基桩纵筋应根据所受弯矩和轴压按压弯构件计算确定,基桩箍筋应按所受剪力计算。但当竖向承载力以土的支承阻力控制时,配筋则应按构造要求的最小配筋率确定。在竖向荷载作用下,内力计算简单可行;在水平作用下计算基桩内力,可按承台—地基土共同作用原理计算。
1、配筋率
灌注桩的配筋与预制桩不同之处是无需考虑吊装、锤击沉桩等因素。正截面最小配筋率宜根据桩径确定,如Φ300mm桩,配6Φ10mm,As=471mm2,μg=As/A=0.67%;又如Φ2000mm桩,配16Φ22mm,As=6280mm2,μg=As/A=0.2%。另外,从承受水平力的角度考虑,桩身受弯截面模量为桩径的3次方,配筋对水平抗力的贡献随桩径增大显著增大。从以上两方面考虑,规定正截面最小配筋率为0.2%~0.65%,大径取低值,小径取高值。此外,由于纵筋能有效提高桩身承载力,工程实践中,采用后注浆处理的基、嵌岩端承桩等基桩承载力常以桩身承载力控制时,可适当在桩顶一定范围提高配筋率至0.8%~1.0%,根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.2条计算桩身抗压承载力。抗拔桩应根据桩身承载力和控制裂缝宽度计算配筋量。按控制裂缝宽度计算值进行配筋时钢筋直径不宜过粗。
某些特殊工况下需要计算桩的压弯承载力,其配筋应按《混凝土结构设计规范》GB50010的规定计算,且不宜小于以上规定值。
对于受水平荷载桩,其极限承载力受配筋率影响较大,主筋不应小于8Φ12,以保证受拉区主筋不少于 3Φ12。对于抗压桩和抗拔桩,为保证桩身钢筋笼的成型刚度以及桩身承载力的可靠性,主筋不应小于6Φ10;桩身直径d<400mm时,不应小于4Φ10。
2、配筋长度
关于配筋长度,主要考虑轴向荷载的传递特征、荷载性质、土层性质和地形地貌等因素。
(1)实际工程中的端承型桩,侧阻力分担荷载量较小,桩身压应力沿深度减小并不明显,这时应通长配筋。对于桩长较大的摩擦端承桩,当基岩较深使身较长时,侧摩阻力分担荷载量较大,桩身压应力沿深度减小较为明显,这时可变截面配筋。抗震设防区的嵌岩桩,从基岩到上覆土层刚度突变,在桩端也有应力集中,故配筋量不宜减少。
(2)位于坡地岸边的基桩,其配筋长度应考虑多项因素确定。在非抗震设防区,应根据土体整体滑移计算桩端进入潜在滑裂面以下足够深度,其纵筋长度也应与之对应;震害表明,坡地岸边建筑物,由于滑移性地裂致使桩基础破坏较为严重,为防止基桩截面断裂失效,因此规定纵筋应通长布置。
(3)非抗震设防区的摩擦型桩,因荷载主要由侧阻力分担,桩身内力沿深度近似直线减小,因此在 2/3桩长以下取消配筋仍能满足必要的安全度。当受水平荷载(如风荷载、拱的水平推力等)时,配筋长度尚不应小于反弯点下限4.0/α(α为桩的水平变形系数)。
(4)对于抗震设防区的基桩,应在桩身弯、剪应力突变处加强纵筋和箍筋。从目前统计的资料来看,以下三个位置基桩震害较为严重:
1)桩头部位;
2)在液化土与非液化土界面处;
3)软夹层和硬夹层的界面处。
纵筋及箍筋在这些位置均需加强,且纵筋应进入稳定土层一定深度。
(5)对于抗拔桩(如抗水浮力的基桩),应通长配筋;对于以竖向受压为主,只在使用过程中可能因风力、土的冻涨作用引起拔力的基桩,配筋长度应通过计算确定。