🦘走进澳洲 - 澳大利亚桩基规范简介(二)附设计报告下载链接

文摘   科技   2024-11-02 14:16   澳大利亚  



导言


本文将简介澳洲桩基规范AS2159的第五到七章:结构设计、耐久性设计,以及材料和施工要求。


首先重复一下,这本规范总体上还是框架性的,仅就基本概念和要求作了原则性的规定,技术细节还要参照相关规范、研究成果和行业做法(best practice)。





1. 第五章:结构设计

本章对桩的极限结构强度作了规定。桩的类别涉及了混凝土桩、钢桩、钢混组合桩,以及木桩。

就基本的设计原则而言,桩的设计结构强度(the design structural strength) 为极限结构强度(ultimate structural strength) 与两个折减系数,即结构强度折减系数,和混凝土浇筑系数 (国内规范有这个系数吗?)的乘积。

规范特别提及,对于受弯的桩,设计弯矩应取以下两种情形中的较大值:

  • 强度设计荷载组合所产生的弯矩与安装偏差(位置或角度)导致的弯矩之和;
  • 这里即设计最大轴力,为弯曲方向的截面总体最小宽度。

就是说要充分考虑轴向力的偏心作用,尤其对于弯矩较小的情形。

当桩伸出地面或者位于软土中时,也虑失稳的可能。

此外,如果桩需要接长(spliced),接头的设计需要充分考虑打桩和正常使用期间的应力状态,连接的可靠性和耐久性。

1.1 混凝土桩

混凝土桩极限结构强度 的计算涉及较多结构计算细节,暂不在这篇文章中展开,仅就两个折减系数和配筋要求作介绍。

  • 结构强度折减系数 - 与结构所受的荷载类型(轴向拉压、弯、剪、扭)、偏心程度,以及钢筋类型(普通还是低延性钢筋, Normal or Low ductility)有关,大体上该系数在0.7左右。

  • 混凝土浇筑系数 - 该系数可取1或0.75,粗略对应各种桩型和施工方法的不同控制标准。例如CFA桩在有完整、实时的螺杆上提速率、泵送混凝土压力、体积以及桩长监控时,可取1;在仅有部分指标监控,如混凝土压力和体积时,要取0.75。

  • 配筋率。预制桩的配筋率应 ,并且一般情况;对于非预制桩,配筋率应,地面以上部分(包括地面以下3倍桩径部分)应,一般情况下最大配筋率应

  • 部分配筋桩。在桩中弯矩和轴向拉力的作用不再显著(此判断略主观)的位置一倍锚固长度(development length)以下,且设计轴力 ,可以不再配置钢筋。

1.2 钢桩、钢混组合桩和木桩

钢桩的结构设计主要参考

钢混组合桩主要参考

木桩则参考

2. 第六章:耐久性设计

本章针对素混凝土桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩和钢桩的50年和100年耐久性设计,以及木桩25年的耐久性设计作了基本规定。规范特别提及酸性硫酸盐土壤(Acid Sulfate Soils),在这种土里的桩基需要做专门的耐久性设计。

网上有一篇对悉尼的硫酸土的介绍,引在下面供读者参考。

悉尼的酸性土壤详解 https://www.sohu.com/a/390807771_770312

2.1 混凝土桩的耐久性设计

首先,我们要确定桩的暴露等级(Exposure Classfication),根据该等级来确定如下各项耐久性要求:

  • 混凝土的最小强度和钢筋保护层厚度;
  • 混凝土的化学成分限制;
  • 混凝土的骨料选择;
  • 混凝土裂缝宽度限制等。

2.1.1 暴露等级

在水、垃圾填埋场和土壤这三类主要的环境中,根据具体的暴露条件,共分“无腐蚀”、“轻微”、“中度”、“严重”和“很严重”这五个等级。

水中:

垃圾填埋场中:

土中:


2.1.2 耐久性要求

  • 混凝土强度和钢筋保护层厚度对应不同的暴露等级的具体规定:

  • 混凝土中化学成分的规定应参照;

  • 裂缝宽度应

  • 骨料则应参照

2.2 钢桩的耐久性设计

相似地,首先我们要确定暴露等级。

在水中:

垃圾填埋场中:

土中:

等级确定后,钢桩的耐久性设计主要从这三个方面着手:

  • 腐蚀裕量(corrosion allowance);

  • 涂层(coating);

  • 阴极保护(cathodic protection)。

2.3 木桩的耐久性设计

木材的选择和化学处理是其耐久性设计的主要考量。具体可参考



3. 第七章:材料和施工要求

本章对桩的材料、制造偏差和施工关键细节作了总体规定。制造偏差和施工细节仅以预制挤土桩为例介绍。

   3.1 材料要求

关于材料要求本文仅列出相关规范。

混凝土砂浆
, , , , , , , , , , ,

3.2 预制挤土桩

3.2.1 尺寸偏差的要求(砼,钢,木等)

类别偏差
长度设计长度
截面尺寸砼桩和钢桩 [-5% ~ 10%]设计尺寸;木桩略
平直度砼桩和钢桩 min{1/250L, 50 mm}
连接点角度偏差1/100

3.2.2 操作和存放

操作吊装所产生钢筋拉应力

3.2.3 打桩

锤击过程所产生的应力应满足这些要求:

桩身材料应力要求
压应力;拉应力 (配筋率) 或(配筋率

3.2.4 压桩

最大压桩力的估算可使用公式:

式中, 为压桩系数,

  • 任何情况下1.4,
  • 桩长>15m时取1.5;
  • 桩长8-15m之间时取1.75;
  • 桩长<8m时取2.2。




4. 小结&报告下载

上篇和本篇都比较枯燥。文末照例附上资料:一份网上能够找到的桩基设计报告,内容较为全面,岩土和结构设计详细过程都有。由于使用了几个商业软件,结构计算的不少奥妙就不太能看到。将来有机会再单独介绍。

下篇将介绍澳洲的桩基测试方法。这块相比设计计算更有意思些。



Example Pile Design Report 下载链接:


通过百度网盘分享的文件:Foundati....pdf

链接:https://pan.baidu.com/s/142iuJ0DhzbfFSR_Y0_PSTg

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作者:XY


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