预应力高强混凝土（Pre-stressedHigh-strengthConcrete）管桩具有单桩承载力高，应用范围广，沉桩质量可靠，工程造价低等优点，但施工时所需的施工机械投资大，单节桩不宜过长，因而使用长桩时需要接桩。管桩设计的关键是确定单桩竖向承载力。对于PHC管桩竖向承载力的计算，通常考虑两个方面[1]：一是按PHC管桩桩身结构强度确定单桩竖向承载力；二是按土的强度与变形确定单桩竖向承载力。

 

　　1国内外关于PHC管桩单桩竖向承载力的确定方法

 

　　按PHC管桩桩身结构强度计算单桩竖向承载力

 

　　不同规范按PHC管桩桩身结构强度计算单桩竖向承载力的公式如表1所示。

 

　　表1不同规范PHC管桩单桩竖向承载力的计算公式

 

　　表中：Rp—管桩桩身竖向承载力设计值；fce—管桩离心混凝土抗压强度；σpc—管桩桩身有效预压应力；A—管桩有效横截面面积；R—管桩桩身额定承载力；fc—管桩桩身混凝土极限强度。

 

　　对比表1中各规范按管桩桩身结构强度计算单桩竖向承载力的计算公式，可以看出各公式考虑的承载力影响因素均与管桩混凝土抗压强度、管桩桩身有效预压应力、管桩有效截面面积有关，公式的不同之处在于公式前面的系数不同，不同地区采用不同的系数，可见按管桩桩身结构强度计算单桩竖向承载力是结合当地情况确定的，不同地区有不同的标准。

 

　　按土的强度与变形确定单桩竖向承载力

 

　　1）广东省地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》中规定当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算：

 

　　Quk=u∑ζsiqsikli+ζpqpkAp(1)

 

　　式中：Quk—单桩竖向极限承载力标准值；ζsi、ζp—桩第i层土（岩）的侧阻力修正系数、端阻力修正系数；qsik—桩第i层土（岩）的极限侧阻力标准值；qpk—桩的极限端阻力标准值；u—桩身外周长；li—桩穿越第i层土（岩）的厚度：当桩端持力层为强风化岩且其进入深度大于4d时，取4d计算；Ap—桩尖水平投影面积；当桩尖为开口型桩尖时，按封口型桩尖计算水平投影面积。

 

　　2）江苏省推荐性技术规程《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》中规定当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算：

 

　　Quk=u∑qsikli+qpkAp(2)

 

　　3）广东建设开发总公司王离[5]提出了一个估算桩尖进入强风化岩层的预应力管桩的单桩竖向承载力标准值的经验公式：

 

　　Rk=100NApα+u∑qsili(3)

 

　　式中：Rk—单桩竖向承载力标准值；N—桩端处强风化岩层的标准值，N≥50；α—管桩桩径影响系数，当桩径≤500mm时，α=1.0；当桩径>500mm时，α=0.9。

 

　　此公式适用范围：①管桩桩尖必须进入N≥50的强风化岩层；当N>60时，取N=60。②当计算出来的Rk大于桩身额定承载力时，取Rk等于额定承载力。

 

　　4）天津市勘察院李连营[6]对天津地区大量预应力管桩静荷载试验进行分析，部分考虑桩内壁侧摩阻力，并对桩端面积和极限桩端阻力标准值进行修正，提出以下修正公式：

 

　　Quk=(u1+au2)liqsik+bApqpk(4)

 

　　式中：u1、u2分别为外壁、内壁的周长；a为“土塞”效应修正系数，根据持力层土的性质可按表2查取；b为极限端阻力标准值修正系数，根据持力层土的性质按表2查取。

 

　　表2a、b的取值

 

　　根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，广东省地方标准与江苏省推荐性技术规程相比，考虑了桩侧阻力修正系数及桩端阻力修正系数，但二者均未考虑土塞效应的影响，计算开口桩时均按闭口桩计算。广东建设开发总公司总工程师王离提出的经验公式考虑了管桩桩径的影响，而天津市勘察院的李连营提出的修正公式考虑管桩内外径、土塞效应对管桩单桩承载力的影响及极限端阻力标准值修正系数。

 

　　2PHC管桩单桩竖向承载力的影响因素

 

　　PHC管桩单桩竖向承载力的影响因素有许多，就PHC管桩本身而言，需要考虑其桩身混凝土抗压强度、管桩桩身有效预压应力，管桩的成桩工艺，管桩的内外径等。当考虑到桩土相互作用时，对于闭口PHC管桩，单桩竖向承载力主要由桩侧摩阻力与桩端阻力组成，对于开口PHC管桩，还应考虑管桩内壁桩土之间产生的侧摩阻力。桩侧摩阻力与桩端阻力与桩长、桩的横截面积、土的性质有关。开口PHC管桩在沉桩过程中会产生土塞效应，土塞对桩端承载力有明显影响，从而影响单桩承载特性，所以对于开口PHC管桩在确定其单桩竖向承载力时还应考虑土塞效应对其影响。

 

　　3结语

 

　　PHC管桩单桩承载力的确定需要考虑多方面的因素，但是不同地质情况下影响管桩单桩承载力的主要因素会不同，如果将所有因素全部考虑来确定管桩的单桩承载力是没有必要的，有些因素的影响在某一地质条件下可能会对单桩承载力的影响很小，与其他因素相比可以忽略不计，所以如何根据不同的地质条件及PHC管桩自身条件来确定影响其单桩承载力的主要因素，进而根据这些主要因素确定单桩承载力有待进一步研究及完善。

 

　　参考文献

 

　　[1]高喜峰.天津市预应力管桩竖向承载力研究[D].天津大学硕士论文，2005.

 

　　[2]DBJ15-22-98.预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

 

　　[3]苏JG/T011-2003.预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

 

　　[4]DB21/T1565-2007.预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

 

　　[5]王离.预应力混凝土管桩十年来在广东的推广与应用[J].混凝土与水泥制品，1997年第3期：37-40.