桩基承台间连系梁结构设计方案范文

摘要:桩基础作为桥梁工程中最常见的基础之一，桩基础的设计也就显得尤为重要。桩基承台间连系梁(即通常所说的承台拉梁)是桩基础设计中经常用到的一种结构构件。由于桩基承台间连系梁构件类型的不明确且目前没有能直接进行桩基承台间连系梁辅助设计软件，造成设计人员在桩基承台间连系梁的设置、计算简图的确定、计算荷载的取值、配筋构造等方面出现一些概念不清、设计不合理的问题。通过对相关规范的学习、理解并结合实际工程经验。分析桩基承台间连系梁设计的认识，并提出可用于连系梁手工计算(或借助简单计算工具)的简便方法。桩基承台间连系梁并非单一类型的受力构件，规范对其设计也并未有详细、全面的规定。通过参考、理解规范及总结实际工作经验，提出了桩基承台间连系梁设计时需注意的内容。

关键词:桩基承台；连系梁；计算；设计

桩基础施工是公路桥梁施工中一个很重要的环节，而桩基础的设计又会影响公路桥梁的质量，因此，做好桩基的设计很重要，这是提高公路桥梁施工整体质量的必由之路，需要我们引起重视。

1桩基承台间连系梁的设置

桩基承台间连系梁的设置应按照《建筑抗震设计规范》GB50011－2010第6.1.11条、《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011第8.5.23条、《建筑桩基技术规范》JGJ94－2008第4.2.6条的要求执行。即:(1)一级框架和Ⅳ类场地的二级框架柱承台;(2)承台埋深教深，或各承台埋置深度差别较大;(3)单桩承台时，应在两个互相垂直的方向设置连系梁(当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设连系梁);(4)两桩承台时，应在其短向设置连系梁;(5)有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置连系梁;(6)连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。

2桩基承台间连系梁在基础体系中的作用

桩基承台间连系梁在基础体系中的作用:(1)对于单桩承台双向和两桩承台短向的连系梁其作用是加强桩基的整体刚度，保证结构内力分析时柱底为固端的假定。连系梁用于平衡柱脚弯矩，避免桩承受柱脚弯矩。(2)有抗震设防要求的柱下桩基承台，由于地震作用下，建筑物的各桩基承台所受的地震剪力和弯矩是不确定的，此时在纵横两方向设置的连系梁，有利于提高桩基的整体受力性能，起到协调各承台间地震荷载的作用。(3)调整承台沉降，减少承台沉降差的作用。(此作用影响因素多、计算过程复杂，手工计算时无法精确考虑，可通过控制连系梁截面尺寸满足规范的构造要求来实现。)(4)承担连系梁上的竖向荷载并将荷载传递至承台的作用。

3桩基承台间连系梁设计时需注意的问题

3．1连系梁的计算简图

(1)计算竖向荷载作用下内力时，连系梁端为固定支座。

(2)计算柱脚弯矩作用下内力时:①梁端为单桩承台或两桩承台短向时，支座按简支假定;②梁端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时，支座按固定假定。

(3)连系梁的计算跨度取值:①两端为单桩承台或两桩承台短向时梁计算跨度为承台中心距;②两端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时计算跨度;③一端为单桩承台或两桩承台短向、一端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时，梁计算跨度:L0=Sn+a+hb(hb为梁高)。

3．2连系梁的计算荷载取值

N———连系梁承受轴心压(拉)力设计值;应为柱底剪力设计值，在抗震设防可取连系梁两端柱轴力较大值的1/10;M———连系梁支座处弯矩荷载;应为柱传递至承台的柱脚弯矩，仅用于支座为单桩承台、两桩承台短向时的连系梁;P，q———作用于连系梁的竖向集中、均布恒(活)荷载;为方便设计工作量，减少荷载组合种类，可将N，M荷载按活荷载参与组合计算。

3．3连系梁截面的确定

(1)连系梁应按轴心受压构件确定其截面尺寸，并同时满足:“宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的110～115，且不宜小于400mm。”的构造要求。连系梁最小宽度和高度尺寸的规定，是为了确保其平面外有足够的刚度。

