，耐锤击性能好，在设计施工等方面已较为成熟；先张法预应力混凝土管桩是由预应力混凝土管节，采用端板焊接或法兰盘螺栓连接等接头形式，拼接形成的管桩，目前也有单节达50m的先张法预应力混凝土管桩。常用先张法预应力混凝土管桩桩径为700mm\~1200mm。与后张法预应力混凝土管桩相比，其制作较为方便。

钢筋混凝土桩在锤击沉桩时桩身普遍产生裂缝，一般只用于中小型工程。

预制高强混凝土薄壁钢管桩相对混凝土桩而言,具有较高的抗弯强度和抗锤击性能,能够用于外海工程。

(2) 水运工程中以灌注桩为主的情况较少, 大多仅在沉桩困难区域采用灌注桩。

(3)覆盖层较薄或无覆盖层情况下采用嵌岩桩的工程已有大量实例。在华东、华南沿海和内河遇覆盖层较薄的情况多采用嵌岩桩。

目前水运行业直径3m以上的钢管桩尚无应用经验,而在风电等行业已有大量5m\~9m直径的钢管桩得到应用,积累了一定的经验。考虑水运行业发展的可能,本次新增了超大直径钢管桩的内容。

3.2.7 对灌注桩进行后注浆能够明显提高桩的承载力并减小沉降。

3.2.8 对覆盖层厚度较小的岩溶地区的桩基,采用打入桩难以满足入土深度的要求时,一般采用钻孔、冲孔桩;同时桩基下部存在溶洞时一般验算溶洞顶板的承载能力。3.2.11\~3.2.16 本部分是对船厂水工建筑物和船闸等桩基选型和布置的一般要求,主要从受力特性和使用要求方面考虑。

长江中上游地区,洪枯季水位差大,滑道桩基存在自由长度较大的情况,为保证侧向稳定性,单根轨道下常布置双直桩或采用斜桩。

3.3 桩的耐久性设计

3.3.4 根据有关耐久性专题研究成果,基于对多个预应力混凝土管桩预制厂的室内耐久性试验研究,以及对华东、华南沿海和内河在役管桩的耐久性调研、取样分析及寿命预测研究成果,认为按现有工艺生产的先张法和后张法预应力混凝土管桩在严格控制原材料、配合比、生产工艺的条件下,裸桩理论使用寿命不低于50年。表3.3.4中对管桩混凝土耐久性指标的要求是结合近三年的试验数据统计以及现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)的要求综合确定的,其中的氯离子扩散系数指标所采用的试验方法由原来北欧标准NT Build443方法调整为国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082—2009)方法,该方法为行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153—2015)采用。随着近年管桩制造业的技术进步和节能减排的要求,国内企业管桩使用的混凝土配合比以及养护制度与原行业标准发布时期有了较大改进,大量使用免压蒸、免蒸养工艺。统计结果表明,只要控制好原材料、配合比和生产工艺,改进工艺后管桩混凝土的耐久性指标普遍优于传统养护工艺生产的管桩耐久性水平。经统计，2018年到2020年各类养护工艺制作的先张法和后张法预应力管桩留样混凝土的氯离子扩散系数试验结果均在 \(3.0\times10^{-12}m/s^{2}\) 以下，一些企业生产的管桩甚至达到 \(1.0\times10^{-12}m/s^{2}\) 以下，因此按照50年的使用年限设计，均有足够的裕量。需要说明的是，由于留样混凝土并未经过高速离心以及后张法管桩特有的三复合工艺制作，因此实际桩身混凝土的耐久性一般会优于留样混凝土。这一点也在专题研究中通过专门制作的素混凝土管桩切割试样的试验得到了证明，桩身切割混凝土试样的耐久性试验结果均优于同条件养护的留样混凝土。对于设计使用年限超过50年的工程,通过选用合适的桩型、控制混凝土耐久性指标、采用附加防腐蚀措施能够满足不同的设计使用年限要求。根据专题研究,通过调整混凝土配合比、优化养护工艺,能够明显提升桩身混凝土耐久性指标,从而实现使用年限的提升。

对先张法预应力混凝土管桩选用合适的桩型主要是考虑到不同规格的先张法预应力混凝土管桩存在保护层厚度的差异,直径越大保护层厚度越大,对耐久性越有利,本项推荐桩型的建议实质上是对管桩保护层厚度的要求。

管桩常用的附加防腐蚀措施包括玻璃钢包覆、涂层防护等,根据专题研究,2.5mm厚玻璃钢包覆层提高管桩使用寿命不低于40年。针对先张法预应力管桩接头部位,已建项目采用包覆玻璃纤维布、且包覆区域超过钢接头0.5m的工程实例较多。

条文说明

4 承载力和变位

4.1 一般规定

4.1.1 轴向承载桩按单桩设计的临界间距规定是根据有关研究资料及工程经验得出的，与公路桥涵等规范的规定相近。关于水平受荷桩按单桩设计的临界间距,对于非嵌岩的桩,美国、德国、波兰、挪威、日本等国家桩基规范和国内外众多学者的研究结果,绝大多数取8倍桩径或桩宽,也有取为6倍桩径或桩宽的。试验结果和理论分析也表明,土质、桩径等对群桩效应临界桩距的影响较大。因此,群桩效应临界桩距随桩、土条件的不同而在一定范围内变化。条文规定取6倍\~8倍桩径桩宽作为临界间距,对砂土中的桩或直径较大的桩取小值,对黏性土中的桩或直径较小的桩取大值。对于嵌岩桩,由于岩石发生变形的范围较小,故临界间距也较小。

4.1.2、4.1.3 将桩端置入较硬土层并进入一定深度,对提高桩的承载力有明显作用,这已为试验和大量的工程实践所证明。

桩端进入持力层深度的规定,是根据多年工程实践经验提出的。以目前的施工设备,该规定一般是可以做到的。

对于打入桩,要求在确定桩端进入硬土层的深度时考虑桩的可沉性,是为了避免设计要求的进入持力层深度过大,造成沉桩过于困难或锤损桩坏的情况发生。

嵌岩桩嵌入未风化岩或微风化岩的要求对保证桩端承载能力是重要的,故要求尽量做到。但工程中存在难以做到嵌入未风化岩或微风化岩,而只能嵌入中风化岩的情况。工程实践证明,只要充分考虑中风化岩的特点,保证嵌岩深度,嵌入中风化岩也是可行的。

岩面倾斜度较大而孔壁受压区域可能位于较低侧时,斜面岩体较水平面岩体薄弱,因此要求岩面的起算面适当降低。

对于嵌岩桩桩端以下一定深度范围内存在溶洞、溶沟和溶槽以及桩身穿越多层溶洞时,不同的桩位地质情况可能有很大不同,因此需要通过施工阶段的勘察摸清各桩位的地质情况,针对具体的情况采取措施,如考虑先封堵溶洞再浇筑桩身成桩的可能性或浇筑桩身混凝土时考虑一定的损失量等措施,并对技术方案进行充分的论证。必要时通过试验确定嵌岩深度。

