楊 穎 徐伽南

(中國聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

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關(guān)于兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)方法的探索

楊 穎 徐伽南

(中國聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052)

結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，分析了深受彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式及適用條件，并根據(jù)兩樁承臺(tái)的特點(diǎn)，從承臺(tái)高度的確定與底部抗彎鋼筋計(jì)算兩方面，提出了較合理的兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)方法。

深受彎構(gòu)件，兩樁承臺(tái)，承載力，鋼筋

1 概述

新版(2008版)《樁基》5.9.7條：“對(duì)于柱下兩樁承臺(tái)，宜按深受彎構(gòu)件(l0/h<5.0,l0=1.15ln,ln為兩樁凈距)計(jì)算受彎受剪承載力，不需要進(jìn)行受沖切承載力計(jì)算?！倍ǔＧ闆r下，兩樁承臺(tái)跨高比l0/h<2，故而應(yīng)按深梁計(jì)算，然而兩樁承臺(tái)與普通深梁又有不同，如截面寬度較大，支座寬度較大，承受集中荷載作用等，故而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中該如何確定承臺(tái)高度及配筋，規(guī)范未作明確規(guī)定。本文通過分析深受彎構(gòu)件及兩樁承臺(tái)特點(diǎn)提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。

2 深受彎構(gòu)件

2.1 承載力計(jì)算

《混規(guī)》附錄G：跨高比小于5的梁稱為深受彎構(gòu)件，跨高比小于2的簡支梁及跨高比小于2.5的連續(xù)梁稱為深梁；且簡支深梁內(nèi)力分析與普通梁相同。

ACI 318—05美混規(guī)，10.7.1深梁定義為：深梁是在一側(cè)受載，另一側(cè)支撐的構(gòu)件，因此受壓構(gòu)件可以在荷載與支撐之間發(fā)展，并滿足以下任何一個(gè)：

a.凈跨ln等于或小于全部構(gòu)件深度的四倍(即ln/h≤4);b.集中荷載區(qū)域在距支撐面兩倍的構(gòu)件深度范圍內(nèi)(即λ≤2)。

可見二者定義相差不大?，F(xiàn)簡約介紹《混規(guī)》附錄G相應(yīng)公式如下：

受彎承載力:

M≤fyAsz

(1)

z=αd(h0-0.5x)

(2)

(3)

其中，當(dāng)截面受壓區(qū)高度x<0.2h0時(shí)，取x=0.2h0。而根據(jù)CECS 39：92鋼筋混凝土深梁設(shè)計(jì)規(guī)程(以下簡稱《深規(guī)》)深梁內(nèi)力臂：

z=0.1(l0+5.5h)

(4)

可知二者有所不同，我們?nèi)0/h=2，x=0.2h0，h0=0.9h，前者z=0.713h<后者z=0.75h。

受剪承載力:

(5)

破壞模式：剪壓型破壞→斜壓型破壞，混凝土在受剪承載力中所占比例增大。由公式可知隨l0/h減小，水平分布鋼筋抗剪能力大于豎向分布鋼筋，當(dāng)l0/h≤2時(shí)，豎向分布鋼筋抗剪為0。但按此公式計(jì)算受剪承載力的前提是滿足構(gòu)造配筋要求即水平及豎向分布鋼筋滿足最小配筋率。

深梁中水平及豎向分布鋼筋對(duì)受剪承載力的作用有限，當(dāng)抗剪不足時(shí)，宜通過加大截面或提高混凝土強(qiáng)度提高承載力。

《深規(guī)》:

V≤0.12[1+22(ρ+ρsh)]fcbh

(6)

取ρ=0.2%；ρsh=0.2%；V=1.3ftbh，計(jì)算值偏小，隨配筋率增大結(jié)果越接近。

一般要求不出現(xiàn)斜裂縫的鋼筋混凝土深梁，應(yīng)符合下列條件:

V≤0.5ftkbh0

(7)

滿足此公式且配筋滿足構(gòu)造要求，可不進(jìn)行抗剪承載力計(jì)算。《深規(guī)》:

(8)

二者對(duì)比可知，《混規(guī)》取《深規(guī)》的下限值，即《混規(guī)》取值相對(duì)較保守。

2.2 構(gòu)造要求

《混規(guī)》附錄G，單跨深梁和連續(xù)深梁的下部縱向鋼筋宜均勻布置在梁下邊緣以上0.2h的范圍內(nèi)且宜采用較小直徑。

深梁在斜裂縫產(chǎn)生后將形成拉桿拱的傳力機(jī)制，支座處底部鋼筋拉力與跨中趨于一致，故而底部鋼筋在支座處不應(yīng)彎起或截?cái)嗖?yīng)妥善錨固。對(duì)簡支深梁，下部鋼筋作水平彎折錨固，1.1la，水平段不小于0.45la，如圖1，圖2所示。

