▲
点击土木吧来关注我们
点击加入会员
▼
结构设计常见问题-管桩基础单桩水平承载力特征值计算
东营市建设工程施工图审查中心
桩基承受竖向荷载和水平荷载，相应地需要计算竖向承载力和水平承载力，这在《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003-2021第5.1.1-1中有明确的要求：
桩基竖向承载力，无论是抗压还是抗拔，其计算过程相对比较简单，大部分设计人也都能计算准确。相对于竖向承载力，桩基水平承载力计算更复杂、考虑因素更多，而且不被设计人重视。在审图工作中，发现很多工程未进行桩基水平承载力计算，或者在使用计算软件时随意输入单桩水平承载力特征值，导致计算错误。本文通过案例对管桩基础单桩水平承载力特征值Rha进行计算，供大家参考。
首先来看一下Rha的计算依据，综合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008(下称《桩基规范》)第5.7.2条的条文说明、《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406-2017(下称《管桩标准》)第5.2.11条的条文说明，除A型管桩外的其余各种型号的管桩，可认为是抗弯能力强的桩，单桩水平承载力由位移控制，因此可按《管桩标准》第5.2.11条的要求计算管桩基础单桩水平承载力特征值：
【案例】某工程采用四桩承台，承台高度800mm，桩基型号选用PHC400 AB 95，桩身混凝土强度等级为C80,桩顶深入承台内50mm，桩身桩入土深度12m。桩身配筋及相关参数见《管桩标准》表A.0.1-1:
①计算钢筋弹性模量与混凝土弹'性模量之比αE
桩身混凝土强度等级为C80，桩身钢筋为预应力混凝土用钢棒，根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第4.1.5、4.2.5条，Ec=3.80*104N/mm2 ，Es=2.00*105N/mm2
由此可得αE≈5.26；
②计算桩身换算截面惯性矩Io
根据《管桩标准》公式5.2.11-3，
=3.14/64x(0.44-0.214)+(5.26-1)x630x10-6x3082x10-6/8
=0.001192407m4
注：本文中的换算惯性矩与《管桩标准》中不同，《管桩标准》中公式有误，见本中心2月26日发表的《结构设计常见问题-管桩桩身换算截面惯性矩公式的推导》。
③计算桩身抗弯刚度EI
由《管桩标准》公式5.2.11-2
EI=0.85EcIo=0.85x3.80x104x103x0.001192407=38515kN·m2
④确定桩侧土的水平抗力系数的比例系数m
因桩侧面由多种土组成，根据《管桩标准》表5.2.11-2注3，需要计算主要影响深度hm，
hm=2(d+1)=2x(0.4+1)=2.8m，该深度范围内地基土为粉土，
m取6.0 MN/m4
⑤计算管桩桩身计算宽度b0
由《管桩标准》公式5.2.11-5
b0=0.9(1.5d+0.5)= 0.9x(1.5x0.4+0.5)=0.99m
⑥计算管桩的水平变形系数α
=(6x103x0.99/38515) (1/5)≈0.688(单位：1/m)
⑦确定管桩桩顶水平位移系数Vx
根据《桩基规范》第5.7.3条的条文说明,桩顶伸入承台50mm时为较浅深度，柱顶约束情况可按铰接，
桩顶换算深度αx h=0.688x12=8.256＞4.0
由《管桩标准》表5.2.11-1可得Vx=2.441
⑧计算单桩水平承载力特征值Rha
本工程为对于水平位移不敏感的建筑，管桩桩顶允许水平位移χoa=10mm
=0.75x0.6883 x38515x0.01/2.441=38.54kN
通过以上步骤，最终确定了单桩水平承载力，该承载力仅用于桩基设计时的估算，根据《管桩标准》第5.1.5条的要求，对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，还需进行静载试验。
该条的条文说明中给出了单桩水平承载力特征值载荷试验的确定方法（见下图），大家可根据实际情况进行选择。
对于桩顶承担较大水平力的桩，其填芯高度也有一定的要求，见《管桩标准》第5.3.10条：
撰稿：吴百玉
校稿：王文永
编辑：陈亚伟
审核：宋清刚
勘察设计大师、规范主编
权威解答您的疑惑
长按识别（或微信扫描）二维码立即进入
▼
往期导读
▼