4.1.4 同一承台基桩桩端打入软硬不同的土层时,若处理不当,承台将可能产生不均匀沉降,造成基桩或上部结构损坏,影响正常使用甚至影响结构安全。

4.2 高桩结构桩的轴向承载力

4.2.1 确定轴向承载力的方法有多种,但最可靠的仍是静荷载试验法。因此,一般情况下应首先考虑采用静荷载试验法,尤其是对于大型或重要工程,更强调采用静荷载试验法,只有在一定的条件下,经充分的技术论证才能不进行静荷载试验。此处静荷载试验法系指桩顶加载的试验方法。必须强调,无论是否做静荷载试验,地质资料的可靠性和成桩质量的可靠性是合理确定桩的承载力的最基本的必要条件,对于不进行静荷载试验的桩,更需重视这些条件是否具备。在具备这些基本条件的前提下,技术论证方有意义。

技术论证一般至少包括以下工作:拟定用桩及其成桩工艺;对比相近地质条件和成桩工艺条件下已有的试桩资料;参考已有工程的经验,根据本工程的特点,拟定计算参数进行计算分析;在全面开展桩基施工前,进行典型施工,进行高应变动测验证;进行必要的调整和再分析验证等。

考虑到有些情况下静荷载试验难度大、费用高，而一些新的试验方法逐渐成熟，故允许在一定条件下予以采用，如灌注桩试验的自平衡试桩法等。

4.2.2 本条对不同的桩型给出了承载力抗力分项系数。根据静荷载试验确定承载力设计值时,分项系数是根据以下分析确定的。

对于打入桩,87年版《港口工程桩基规范》采用安全系数法设计时,安全系数取1.7\~2.0。98年版《港口工程桩基规范》采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计法,对所收集的109根试桩、45组小子样资料经可靠度分析并结合工程经验,取桩承载力分项系数 \(\gamma_{R}\) 为1.30,对于地质条件复杂工程,以及永久作用所占比例较大的工程,考虑到永久作用对变形的不利影响,为安全计将 \(\gamma_{R}\) 提高到1.40,其可靠指标 \(\beta\) 值为3.9\~4.0左右。根据这些年来的应用经验,所定的分项系数基本合适,本次修订未作修改。与原98版规范一样,抗拔与抗压取相同分项系数。

对于灌注桩,考虑水运工程灌注桩静荷载试验较少,在确定承载力时经验不多,故取较打入桩大的分项系数, \(\gamma_{R}\) 取1.50\~1.60。与打入桩一样,抗拔与抗压取相同分项系数。

对于嵌岩桩,轴向抗压承载力分项系数仍采用原行业标准《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》JTJ 285—2000 的数值。该值是由以往按安全系数法进行嵌岩桩抗压承载力计算时所采用的安全系数,根据等安全度的原则换算而得。若考虑荷载分项系数后,承载力分项系数取 1.6\~1.7 时,则总的安全度相当于原安全系数取 2.1\~2.2,该值是经有关专家会议讨论确定的。对于抗拔桩,考虑到其无桩端安全储备,且破坏后不可自行恢复,故取较抗压承载力分项系数高的值。根据有关专家会议讨论结果,抗拔桩进行试桩时取 1.8\~2.0,考虑荷载分项系数后,相当于安全系数法设计时安全系数取 2.35\~2.6。近二十多年的工程经验证明,这些取值是合适的。

根据经验参数法确定承载力设计值时,分项系数确定的依据见第4.2.4、第4.2.6和第4.2.7的条文说明。

4.2.4、4.2.5 近年来的工程实践证明,2012年版《港口工程桩基规范》中给出的桩的轴向承载力计算方法基本合理。在验证了船闸工程、船坞工程等桩基设计和新出现的桩型应用情况后,本次编制沿用了这些方法。

在编制 2012 年版《港口工程桩基规范》时,对按经验参数法计算各类桩的轴向承载

条文说明 力进行了大量的统计分析或对比研究,情况如下:

(1) 关于桩端封闭的预制混凝土桩打入桩。

对于打入桩单位面积桩侧摩阻力和桩端阻力值,当采用本规范推荐值的上限值计算时,试桩值与计算值之比的平均值为1.475,变异系数为0.382;当采用本规范推荐值下限值计算时,平均值为1.687,变异系数为0.382。当桩的承载力分项系数 \(\gamma_{R}\) 取1.45\~1.55时,可靠指标 \(\beta\) 在3.5左右。与采用98年版规范推荐值计算所得结果相比, \(\beta\) 有所提高。

(2)关于灌注桩。

灌注桩轴向承载力计算采用的经验值参照了建筑行业和公路桥梁行业相关标准的数值,并根据水运工程经验,进行了调整。采用推荐的计算方法和参数时,计算结果较《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)略小;与《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)相比,对于1.0m左右的常用桩径,软黏土厚度较大时略小,较硬的黏土或较密的砂土厚度较大时略大;桩径较大时,计算结果略小。

当桩的承载力分项系数 \(\gamma_{R}\) 取 1.55 时, 可靠指标 \(\beta\) 大于 3.7, 总体略偏安全。考虑到水运工程结构中灌注桩常用于岸坡附近受力复杂区域或地质条件变化较大区域, 且用量有限, 故留有较大安全富余既有利于安全, 也不会造成过大浪费, 故该可靠指标是可以接受的。确有经验时, 适当降低至 1.55, 反之适当提高至 1.65。

(3)关于钢管桩。

敞口钢管桩的承载力计算公式及参数是通过对试桩资料进行统计分析得出的。当折减系数 \(\eta\) 取 0.3\~0.5 时总体是偏安全的。大多数情况下承载力标准值的计算值略小于试验值，个别桩计算值大于试验值时差值也不大。当承载力分项系数 \(\gamma_{R}\) 取 1.45\~1.55 时，可靠指标 \(\beta\) 均大于 3.5。

对于半敞口钢管桩,试验表明,当桩端处于黏性土时,半敞口钢管桩较敞口钢管桩的承载力增量有限,根据经验,提出承载力折减系数 \(\eta\) 增大不超过敞口桩的 20% 的限制;当桩端处于密实的砂性土时,半敞口钢管桩较敞口钢管桩承载力增大效果较好, \(\eta\) 增大量一般不受此限制。

(4)关于混凝土管桩、TSC桩。

对于混凝土管桩,表中推荐的承载力折减系数是由试桩资料统计分析得出的。由于尚未收集到直径为1.4m预应力混凝土管桩的加载达到极限状态的试验资料,故未能对其给出相应的系数。

TSC 桩与混凝土管桩基本相同。

(5)关于嵌岩桩。

遇水软化岩层或 \(f_{\text{水}}\) 过小的岩层按灌注桩计算的建议, 是根据工程经验提出的。

嵌岩桩轴向抗压承载力考虑了嵌岩段与覆盖层两部分的作用。嵌岩段考虑了桩侧与桩底两部分的作用。

嵌岩段承载力计算公式主要参照重庆建筑工程学院的研究成果,根据嵌岩桩的受力机理、国内外大量试验研究文献和水运工程实践经验,略作修改而得。当 \(h_{r}/D^{\prime}=5\) 时,原论文取 \(\xi_{p}=0\) ,现改为 \(\xi_{p}=0.12\) ,这样更符合实测情况,也避免了嵌入 \(5D^{\prime}\) 时承载力反而小于嵌入 \(4D^{\prime}\) 时承载力的矛盾。修改后嵌岩 \(5D^{\prime}\) 时，承载力计算值仅比嵌岩 \(4D^{\prime}\) 时增大 \(3\\%\) ，仍偏安全。经比较，该推荐公式嵌岩段承载力计算值与行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)有关公式计算结果相近。