拉筋在端部加密是因?yàn)楣袄咝毕驂毫^大時(shí)，可能發(fā)生沿深梁中面劈開的側(cè)向劈裂型斜壓破壞?！痘煲?guī)》中規(guī)定了深梁構(gòu)造配筋如表1所示。

水平和豎向分布筋對(duì)受剪承載力作用雖然有限，但能限制斜裂縫的開展，直徑間距越小作用越明顯，同時(shí)也能抑制溫度及收縮裂縫的出現(xiàn)。

3 兩樁承臺(tái)

3.1 承臺(tái)高度的確定

表1 深梁中鋼筋的最小配筋百分率 %

《樁基》規(guī)定，兩樁承臺(tái)宜按深受彎構(gòu)件(一般為深梁)進(jìn)行計(jì)算，但《樁基》規(guī)范中并沒有相應(yīng)的計(jì)算公式，故只能按《混規(guī)》附錄G進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，但由于兩樁承臺(tái)與普通深梁有所不同，如普通深梁寬度為200～500，而兩樁承臺(tái)寬度一般可達(dá)1 000以上，而且受力單一，一般僅承受上部集中荷載作用。

若完全按《混規(guī)》來計(jì)算，則應(yīng)根據(jù)抗剪承載力公式(G.0.4-2)來確定承臺(tái)高度，即考慮水平與豎向分布鋼筋的抗剪作用；筆者認(rèn)為按這一公式確定承臺(tái)高度，則必須嚴(yán)格按照梁的概念來對(duì)待兩樁承臺(tái)，即計(jì)算受彎和受剪承載力，無需驗(yàn)算沖切，同時(shí)構(gòu)造上也必須滿足《混規(guī)》附錄G的要求，由于承臺(tái)截面面積較大，這樣就會(huì)導(dǎo)致承臺(tái)兩側(cè)的腰筋以及承臺(tái)箍筋數(shù)量較多，而且腰筋一般只配置截面外側(cè)，截面中間無腰筋，且腰筋不能像普通梁一樣約束在混凝土柱中，這樣配筋是否能充分發(fā)揮混凝土及水平筋和箍筋的抗剪作用，筆者認(rèn)為存疑。故而筆者認(rèn)為考慮到基礎(chǔ)的重要性，在確定承臺(tái)高度時(shí)，可按《樁基》式(5.9.10-1～3)確定，即不考慮水平筋與箍筋的抗剪，僅考慮混凝土自身的抗剪，同時(shí)考慮截面高度影響系數(shù)。

3.2 底部抗彎鋼筋的計(jì)算

由于深梁在垂直裂縫以及斜裂縫出現(xiàn)后將形成拉桿拱的傳力機(jī)制，故而與一般梁的受彎有所不同，式(1)～式(3)對(duì)受彎內(nèi)力臂進(jìn)行了折減，且規(guī)定了最小受壓區(qū)高度即x<0.2h0時(shí)，取x=0.2h0；因一般情況下承臺(tái)受壓區(qū)計(jì)算高度x<0.2h0，所以按此公式計(jì)算的受彎面積比一般梁大，筆者認(rèn)為合理。至于承臺(tái)上部鋼筋，可按構(gòu)造需要，根據(jù)箍筋指數(shù)取值，直徑可取12～16。

4 結(jié)語

通過以上總結(jié)分析，對(duì)于兩樁承臺(tái)的設(shè)計(jì)，本文得出如下結(jié)論：

1)按《樁基》抗剪承載力公式(5.9.10-1～3)確定承臺(tái)高度。

2)按照式(1)～式(3)確定承臺(tái)底部受彎鋼筋并滿足最小配筋率0.2%，同時(shí)盡量采用較小直徑鋼筋分兩排布置。

3)滿足《混規(guī)》附錄G表G.0.12深梁豎向及水平分布鋼筋最小配筋率要求；承臺(tái)上部可配置直徑12～16構(gòu)造鋼筋，根數(shù)根據(jù)箍筋指數(shù)確定。

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

5)若承臺(tái)設(shè)計(jì)采用平法標(biāo)注，筆者認(rèn)為至少應(yīng)繪制一個(gè)剖面詳圖。

[1] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] CECS 39:92，鋼筋混凝土深梁設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3] ACI 318M—05，美國混凝土結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范和注釋[S].

[4] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 仇一顆,劉 霞,林 云.鋼筋混凝土簡支深梁壓桿—拉桿模型試驗(yàn)對(duì)比分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2012，42(1)：91-96.

[6] 陳廷國,楊國賢.鋼筋混凝土簡支深梁破壞形態(tài)的試驗(yàn)研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1990,30(2)：186-191.

On design methods for two-pile thick caps

Yang Ying Xu Jianan

(ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310052,China)

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

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

1009-6825(2016)10-0085-03

2016-01-26

楊 穎(1984- )，男，碩士，工程師; 徐伽南(1988- )，男，碩士，工程師

TU473.1

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