抗拔桩抗浮计算
抗浮验算内容
《建筑工程抗浮技术标准》 7.6.2
1 单桩竖向抗拔承载力和群桩的抗拔承载力计算；
2 桩身受拉承载力计算；
3 桩身抗裂验算和裂缝宽度计算。
条件设定
1 局部抗浮验算结果：单根柱下差965.757kN，设3根抗拔桩，单桩抗拔承载力特征值为330kN。
2 取桩边长400mm。
3 桩长为14m。（伸入3-2层5.6m）
4 做预应力方桩。
5 桩侧抗压极限侧阻力标准值
土层 | 土层厚度(m) | 预制桩（kPa） |
2-1 粉质黏土 | 2.4 | 35 |
2-2 黏土 | 2.5 | 40 |
3-1 黏土 | 3.5 | 50 |
3-2 含砂姜黏土 | 6.5 | 72 |
3-3 中粗砂 | 3.7 | 66 |
3-4 黏土 | / | 78 |
6 桩间距 1.2m（3倍桩径） 《建筑工程抗浮技术标准》7.6.3.1
计算
·单桩竖向抗拔承载力 《建筑桩基技术规范》 5.4.5-2
Nk≤Tuk/2+Gp
Nk = 330kN
Tuk = Σλiqsikuili = 4×0.4×(0.68×35×2.4+0.68×40×2.5+0.72×50×3.5+0.72×72×5.6) = 866.28kN
Gp = 0.4×0.4×14×(25-10) = 33.6kN
Tuk/2+Gp = 1129.32/2+39.58 = 466.74kN＞330kN
满足
·群桩竖向抗拔承载力 《建筑桩基技术规范》 5.4.5-1
Nk≤Tgk/2+Ggp
Nk = 330kN
n = 3
Tgk = ulΣλiqsikli /n= 5.2×(0.68×35×2.4+0.68×40×2.5+0.72×50×3.5+0.72×72×5.6) = 938.47kN
Ggp = 1.68×14×(20-10)/3 = 78.4kN
Tgk/2+Ggp = 938.47/2+78.4 = 547.14kN＞330kN
满足
·桩身受拉承载力 《建筑桩基技术规范》5.8.7
拉力全部由钢筋提供，已知桩所受轴向拉力N = 330kN。钢筋等级为HRB400。预应力筋抗拉强度设计值为1000MPa，用4根直径为9mm的预应力筋
N≤fyAs+fpyAps
Aps = 4×64 = 256mm²
As = (N-fpyAps)/fy = (330×1000-1000×256)/360 = 206mm²
根据《先张法部分预应力方桩》第5页
非预应力筋主筋直径不应小于14mm，A组桩最小配筋率不小于0.6%
桩截面面积A = 400×400= 160000mm²
(As+Aps)/A = (256+206)/160000 = 0.29% < 0.6% 最小配筋率不满足要求
根据最小配筋率则所需要钢筋截面面积至少为
As+Aps = A×0.6% = 960mm²
所需非预应力筋的钢筋截面面积为
As = 960-256 = 754mm²
配4根16的钢筋，实配面积As = 804mm²
此时桩身受拉承载力fyAs+fpyAps = 360×804+1000×256 = 545.44kN
·桩身抗裂验算 《混凝土结构设计规范》7.1.2
参数确定
《建筑地基基础规范》8.5.3.3和8.5.3.11
二b类、三类、四类和五类微腐蚀环境中预制桩混凝土等级不应低于C30
预制桩保护层厚度不应小于45mm
《建筑桩基技术规范》4.1.5
预制桩混凝土等级不宜低于C30，保护层厚度不宜小于30mm
《建筑工程抗浮技术标准》7.6.3和7.6.9
预制桩桩身混凝土强度不应小于C60，保护层厚度不应小于35mm
桩身裂缝控制等级为三级，最大裂缝为0.02mm
《混凝土结构耐久性设计标准》3.5.4, 4.2.1和4.3.1
对裂缝宽度无特殊外观要求的，当保护层设计厚度超过30mm时，可将厚度取为30mm来计算裂缝宽度
地下水位较高的地下室构件的环境作用类别为I-C
梁柱等条形构件混凝土等级为C35对应保护层厚度为40mm，混凝土等级为C40对应保护层厚度为35mm，混凝土等级大于等于C45对应保护层厚度为30mm。预制构件的保护层厚度可在此基础上减少5mm
《先张法部分预应力方桩》编制说明4.5和4.8
预应力钢筋混凝土方桩的混凝土等级为C50
保护层厚度不小于40mm
钢筋不得少于4根
综合各规范要求，取混凝土保护层厚度为30mm，混凝土强度等级为C50，最大裂缝宽度为0.02mm
裂缝计算
ωmax = αcrψσs(1.9cs+0.08deq/ρte)/Es
水浮力均匀作用在桩上，可以视为轴向受拉
αcr = 2.2 《混凝土结构设计规范》 表7.1.2-1
cs = 30mm 最外层纵向受拉钢筋外边缘到受拉区边缘的距离
Es = 2×105MPa 弹性模量
C50混凝土的ftk = 2.64N/mm²
ρte = (As+Aps)/Ate = (804+256)/160000 = 0.66%
deq = Σnidi2/ Σnividi = (4×9²+4×16²)/(4×1×9+4×1×16) = 13.5mm
σs = N/(As+Aps) = 330×1000/(804+256) = 311.32MPa
ψ = 1.1-0.65ftk/ρteσs = 1.1-0.65×2.64/0.66%/311.32 = 0.26
ωmax = αcrψσs(1.9cs+0.08deq/ρte)/Es = 2.2×0.26×311.32×(1.9×30+0.08×13.5/0.66%)/ (2×105) = 0.19mm < 0.2mm
其中ψ和σs都未进行精确计算，但二者的值均偏大，所以实际得到的裂缝最大宽度也偏大，但仍能满足0.2mm限值要求，说明在预应力混凝土方桩中裂缝起不到控制钢筋的作用了。
桩径为400mm，桩长为14m