当桩身混凝土强度小于基岩强度时,嵌岩段的承载力由混凝土强度控制,因此以桩身混凝土强度值 \(f_{ck}\) 取代公式中的 \(f_{rk}\) 值进行计算。有关试验研究证明,取与岩石相同的侧阻力和端阻力计算系数时,是偏于安全的。

大量的研究文献表明,覆盖层的侧摩阻力是存在的,有些甚至认为覆盖层侧摩阻力能充分发挥。但为确保安全,仍按传统的以位移量衡量其发挥程度的习惯再进行一定的折减,计算结果是偏安全的。

试验表明,嵌岩桩嵌岩深度为3倍左右桩径时,轴向承载力发挥最佳,超过5倍桩径时作用甚小,没有必要嵌岩过深。

对不做静载荷抗压试验的工程,考虑到基岩性质的复杂性和离散性,嵌岩段承载力分项系数取值比试桩所用分项系数略高,取1.7\~1.8,相当于以安全系数法设计时安全系数取2.2\~2.35,该值是经有关专家会议讨论确定的。

(6)关于后注浆灌注桩轴向承载力。

基本采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)的有关内容。该规范和《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)都有后注浆灌注桩的侧阻力、端阻力增强系数和相应的注浆技术要求且考虑了桩侧注浆的情况，两者相比，建筑规范注浆量较小，但所取的侧阻力和端阻力增强系数较大。由于水运工程行业应用经验较少，考虑水运工程行业与公路桥梁行业的使用条件更为接近，为安全计，采用了公路桥梁行业规范的计算参数。桩侧注浆无应用经验，未作引用。

4.2.6 抗拔、抗压侧阻力比值 \(\xi\) 采用了《港口工程桩基规范》(JTJ 254-98) 的数值。

98 版规范修订时，收集了黏性土 35 根、砂土 6 根抗拔桩试桩资料，共计 41 个样本，以及相应的抗压桩对比试验，分别计算了各桩抗拔、抗压侧阻力比值 \(\xi\) 。统计结果，黏性土均值为 0.735，变异系数 0.17，砂土均值为 0.437，变异系数为 0.21。综合考虑各种因素作出规定：黏性土 \(\xi\) 取 0.7～0.8，砂土由于样本较少，结合以往经验 \(\xi\) 取 0.5～0.6，分项系数取与抗压分项系数相同值。灌注桩与打入桩相差不大，取相同数值。

4.2.7 公式中对于覆盖层的抗拔桩侧摩阻力,取抗压桩侧摩阻力乘以折减系数,由于 \(\xi_{fi}\) 已有较大折减,故 \(\xi_{fi}\) 不论对黏土还是对砂土均取0.7\~0.8都是安全的。抗压嵌岩桩桩端安全储备较大,而抗拔桩无桩端安全储备,因此抗拔承载力分项系数较抗压承载力分项系数有所提高。根据有关专家会议讨论结果,不做试桩时嵌岩段取2.0\~2.2,考虑荷载分项系数后,相当于安全系数法设计时安全系数取2.60\~2.85。

公式(4.2.7)的适用条件为嵌岩深度不小于3倍嵌岩桩径,是根据《重庆市建筑地基基础设计规范》有关说明而规定的,该规范有关人员对嵌岩抗拔锚桩的研究试验成果表明,当嵌岩深度小于3倍嵌岩桩径时,其抗拔承载力比较低,不能采用此式进行计算。

提出对于遇水软化岩层或 \(f_{rk}\) 小于10MPa时按灌注桩计算,是根据工程经验得出的。

4.2.8 工程实践表明,采用锚杆嵌岩桩是增加桩抗拔力的有效方法。条文说明

在实际进行的现场试验中,锚入中、微风化岩中锚杆的破坏都是由于锚杆钢筋的屈服或被拉断而破坏,没有发生锚杆钢筋或锚固体被拔出现象。大量测试表明,锚杆在岩体中有效锚固深度在1.5m\~2m范围内,该值与本规范推荐的锚杆有效锚固长度计算公式计算结果基本相同。但为了保证在实际使用中锚杆锚固的可靠性,防止个别节理分割的岩石块承受拉力后发生松动,故在条文中规定锚固长度不宜小于3m,但一般不过深,以避免浪费。

4.2.9 \(\gamma_{\mathrm{p}}\) 抗拔力综合系数取1.1，主要是考虑各单根锚杆抗拔力的不均匀因素。

4.2.10 桩锚固基岩的工程性质因地而变化且差异较大,根据工程实践经验,锚杆抗拔力试验对确定合理的技术数据,保证设计经济、安全是十分重要的。

4.2.11 本条文中规定抗拔力分项系数取 1.5～1.7 是根据本行业有关试验成果和其他行业工程经验确定的, 如考虑荷载分项系数, 相当于安全系数法设计时取安全系数为 2.0～2.55, 该值与国内有关锚杆的设计规范的规定基本一致。

4.2.12.2 两计算式中抗拔力分项系数取 1.7 \~ 1.9，较做抗拔试验时略有提高，是考虑到基岩性质的复杂性和离散性。(1) 混凝土、砂浆对锚杆钢筋的黏结强度标准值宜通过室内试验确定。有关试验资料表明,该值为浆体或混凝土抗压强度标准值的 \(10\\% \sim 15\\%\) , 光面钢筋与浆体取小值, 变形钢筋与混凝土取大值。《混凝土手册》(吉林科学技术出版社) 中提供的钢筋与混凝土黏结强度的关系如图 4.1 所示。黏结强度标准值的取值和抗拔力分项系数的取值要进行综合考虑确定。
图 4.1 混凝土强度对黏结强度的影响

(2) 基岩的工程性质因地差异很大, 浆体与岩体的黏结强度值是一个比较难以确定的值, 因此本规范规定了 \(q_{\text{th}}^{\prime}\) 值应通过工程勘察时所取基岩芯的试验确定。试验方法: 利用工程钻探所取的岩芯柱段, 灌注在水泥浆体试模中, 浆体达 28d 强度后, 通过在室内试验得出。该黏结强度与浆体强度和岩石强度都有关系, 在缺乏试验资料而进行估算时, 要考虑两种强度, 取其小值。浆体的黏结强度取值同上项; 岩石的黏结强度可取其抗剪强度, 该值根据岩石的性质和岩层侧的构造取岩石单轴抗压强度标准值的 \(6\\% \sim 10\\%\) 。

4.2.13 检测是保证桩承载力的重要环节,轴向承载力一般采用高应变动力试验法。

4.2.14 水运工程中的群柱,大部分桩的间距也不会过小,一般大于3倍桩径或桩的边长,故规范中推荐承载力设计时仍采用群桩折减系数的概念。

4.3 低桩结构桩的轴向承载力验算

4.3.1 船闸、船坞和护岸等低桩结构的长期设计经验表明,对不考虑地基土对承台或底板底面支承作用的低桩结构桩的轴向承载力计算,4.2节中有关桩的轴向承载力计算方法是适用的,本次编制也进行了验证。

4.3.2 考虑桩间土支撑作用的规定是参照行业标准《干船坞设计规范》(CB/T 8524—2011)和《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的有关内容,并经工程经验验证规定的。

