桩身结构设计

钢筋混凝土预制桩

为了适应整个施工过程的需要，钢筋混凝土预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30，桩内应配置一定数量的纵向钢筋（主筋）和箍筋。图3.5.1所示的为方形截面的钢筋混凝土预制桩的构造。当截面边长为350~550mm时，采用8根直径为12~25mm的纵向钢筋；当截面边长在300mm以下时，钢筋根数可减为4根。配筋率一般为1%左右，最小配筋率不小于0.8%。箍筋直径为6~8mm，间距不大于200mm，在桩顶和桩尖处应适当加密。用打入法沉桩时，直接受到锤击的桩顶应放置三层钢筋网。桩尖在沉入土层以及使用期中要克服土的阻力，故应把所有主筋焊在一根圆钢上，或在桩尖处用钢板加强。主筋的混凝土保护层应不小于35mm。桩在混凝土强度达到要求后方可起吊和搬运。

钢筋混凝土预制桩的主筋应通过计算确定（应考虑作用在桩顶的水平力和可能存在的力矩）。计算时，除首先满足工作条件下的桩身强度要求或抗裂要求外，还要验算桩在起吊、运输、吊立和锤击打入的应力。表3.5.1为上海地区的钢筋混凝土预制桩配筋表。

桩在吊运和吊立时的受力情况和一般受弯构件相同。桩身在重力作用下产生的弯曲应力与吊点的数量和位置有关。桩长在20m以下者，起吊时一般采用两个吊点；在打桩架龙门吊立时，只能采用一个吊点。吊点的位置应按吊点间的跨中正弯矩和吊点处的负弯矩相等的原则布置。采用两点起吊和一点起吊时的吊点位置和桩截面最大弯矩的计算公式如图3.5.2所示。其中，q为桩单位长度的重力，k为考虑在吊运过程中可能受到的冲撞和振动而取的动力系数，一般取1.5。桩在运输或堆放时的支点应放在吊点处。

用锤击法沉桩时，冲击产生的应力，以应力波的形式传到桩端，然后又反射回来。在周期性拉应力和压应力作用下，桩身上段常会产生环向裂缝。

影响锤击拉应力的因素主要有锤击能量和频率、锤垫及桩垫的刚度、桩的长度和材料以及土质条件等。一般说来，在锤击能量小、频率低时，采用软而厚的锤垫和桩垫，在不厚的软粘土或无密实砂夹层的粘性土中打桩以及桩长较小时，锤击拉应力比较小。设计时常根据实测资料选取锤击拉应力值。例如，按上述影响拉应力的因素适当选取500kPa、550kPa或600kPa，取其中的数值之一进行计算。桩长小于20m者，可取小于500kPa的拉应力值。近年来已开始应用波动方程来计算打桩时出现的拉应力。

预应力钢筋混凝土桩的配筋常取决于锤击拉应力。但当桩长小于12m时，产生的拉应力较小，可以不考虑。

计算表明，普通钢筋混凝土桩的配筋常由起吊和吊立的强度计算控制。