[科普中国]-单桩竖向抗压容许承载力

概述单桩竖向抗压承载力简介

根据单桩轴向荷载传递理论分析，桩受到的土的极限抗力或桩所能承受的极限荷载即为其竖向极限承载力；在工作状态下桩所允许承受的最大荷载即为单桩竖向承载力的特征值（通称单桩竖向承载力）。1

单桩的竖向极限承载力标准值的基本概念单桩的竖向极限承载力标准值是基桩承载力的最基本参数，其他如特征值、设计值都是根据竖向极限承载力标准值计算出来的。新旧桩基规范对单桩的竖向极限承载力标准值的定义是一致的，是指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适合继续承载的变形时所对应的最大荷载，它取决于对桩的支承阻力和桩身材料强度。

对单桩竖向极限承载力的影响，一方面是可以人为控制的，包括桩的类型、材料、截面尺寸、入土深度、桩端进入持力层深度、成桩后休止时间以及成桩施工方法等；另一方面由桩端、桩侧土的性质决定，体现为土的极限侧阻力和极限端阻力，是决定承载力的基本因素，但其发挥受一方面因素的影响。

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002和《建筑基桩检测技术规范》均规定了单桩竖向极限承载力标准值确定方法，一般根据以下几点综合分析确定：

（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。

（2）根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。

（3）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍，或桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，或已达到设计要求的最大加载量，取前一级荷载值。

（4）对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取s=40mm对应的荷载值；当桩长大于40mm时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取s=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。

对于单桩竖向抗压极限承载力标准值应明确以下几个概念：

（1）它是实测值统计的结果；

（2）根据规范公式计算的极限承载力标准值为设定极限承载力标准值，实际值应由实测值最后确定。

（3）一些工程中，桩的检测没有达到极限承载力，而是根据规范公式计算出的设定值进行检测设计，达到设定值即终止检测，，而没有真正得到桩的极限承载力标准值，造成一定程度的浪费。2

单桩竖向抗压容许承载力的确定按材料强度确定按桩身材料强度确定单桩竖向承载力时，可将桩视为轴心受压杆件，根据桩材按《混凝土结构设计规范》等混凝土或钢结构规范计算。对于钢筋混凝土桩，要求：

式中：N为荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值，kN；fc为混凝土轴心抗压强度设计值，kPa；fy′为纵向主筋抗压强度设计值，kpa;Ap为桩身的横截面面积， 。Ag为纵向主筋截面面积，。 为桩的稳定系数，对低承台桩基，考虑土的侧向约束可取沪 =1.0，当穿过很厚软黏土层( 〈10kpa)和可液化土层的端承桩或高承台桩基，其值应小于1.0：Xc为基桩成桩工艺系数，混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩取0.85，干作业非挤土灌注桩取0.90，泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩及挤土灌注桩取0.7～0.8，软土区挤土灌注桩取0.6。

尚需注意，只有当桩顶以下5d范围内桩身箍筋间距不大于100mm。且符合相关构造要求时才考虑纵向主筋对桩身受压承载力的作用，否则上式中fy′Ag项为零。此外，对高承台基桩、桩身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层中的基桩，还应考虑桩身挠曲对轴向偏心力偏心距增大的影响。3

按土的抗剪强度指标确定国外广泛采用以土力学原理为基础的单桩极限承载力公式。该类公式在土的抗剪强度指标的取值上考虑理论公式无法概括的某些影响因素，例如：土的类别和排水条件、桩的类型和设置效应等、所以仍是经验性的、其单桩极限承载力 一般可用下式表示:

式中Qsu,Qpu分别为桩侧总极限摩阻力和桩端总极限阻力；G,γ为桩的自重和桩长以内土的平均重度；G−γApl为表示因桩的设置而附加于地基的重力，γApl为与桩同体积的土重，常假设其值等于桩重G故上式可简化为

对于黏性土中的桩，因桩在设置和受荷初期，桩周土来不及排水固结，一般以短期承载力控制设计、故宜按Cu应力分柘法取不排水强度Cu估算Qu，故

式中Cu为桩底以上3d至桩底以下1d范围内土的不排水抗剪强度平均值,对裂隙黏土宜用含裂隙的大试测定；对钻孔桩可取三轴不排水抗剪强度的0.75 倍；Nc为地基承载力系数，当桩的长径比大于5时，Nc=9；ca为桩土之间的附着力，。3