4.3.2.3 摩擦桩在竖向荷载作用下,由于桩土相对位移,桩间土对承台产生一定的竖向抗力。同时由于基桩的支撑作用,桩间土的地基承载能力难以完全发挥,因此规定桩间土分摊的荷载与桩分摊的荷载比值不宜大于限定值。

4.3.3 行业标准《干船坞设计规范》(CB/T 8524—2011)中指出,当桩的中心距小于6d (d为桩径或桩宽)时,桩基垂直承载力应按群桩考虑,群桩基础的坞口和坞墙,可将基桩和桩间土视为一实体基础,以桩尖平面为实体基础的底面,按天然地基验算其垂直承载力和沉降,本条相应做出上述规定。

4.4 特殊条件下桩的轴向承载力验算

4.4.1 有关桩端下卧层承载力验算方法是参照《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的有关内容给出的。

4.4.2、4.4.3 负摩阻力是值得重视的问题,国内外桩基工程因负摩阻力造成的工程事故时有发生。由于影响负摩阻力的因素甚多,依托不同工程测出的结果差异很大,难以分析归纳出准确的计算方法。国内外学者根据理论研究和现场测试成果提出的若干计算方法,也都是经验性、近似性的估算方法。一般认为桩侧负摩阻力的大小和桩侧土层的有效应力有关。因此,本规范仅原则上列出负摩阻力产生的条件。行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)提出了具体的计算公式和计算参数,可供参照。

其他会引起桩入土范围内的土层产生压缩的因素包括粉细砂地质条件的邻近工程动力沉桩、动力基础等。

4.5 水平力作用下桩的计算

4.5.1 用 m 值按表4.5.1 判别弹性长桩的标准与国内外许多标准一致。桩的相对刚度系数，以往称为桩的相对刚度特征系数。

4.5.2 《码头结构设计规范》(JTS 167—2018)中推荐了 NL 法、P-Y 曲线法和 m 法, 其中 m 法在国内有着广泛的应用, P-Y 曲线法国内有较多的应用, 国外应用广泛, 而 NL 法国内应用很少, 国外基本不用, 因此本规范保留了 P-Y 曲线法和 m 法, 取消了 NL 法。水平静荷载试验是确定桩的地基反力变化规律的最可靠的方法,故规定重要工程的计算参数应根据水平静荷载试验确定。

在往复荷载作用下,当泥面位处位移较大时会使桩周土退化。由于影响土退化的因素多而复杂,其中包括荷载的变化频率、幅值、循环次数等,因此很难通过理论计算得到满意的结果。最好的方法是根据实际荷载的特性通过试验得出，故建议试验。

条文说明 在高桩码头排架计算中,有经验时,采用假想嵌固点法考虑桩的约束能够满足计算精度要求,是常用的方法。

4.5.3 有关水平力作用下非弹性长桩的计算,主要目的是给出浅覆盖层情况下桩的计算方法。对于土体的验算方法与《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)的有关内容基本一致。

4.5.5 最小嵌岩深度计算公式是参照公路桥涵有关规范的计算方法,根据嵌岩段在力矩、剪力及岩石对桩侧挤压力作用下的平衡方程推导所得。为采用可靠度计算体系,公式中弯矩及剪力采用了设计值,故公式中的系数作了相应的变化。嵌岩桩在水平力作用下桩的破坏与桩身混凝土强度和基岩强度有关,桩身混凝土强度小于岩石强度时,其破坏取决于桩身强度,故公式中规定了以桩身混凝土轴心抗压强度标准值 \(f_{ck}\) 代换公式中的 \(\beta f_{rk}\) 进行计算。

规定嵌岩深度不小于1.5倍嵌岩段桩径是为了在构造上保证结构计算时能够将嵌岩端作为固接考虑,该值是根据现有工程经验而定的。

\(\beta\) 取值范围是根据工程经验给出的。

提出 \(f_{nk}\) 较小时按灌注桩计算或分析岩体对桩的作用特性,确定按嵌岩桩计算或是按灌注桩计算的要求,是根据工程经验提出的。考虑到桩受水平力与受轴向力时桩土作用特性的不同,所做规定与轴向承载力计算时的规定略有不同。

4.5.7 由于土质、桩基、受力的复杂性和不确定性,采用理论方法确定群桩计算参数和水平承载力易产生误差,而现场静荷载试验比较符合实际情况。但群桩的现场静荷载试验不仅费用昂贵,进行也比较困难。某高校认为,可根据桩基因群桩效应而折减的水平地基抗力系数,将全直桩排桩按水平地基抗力系数折减后的单桩设计。推荐的 \(m_{r}\) 值折减系数是根据计算分析、试验结果和国外规范的推荐值提出的,并略偏于安全。

4.5.9 水运工程低桩承台结构水平承载力计算一直沿用港口工程中的计算方法和 m 值取值。建筑和桥梁设计中将承台、上部结构、桩基视作整体进行计算的实例也很多。

4.5.10 对于是否考虑承台底与地基土之间的摩擦效应,国外规范如《日本港口设施技术标准》关于低桩承台结构水平承载力计算,明确指出不考虑承台底与地基土之间水平摩擦力,其水平承载力考虑由承台前被动土体及桩基共同承受。经调研,国内大多数水运工程设计单位不考虑该作用,但也有少数单位考虑该作用,考虑到该作用在一定条件下确实存在,考虑与否对造价有影响,因此本规范提出一般不考虑,有经验时也可考虑。

4.6 沉降

4.6.1 桩基沉降允许变形值包括结构使用允许的变形值和结构安全所允许的变形值。

4.6.3 桩基沉降计算是参照行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的有关内容规定的。

4.6.4 沉降计算经验系数 \(m_{s}\) 对沉降计算结果影响明显, 应慎重取值, 故要求有类似工程的观测资料、当地经验或进行现场试验。行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)的给出的建议值可供参考,见表4.1。表 4.1 沉降计算经验系数 \({m}_{\mathrm{s}}\) 值

桩底附加应力 (MPa)
2.54.07.015.020.0
1.41.31.00.40.2
1.11.00.70.40.2

注：①表中 \(f_{1}\) 为地基承载力设计值；

②表中 \(\overline{Es}\) 为沉降计算范围内压缩模量的当量值.

沉降计算范围内压缩模量的当量值可按下式计算：

\[\overline{E s} = \frac{\sum A_{i}}{\sum \frac{A_{i}}{E_{s i}}}\tag{4-1}\]

式中 \(A_{i}\) ——第 i 层土的附加压应力系数沿土层厚度的积分值；

4.6.5 减沉疏桩基础,是地基土与桩共同分担荷载,按沉降控制要求确定用桩数量的低桩结构桩基,是介于天然地基上浅基础与常规低桩结构桩基之间的一种地基基础形式。其中承台下的桩,除需承担部分荷载外,主要起减少沉降的作用,一般是摩擦桩。与常规低桩结构摩擦桩相比,桩数可大幅度减少,沉降会明显减小。