(2)按轴心受压构件验算截面尺寸时，可按《混凝土结构设计规范》GB50010－2010(以下简称为《混凝土规》)式6.2.15计算。

3．4连系梁的内力及配筋计算

桩基承台间连系梁由于支座、荷载工况的不同，其截面不仅应计算受弯承载力还应计算受拉承载力及受剪承载力:(1)两桩承台长向及三桩(含)以上承台间连系梁的计算;(2)跨中无荷载时，连系梁为轴心受拉构件。应按《混凝土规》式6.2.22计算连系梁轴心拉力作用下的正截面受拉承载力;(3)跨中有荷载时，连系梁为受弯和偏心受拉构件。应按下列步骤进行内力、配筋计算:①计算梁在跨中竖向荷载作用下的内力;②按《混凝土规》第6.2.10，6.2.14条公式计算连系梁在弯矩作用下的正截面受弯承载力。M为竖向荷载作用下的弯矩设计值;③按《混凝土规》公式6.2.23－1，6.2.23－2，6.2.23－3，6.2.23－4计算连系梁在偏心拉力作用下的正截面受拉承载力;④取②，③计算的钢筋面积包络值进行纵向配筋设计;⑤按《混凝土规》公式6.3.1－1，6.3.1－2，6.3.14计算连系梁在偏心拉力作用下的斜截面受剪承载力。

3．5单桩承台、两桩承台短向间连系梁的计算

连系梁为受弯和偏心受拉构件。应按下列步骤进行内力、配筋计算:(1)计算连系梁在跨中竖向荷载作用下的各跨内力;(2)按《混凝土规》第6.2.10，6.2.14条公式计算连系梁在弯矩作用下的正截面受弯承载力。M为竖向荷载作用下的各跨弯矩设计值。(3)计算连系梁在支座弯矩荷载作用下的内力。并取其内力绝对值与竖向荷载作用下的内力进行叠加。支座弯矩荷载M按2.2条规定取值;(4)按《混凝土规》公式6.2.23－1，6.2.23－2，6.2.23－3，6.2.23－4计算连系梁在偏心拉力作用下的正截面受拉承载力;连系梁跨中无竖向荷载时，为偏心受拉构件。可仅进行4.2.1条中3)～6)的内容计算。

4连系梁正常使用极限状态验算

连系梁正常使用极限状态验算:(1)连系梁应进行在跨中竖向荷载作用下挠度和裂缝控制验算;(2)挠度限值和裂缝控制要求按《混凝土规》第3.4.1～3.4.5条执行;(3)挠度和裂缝计算方法按《混凝土规》第7章相关内容执行;(4)混凝土的耐久性设计按《混凝土规》第3.5.1～3.5.8条执行。

5连系梁的构造要求

钢筋的混凝土保护层厚度可根据连系梁的环境类别按《混凝土规》第8.2节执行;环境有腐蚀性时，应按照《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008第4.2，4.7节的内容采取有效的防腐蚀措施。

6连系梁的配筋构造要求

连系梁的配筋构造要求:(1)配筋构造应满足《混凝土规》第9.2节的要求;(2)纵向钢筋宜采用对称配筋布置;(3)按轴心受拉构件计算出的纵向钢筋应按全截面布置;(4)抗震地区单桩承台、两桩承台短向间连系梁箍筋应在支座处加密。纵向钢筋在承台的锚固要求:(1)纵向钢筋应按受拉要求锚入承台，其锚固长度从柱边算起≥La，La按《混凝土规》第8.3节要求计算;抗震地区连系梁钢筋锚入单桩承台或两桩承台短向时，其锚固长度应为LaE;抗震等级同上部结构;(2)当水平长度不满足锚固长度La时，可将纵向钢筋伸至承台边后弯折15d，且水平段锚固长度≥0.45La;(3)当锚固钢筋的保护层厚度不大于5d时，应根据《混凝土规》第8.3.1条第3款的要求在锚固长度范围内配置横向构造钢筋。

7结语

桩基承台间连系梁是一种比较特殊的结构构件，如何正确判断它的构件类型并采用合适的计算公式是我们进行设计工作的前提。自己上述的一些观念难免有不足和错误之处，还望各位同行批评指正!

参考文献

［1］林巍，吴杰，周建炉．抗拔桩基承台的数值模拟研究［J］．建筑结构，2016(S1):795－798．

［2］乔建，庞文忠．四桩承台塔吊桩基的设计与计算［J］．建筑技术，2015(S2):176－179.

作者：操臣 单位：河南省交通科学技术研究院有限公司