4.6.6.2 一般情况下,减沉疏桩基础桩基桩数较少,桩距较大,因此可以认为地基土和桩基基本能发挥各自独立状态下的承载力,其整体极限承载力一般近似等于其中各单桩的极限承载力与承台下地基土在无桩条件下的极限承载力之和。验算减沉疏桩基础桩基整体承载力,是为了确保其满足承载力极限状态设计要求。 4.6.6.3 当荷载小于减沉疏桩基础桩基中各单桩极限承载力之和时,不计承台下地基土的分担作用,假定荷载全部由桩承担,最终沉降量就是由桩承担全部荷载作用下产生的沉降量;当荷载等于或超过减沉疏桩基础桩基中各单桩极限承载力之和时,桩将始终保持分担相当于各单桩极限承载力之和的荷载,而承台下地基土则分担余下荷载,最终沉降量为桩分担荷载产生的沉降量与地基土分担的荷载所产生的沉降量之和。条文说明

5 预制混凝土桩结构

5.1 计算

5.1.2 对于预应力混凝土桩,规定在施工期和使用期都需要满足抗裂要求,这对桩的耐久性是重要的;对于钢筋混凝土桩,规定在吊运和吊立过程中应满足抗裂要求,是为了避免在锤击过程中裂缝的进一步开展。由于钢筋混凝土桩一般很难抵抗锤击所产生的拉应力,难以要求其在锤击拉应力作用下抗裂,因此其耐久性较差,尤其是处于海水环境下,故钢筋混凝土桩适用于内河港口中、小型工程。

5.1.4 经过对大管桩的钢绞线放张过程中的多次测试表明,大管桩钢绞线在混凝土中的预应力传递长度值为 \(1.0 \, m\) 。故在计算和验算中将大管桩顶部预应力值取零,距大管桩顶部 \(1.0 \, m\) 处取为有效预应力值,为简化计算,其间预应力值按线性分布。经过对 PHC 管桩的钢棒放张过程中的多次测试表明, 以 \(\phi800AB\) 型和 B 型 PHC 管桩为例, 钢棒在混凝土中的应力传递长度值为 \(0.35\mathrm{m} \sim 0.75\mathrm{m}\) 。故在计算和验算中将 PHC 管桩顶部预应力值取零, 距 PHC 管桩顶部 1 倍桩径处取为有效预应力值, 为简化计算, 其间预应力值按线性分布。

5.1.5 预应力混凝土方桩锤击沉桩拉应力分项系数 \(\gamma_{s}\) 取 1.10 是根据各种截面桩统计校准得出的, 相当于按安全系数法设计时抗裂安全系数取 1.25, 实践证明该值是合适的。同样, 预应力混凝土管桩锤击沉桩拉应力分项系数 \(\gamma_{s}\) 确定取 1.15。

5.1.6 本条对后张法预应力混凝土管桩预应力损失的规定是通过试验与理论计算对比得到的。《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)、《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057—2009)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)均有针对后张法混凝土构件预应力损失的计算公式,本次修订结合实际试验进行了对比分析。

各规范具体计算结果和实测值对比见表 5.1。

表 5.1 预应力损失试验实测值与相关规范计算结果对比表 (MPa)

项目实测值JTS 151—2011CB 50010—2010DL/T 5057—2009JTG 3362—2018
锚具回缩损失90.5618.7518.7518.7522.50
分批张拉预应力损失第一批57.1454.6754.6754.6754.46
第二批49.2846.8646.8646.8646.68
第三批43.2239.0539.0539.0538.90
第四批38.2231.2431.2431.2431.12

续上表

项目实测值JTS 151—2011GB 50010—2010DL/T 5057—2009JTG 3362—2018
分批张拉预应力损失第五批25.7223.4323.4323.4323.34
第六批17.8615.6215.6215.6215.56
第七批7.147.817.817.817.78
平均损失29.8227.3427.3427.3427.23
钢绞线松弛损失80.632.5532.5532.55112.61
混凝土收缩徐变损失58.4381.4161.78147.83
预应力总损失202.55137.07160.05140.42310.17

关于锚具变形和钢绞线回缩预应力损失,按照各规范计算结果与实测值相差很大。在实际工程中,预应力筋的锚固损失测试值基本都远超过相关规范规定值,具体原因可能是采用此类张拉设备,造成锚具变形和钢绞线回缩值偏大。

关于分批张拉预应力损失,各规范的计算结果与实测值相差不大。

关于预应力筋松弛和混凝土收缩徐变损失,行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)和《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057—2009)的计算结果与大管桩实测值比较吻合,而行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)的计算结果和实测值相差则比较大。

综合各规范的对比计算结果,行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)关于预应力损失的计算结果与大管桩实际损失情况比较接近。因此本规范中预应力损失计算公式与行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)保持一致。

通过对大管桩的钢绞线预应力损失的长期观测及上述分析表明,预应力总损失值一般为张拉控制应力的15%。

5.1.7 先张法预应力高强混凝土管桩采用特殊工艺制作,测试结果表明,参照国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB 13476—2009)计算预应力损失更符合实际情况。

5.1.11、5.1.12 锤击沉桩应力。

(1)锤击沉桩过程中桩身出现的拉、压应力受多种随机因素的影响。一般而言,拉应力最大值发生在沉桩初期或中间时段,压应力最大值发生在沉桩终期。拉应力最大值出现于桩身中、上部,压应力最大值出现于桩的顶部或底端部,特别是端承桩的底端部。

(2) 条文规定的锤击沉桩拉、压应力标准值, 是根据试验数据进行数理统计分析得出的。试验数据主要取自上海、华东地区; 天津、渤海湾地区; 华南部分地区。同时还参照了长江中下游部分桩的试验数据。本次修订补充收集了近年来的资料, 资料表明, 虽然出现了新的锤型、桩型和桩长, 但只要选锤和操作得当, 原规范建议的锤击应力仍是基本适用的。

(3)锤击沉桩拉、压应力属于动应力范畴,它与桩身材料的动强度有关。在动荷载作用下,桩身的应变速率与动强度有内在的联系。为简化设计,本规范推荐的桩身设计所取拉、压应力的标准值,是经过动静换算和处理的等效静应力值,能直接用于桩身设计计算,锤击沉桩时,实际瞬时应力值能达设计计算所取应力值的1.3倍\~1.5倍。

条文说明 5.1.11.2 (2)采用弹性较大的软桩垫,如120mm厚的纸桩垫。

5.2 混凝土方桩的构造

5.2.4 桩在码头结构中十分重要,考虑到桩在施工和使用过程中受力情况复杂,环境恶劣,桩身需要具有一定的强度和抗腐蚀性,因此规定其混凝土强度等级不宜过低。

5.2.5 空心到顶的桩抗锤击能力差,根据工程经验,桩顶4倍桩宽范围内做成实心段能较好地提高桩的抗锤击能力。对冻融及冰凌撞击区,做成实心对提高桩的耐久性有较好效果。

5.2.7 在有障碍物及需进入风化岩层、砾石层等情况时,增设桩靴能够保护桩尖,增加穿透能力。对于打入风化岩层的桩,在桩端设置 H 形型钢,利用 H 形型钢贯穿能力强的特点,以增加打入风化岩的深度。根据经验,采用 H 形型钢桩尖能够打入 N 值为 100 左右的风化岩。

5.2.8 接桩处是基桩的薄弱环节,且现场接桩所占施工水域大,船机占用时间长,水上工作难度大,接桩质量难保证,若是预应力桩,预应力是不连续的。因此,要求尽量避免接桩,当不得不接桩时,要对接头数量予以限制。要求接头的设计强度比计算所需设计强度高,是因为不论采用何种接头,其性能与整体结构是有差别的,特别是接头的质量与施工操作技术有很大关系,需以提高设计要求来弥补接头处可能形成的不足。

5.2.9 对于桩与上部结构的连接,以受力要求的不同分两种连接形式。

5.3 预应力混凝土管桩的构造

5.3.5 大管桩预留孔灌浆的密实程度、灌浆浆体的强度和握裹力直接影响桩身结构性能，十分重要，故此条列为强制性条文。

5.3.7 根据国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB 13476—2009)，先张法预应力混凝土管桩按强度分为PC管桩和PHC管桩，其中前者混凝土强度等级不低于C60，后者混凝土强度等级不低于C80。海港码头一般采用强度等级为C80的PHC管桩，陆上工程或内河小型码头也有采用混凝土强度等级C60的PC管桩的情况。国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB 13476—2009)第5.3条规定:“外径300mm管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm,其余规格管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于40mm。”目前应用于水运工程较多的是外径 \(\phi700mm\) 以上的PHC桩, \(\phi700mm\) 、 \(\phi800mm\) 、 \(\phi1000mm\) 、 \(\phi1200mm\) 的混凝土保护层分别为48.7mm、48.7mm、53.7mm、63.7mm, \(\phi1200C\) 型桩的混凝土保护层厚度为55mm, \(\phi1200D\) 型桩的混凝土保护层厚度为62.0mm,均已超过国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB 13476—2009)第5.3条规定的要求。根据编写组的现场调查,服役16年以上的 \(\phi800mm\) AB型桩,混凝土表面氯离子渗透深度仅为14mm,经推算其使用年限达50年以上。用于特殊要求环境下的管桩，一般另增加了外保护措施。考虑上述因素，将 PHC 桩预应力筋保护层最小厚度定为 45mm。

5.3.9 预应力混凝土管桩适当部位开设一定数量透气孔主要是为了减小沉桩过程中桩身内外的空气压力差，并避免产生水锤效应。5.3.11\~5.3.14 桩与桩帽或横梁处抗弯要求较低时,管桩顶伸入桩帽或横梁长度,以及桩芯钢筋外伸长度是按构造要求确定的。

编制98年版规范时,为研究管桩与桩帽连接性能,委托郑州工学院进行了专题研究。试验研究表明,当桩受弯时,桩伸入桩帽长度≥0.5倍桩径,桩身产生破坏,而桩与桩帽连接处完好;轴拔试验则要求桩伸入桩帽的最小长度应满足0.75倍桩径。综合考虑各种因素,规定按固接设计节点时,桩伸入桩帽长度需要满足0.75倍桩径。

对桩芯混凝土伸入桩帽或横梁底面以下的长度进行了试验,试验时受弯、受拔均取1倍桩径,在桩芯混凝土与管桩的连接部位未发生破坏现象。考虑到在实际工程中可能出现不利因素,结合工程调研情况,规定最小长度为1.5倍。应当注意,满足受力要求是确定长度的基本原则,故必要时需要根据具体情况通过计算或试验确定。

桩芯纵向钢筋伸入桩帽一定长度,能增加连接点的延性,并使节点承载能力也略有增加。

管桩与桩帽按刚接连接,轴向受拉时抗拔力计算公式为式(5.3.13),受弯时承载力计算公式(5.3.14)是根据试验资料确定的。在按式(5.3.13)计算轴向拔力时,略去了管桩与桩帽之间的黏结力,以策安全。

条文说明

6 钢管桩结构

6.1 材料

6.1.2 条文推荐的钢材牌号是根据我国钢材生产的实际情况和港口工程的特点提出的。主要依据的是行业标准《水运工程钢结构设计规范》(JTS 152—2012)。碳素钢 Q235 钢是工程结构中最常用的钢材, 其成本较低, 易于加工和焊接, 钢管桩是需要焊接的受力构件, 需要采用脱氧较充分的镇静钢, 而 Q235-A 级钢不能保证碳含量, 对焊接质量不利。低合金钢是综合性能比较好的钢种, 在工程中应用已有多年的经验。原规范中的 Q345, 在国家标准《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591—2018) 中, 其牌号已改为 Q355。耐候结构钢, 一般价格较贵, 应用经验也有待积累。

6.1.3 选择焊条或焊丝的型号需要与构件钢材的机械性能相适应,焊剂需要与焊丝相适应。

6.1.4 对原规范的材料强度设计值的分类和表述作了修改。修改是参照国家标准《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)进行的。

6.2 计算和构造

6.2.1 钢管桩结构的计算方法和原则与一般钢结构相同。除疲劳计算外,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。

6.2.4 为防止钢管桩发生屈皱破坏,对壁厚作了规定。调查表明,规定是合适的。

6.2.6 铰接结构构造复杂,且对桩顶防腐不利,工程中一般按刚接设计。条文中推荐的刚接形式是工程中常用形式。桩顶锚固受力状态较为复杂,一般采用应力叠加的方法计算。条文中对构造提出了要求,并列出了验算项目,是参照有关规范并结合水运工程使用经验制定的。

6.2.10 钢管桩的纵缝和环缝都属于主要结构焊缝,故均需要采用对接,不用搭接或其他形式。为了保证焊接质量,尽可能进行工厂焊接,并采用双面施焊。如不能采取双面施焊,则应设内衬板单面施焊,或采用其他可靠的焊接工艺,否则焊缝强度应适当降低。其中第6.2.10.3款关于对接焊的要求对桩身结构十分重要,故作为强制性要求。

6.2.16 接桩前和沉桩完成后对桩顶做局部切割处理是为了避免已遭受较大局部强度损失或桩顶发生局部屈皱变形的桩材继续在工程中使用,影响桩的防腐性能和力学性能。

6.2.17 在柔性靠船设施钢管桩泥面下第一弯矩峰值附近采取加强措施是保证结构安全的重要要求,应予以足够的重视。

6.3 防腐蚀

6.3.2 对水运工程钢管桩而言,耐久性是一个十分重要的问题,工程中应当进行系统性考虑,故强制性要求进行耐久性设计。

6.3.3 钢材的锈蚀属电化学腐蚀,但形成腐蚀的原因很多,随部位和环境等不同而异,因此防腐蚀措施的选择,一般根据建筑物的重要性、使用年限、当地腐蚀环境、结构部位、施工可能性、维护方法以及材料来源和造价等综合考虑,按现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)选用。海水环境工程中采用耐候结构钢时,锈蚀较为缓慢,但一般仍需配合防腐措施方能得到保证。淡水环境工程中一般采用涂层和增加腐蚀裕量的措施进行防腐。

6.3.5 在工程中,管桩自生产制成到投产使用,可能会有较长的过程,在这段时间内的腐蚀量也是不能忽视的。

6.3.7 腐蚀速度采用了行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153—2015)的数值。条文说明

7 预制高强混凝土薄壁钢管桩结构

7.1 一般规定

7.1.1 TSC 管桩充分利用了钢材和混凝土两种材料特性：(1) 利用混凝土抗压能力强、钢材抗拉抗剪能力强的特点, 组合使用具有良好的受力性能;

(2)钢管对混凝土起到套箍和约束作用,有效提高了混凝土的抗压和抗裂的能力;

(3)锤击沉桩时,抗锤击性能优于预应力混凝土管桩;

(4) 具有良好的抗震性能。

7.1.2 TSC 管桩的钢管是 TSC 管桩结构的关键组成部分,处于桩的外侧,易于受环境影响,且壁厚较小,腐蚀后对桩的性能影响明显;而拼接处也易于腐蚀,腐蚀后直接影响桩的传力性能甚至破坏,腐蚀环境下对钢管和拼接处进行防腐处理是十分重要的。现行行业标准《水运工程结构耐久性设计标准》(JTS 153)是目前较为可靠的防腐蚀处理标准,应当执行。

7.2 计算

7.2.2 结合 TSC 管桩锤击施工的特点以及《码头结构设计规范》(JTS 167—2018) 和行业标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)，考虑 TSC 管桩在施工过程中对桩身结构的损伤，在 TSC 管桩桩身竖向承载力设计值计算时，一般乘以一个“基桩承载力折减系数” \(\psi_{c}\) ；此外《预制高强混凝土薄壁钢管桩》(JG/T 272—2010) 中进行 TSC 管桩轴心受压承载力计算时，也乘以参数 \(\psi_{c}\) ，并取 \(\psi_{c}=0.7\) 。本规范通过对比分析上述几个规范的相关规定后，将 \(\psi_{c}\) 取值确定为 0.7。《预制高强混凝土薄壁钢管桩》(JG/T 272—2010)中进行TSC管桩轴心受压承载力计算时,考虑到钢管对混凝土的套箍作用,将混凝土轴心抗压强度设计值 \(f_{c}\) 乘以1.3的提高系数。由于水运工程桩基施工方法和受力状态的复杂性,本规范中不提高混凝土轴心抗压强度设计值 \(f_{c}\) 。

7.2.3 结合行业标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)，考虑到预应力钢筋镦头与端板连接处受力不均匀等因素的影响，将预应力钢筋的受拉承载力进行折减，折减系数取0.85。

7.2.4 国家标准《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和行业标准《预制高强混凝土薄壁钢管桩》(JG/T 272—2010)中均对TSC管桩受弯承载力计算进行了规定,但其计算公式中均包含了拟合得出的经验参数,而该参数仅是基于TSC-C管桩的数据,未包含 TSC-P 桩型, 具有一定的局限性。本规程编制对 TSC 管桩受弯承载力进行了研究, 参考《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011), 对 TSC 管桩受弯承载力进行了理论推导, 并结合 TSC 管桩抗弯试验验证, 给出了公式(7.2.4-1)、公式(7.2.4-2)。公式(7.2.4-1)、公式(7.2.4-2)对TSC-C管桩受弯承载力的计算结果与依据《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)、《预制高强混凝土薄壁钢管桩》(JG/T 272—2010)等标准中公式计算的结果相差不大。

根据对 TSC 管桩受弯承载力试验数据的分析, TSC 管桩从加载至破坏, 其受力过程可以分为三个阶段。当荷载较小时, TSC 管桩跨中挠度、应变随着荷载增大基本上呈线性关系, 钢管和混凝土共同承担外载, 管桩处于弹性范围之内; 当荷载继续增大时, 混凝土首先出现开裂, TSC 管桩整体抗弯刚度减小, 跨中挠度增长速度加快, 直至 TSC 管桩钢管达到屈服强度; 当钢管达到屈服强度后, 跨中挠度及拉应变持续增大, 此时 TSC 管桩达到受弯极限承载力。

表 7.1 为按公式(7.2.4-1)、公式(7.2.4-2)计算的 TSC 管桩受弯承载力与试验实测值的对比。从表中可以看出，试验桩的极限弯矩大于理论计算值，具有一定的安全度。

表 7.1 试验桩受弯承载力与实测值对比

管桩外径(mm)管桩内径(mm)钢管材质钢管壁厚(mm)受弯承载力计算值 受弯承载力实测值
1000740Q235B1036284882134%
1000740Q235B1036285687157%
800580Q235B1016882129.5126%
400220Q235B6286第一根381133%
第二根381133%
第三根392.25137%
600380Q235B6676第一根898.5133%
第二根821.25121%
第三根898.5133%

7.2.6 本条计算公式结合《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)的规定给出。对于TSC-P管桩的换算截面积、截面惯性矩，参考了《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)的相关规定。

7.2.7 预应力总损失值取决于很多因素,如混凝土和钢材的性能、养护与湿度条件、预加应力的时间和大小、预应力工艺等。TSC 桩除考虑上述因素外,还考虑了管壁与混凝土组合的特点,提出的相关计算公式经过了试验验证。

7.3 构造

7.3.3 本条最小有效壁厚是根据《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)中,对受压为主的钢管混凝土构件,圆形截面的钢管外径与壁厚之比 D/t 不应大于 \(135 \frac{235}{f_{y}}\) ; 对受弯为主的钢管混凝土构件,圆形截面的钢管外径与壁厚之比 D/t 不应大于 \(177 \frac{235}{f_{y}}\) 的规定计算求得的。条文说明

7.3.6 TSC-P 管桩制作工艺、流程基本与先张法预应力高强混凝土管桩相同,本条端板厚度的规定是在广泛调研的基础上,参考了先张法预应力高强混凝土管桩的做法和《预应力混凝土管桩》(10G409)形成的。

8 组合桩结构

8.0.1 组合桩是根据工程所处环境,合理地将预应力混凝土管桩和钢管桩组合在一起的桩,可充分发挥预应力混凝土管桩造价低、防腐性能好及钢管桩抗弯性能好等优点,满足工程需要。

8.0.7 由于 TSC 管桩与 PHC 管桩生产设备基本相同，在 TSC 管桩设计长度不长的情况下，制桩时经常采用在钢模内放入部分钢管的方法制成 TSC 加 PHC 组合桩，该桩型与下部 PHC 管桩的拼接即为 PHC 管桩之间的拼接。条文说明

9 灌注桩结构

9.2 构造

9.2.1 水运工程灌注桩在许多情况下承受水平力作用,有些桩的自由长度大且大多位于水域,因而相应的承载力要求和稳定性要求以及抗漂浮物撞击能力都比建筑工程的桩基高,桩径不宜过小。本条规定钻孔灌注桩直径不宜小于600mm,是兼顾小型工程的受力条件,同时适应大多数成孔设备最小孔径的条件。

9.2.2 桩身截面配筋率一般由水平承载力要求控制,考虑到桩的耐久性、船舶意外碰撞和施工因素所造成的不利影响等,并参考国外规范的灌注桩最小配筋率,本规范给出最小配筋率不应小于0.6%。

9.2.3.1 端承桩、抗拔桩和承受负摩阻力的桩,全桩长的轴向压力都较大,故应通长配筋。位于坡地或岸边的桩,当坡地或岸边存在软土层时,往往会产生附加的水平推力,使桩受到剪切,故规定宜通长配筋。 9.2.3.2 桩长较大的端承摩擦桩根据受力大小沿深度分段变截面配筋,可以降低造价。

9.2.8 灌注桩桩与桩帽、横梁或承台连接有两种方法,其一为桩直接伸入桩帽、横梁或承台,伸入长度根据受力要求经计算确定;其二为桩伸入桩帽、横梁或承台100mm\~150mm,通过桩顶钢筋与桩帽、横梁或承台连接。第一种连接显然作为刚接连接;当连接处可以满足抗弯要求时,第二种连接也可以作为刚接。根据灌注桩工程实际情况,绝大多数是采用后者,常将桩顶嵌入桩帽、横梁或承台100mm,并用桩顶钢筋与桩帽、横梁或承台连接。对灌注桩而言,采用这种方法是较好的,它可通过桩顶钢筋使桩与桩帽很好地连成整体。

10 嵌岩桩结构

10.3 预制型嵌岩桩的构造

10.3.4 锚杆嵌岩桩中,若采用多孔锚固,施工时需设置多根导管,多次钻机移位,多次压注水泥浆体等工序,施工存在一定难度,因此建议采用锚杆束的形式以减少锚孔的数量,尤其是组合式嵌岩桩,锚杆尽量采用一束,设置于桩的中心锚孔内,以方便施工。

10.3.5 预制桩内灌注混凝土桩芯的长度满足要求对结构安全十分重要,故应予重视。本次修订分别对预制桩芯柱嵌岩、锚杆嵌岩和组合式嵌岩作出了规定。所做规定基于芯柱对嵌岩段或锚杆提供的承受能力大于岩面以下嵌岩段或锚杆的承受能力的要求,从计算和工程经验两方面考虑。\(\tau_{0}\) 的大小与桩壁的清理情况等因素密切相关,因此设计时需要考虑施工工艺等因素,对施工提出相应的要求。取值一般由试验确定,在有些工程中,芯柱与桩内壁结合面的抗剪强度设计值在 \(270kN/m^{2} \sim 370kN/m^{2}\) 之间。

条文说明

附录 A 桩的压屈计算长度的确定

在编制 2012 年版港口工程桩基规范时,对桩的压屈计算长度的确定方法进行了研究,并将研究结果与《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的有关规定进行了对比,情况如下:

对于桩顶无侧移情况的计算长度,当泥面以上桩长不大于5T时,小于建筑规范计算值;当泥面以上桩长在5T\~10T范围内时,有时略大于建筑规范计算值,但比较接近;当泥面以上桩长在10T\~24T范围内时,桩顶铰接时仍与建筑规范计算值接近,桩顶固接时大于按建筑规范计算值,比值约为1.1\~1.2。

由于建筑规范有关方法表达明确,计算简便,作了以下几点考虑后,基本采用。

(1) 当泥面以上桩长不大于 5T 时, 压屈稳定性影响不大, 即使按建筑规范计算偏安全, 对工程设计影响也不大, 故可以直接采用;

(2) 泥面以上桩长在 \(5T \sim 10T\) 范围内, 研究结果与建筑规范接近, 故也可以直接采用;

(3) 泥面以上桩长大于 10T 时, 桩顶铰接时与建筑规范接近, 可以直接采用; 桩顶固接时, 可通过对建筑规范计算结果乘以增大系数的方法进行调整, 取增大系数为 1.2。调整考虑了桩顶实际连接与理想固接的差异。

水运工程结构有时桩顶的侧位移约束刚度很小,故一般近似按桩顶为滑动支座计算。

当桩顶为滑移支座时,泥面以下的约束采取桩顶无侧移同样的方法考虑,据此得出计算长度。研究表明,采用这种计算方法是偏安全的,但考虑到实际工程的桩顶转角并非完全固定,因此当桩的泥上长度大于10T时,同样应乘以增大系数1.2。

附录 C 超大直径钢管桩

超大直径钢管桩在海上风电工程中已有较多的应用,在结构中使用超大直径钢管桩能够减少桩的数量,在一些环境中有利于缩短工期,降低施工过程中的安全风险,工程造价也有一定的降低,预计超大直径钢管桩在水运工程中也将有较大的应用前景。

C.2.2 超大直径钢管桩与目前常规钢管桩的轴向极限承载力均由桩外侧摩阻力、桩内侧摩阻力和桩端环面阻力三部分组成。目前对常规钢管桩的设计已有一定的经验,采用经验系数法计算桩端承载力,方法较为简便。对于超大直径钢管桩,无法采用类似的简便方法,故将超大直径钢管桩轴向极限承载力表述为桩外侧摩阻力、桩内侧摩阻力和桩端环面阻力三部分之和来考虑。

根据海上风电工程的经验,5m 以上直径的钢管桩沉桩时极少出现桩内外泥面高差,推测其桩端闭塞效应很小。根据编写组收集的现场试验资料,5m 以上钢管桩的外侧摩阻力占总侧摩阻力的比值基本上在 0.5\~0.6 之间,可以为直径 5m 以上的钢管桩承载力计算提供参考。然而,对于直径在 3m\~5m 之间的钢管桩,工程上的案例很少,尚不能总结出内、外侧摩阻力的规律。因而本条建议对此类基桩宜通过试验确定侧摩阻力设计值,试验方法包括静荷载试验或有经验条件下的高应变动测。

条文说明

附录 F 桩的吊点布置及吊运内力计算

  1. 吊运参数

(1) 吊索计算长度 S (不包括捆绑长度): 在其他条件不变时, 对于不同的 S 有不同的最优吊点位置, 相应的吊运控制弯矩变化规律为 S 越大, 优化后的弯矩越小。但 S 过大会引起施工不便, 因此, 兼顾吊运弯矩和施工方便性, 四点吊 S 取 0.50L; 六点吊 S 取 0.45L 或 0.50L。

推荐的优化吊点位置是与相应的推荐吊索长度 S 相对应的,采用推荐吊点位置时,S 偏长或偏短均会增大吊运控制弯矩,因此,需要尽量做到既不偏长也不偏短。

(2) 最大入水长度 \(L_{s}\) : 计算中取最大入水长度为 10m, 以适应深水港口施工需要。

(3) 最小计算吊高 \(H_{min}\) 与最大计算吊高 \(H_{max}: H_{min} = 0.8L\) ，但不得小于 20m； \(H_{max} = 1.5L\) 。 \(H_{min}\) 越小负弯矩越大， \(H_{max}\) 越大正弯矩越大，因此施工时需要注意这一控制条件。

  1. 弯矩计算系数

桩的吊点位置确定后,可以计算出各类桩型,各种截面的桩对应于不同桩长的吊运最大弯矩标准值 \(M_{k}\) 。为便于表达和应用,定义弯矩系数为 \(\beta=M_{k}/qL^{2}\) 。对各种常用桩型、截面和长度的预制桩,计算其弯矩系数,取包络值列于表中以供查取。

3. 水平吊运

将水平吊运状态下的桩按刚性支承连续梁计算,从而得到水平吊运时的弯矩系数。由于水平吊运使用的钢桁架刚度和钢丝绳长度的误差,刚性刚性支承的计算假定与实际情况难以完全相符,故在确定表 F.0.3-1 和表 F.0.4-1 相应公式的系数时已计入了 1.2 的增大系数,但在施工中,仍需要保证起重机钢桁架有足够刚度,各钢丝绳的长短差异也需要尽量减小,使实际情况与计算假定基本相符。

附录 G 常用预应力混凝土管桩型号、规格和力学性能

预应力混凝土管桩抗弯性能按照行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011)计算形成,其中,PHC桩预应力损失按照国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB 13476—2009)的相关规定计算。

根据目前实际的预应力混凝土管桩生产情况,本次规范新增了 C70 大管桩。

条文说明

附录 K 吊耳板设计

吊耳板计算方法是参照水利水电工程常用方法得出的。要求吊耳孔直径与吊轴直径接近是为了满足紧接承压的要求，一般吊耳孔直径较吊轴直径约大2%。