按桩身承载力控制时，单桩竖向抗压承载力特征值和静载试验最大加载值如何确定？

《桩基规范》中，单桩竖向抗压承载力可能由两种情况控制：一是由地基承载力控制，也就是由于桩身周边和桩端岩土层超过承载力被破坏造成桩基破坏；二是由桩身承载力控制，也就是由于桩身混凝土超过承载力被压碎或桩身失稳造成桩基破坏。

      对于桩身承载力控制时的情况，《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.2条规定：钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定：

1 当桩顶以下5d 范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm，且符合本规范第4.1.1 条规定时：

N<ψ_cf_cA_ps +0.9f’_yA’_s          (5.8.2-1)

2 当桩身配筋不符合上述 1款规定时:

N<ψ_cf_cA_ps                （5.8.2–2)

式中 N一一荷载效应基本组合下的顶轴向压力设计值:

      ψ_c一一基桩成桩工艺系数，按第 5.8.3 条规定取值:

        f_c一一混凝土轴心抗压强度设计值:

       f’_y一一纵向主筋抗压强度设计值:

      A’_s一一纵向主筋截面面积。

     注意：以上公式的左右两端均为设计值。

      此时，单桩承载力特征值 R_a=N÷1.35。

     系数 1.35的来源是《建筑地基基础设计规范》GB 50007–2002第3.0.5条：对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载效应基本组合的设计值S按下式确定：S=1.35S_k≤R_。S_k为标准组合，而单桩承载力特征值 R_a对应的就是标准组合。地基基础规范3.0.5条：确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，对应采用作用效应的标准组合、承载力的特征值。

 

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      按《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 -2014第4.1.3条：工程桩验收检测时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2倍。

 

      此时，静载试验最大加载值为Q_max=2R_a=2N÷1.35=1.48N。

      Q_max=1.48N＞N，最大加载值大于桩身承载力，桩身是否会在静载试验中被压碎？

      其实这个问题在《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.2条的条文说明中就有解释：

4 桩身受压承载力计算及其与静载试验比较
      对于按规范式（5.8.2-1）计算桩身受压承载力的合理性及其安全度，从所收集到的43 根泥浆护壁后注浆钻孔灌注桩静载试验结果与桩身极限受压承载力计算值Ru进行比较，以检验桩身受压承载力计算模式的合理性和安全性（列于表5.8-1）。其中桩身受压承载力极限值R_u 按如下关系计算：

      从表5.8-1 可见，虽然后注浆桩由于土的支承阻力（侧阻、端阻）大幅提高，绝大部分试桩未能加载至破坏，但其荷载水平是相当高的。最大加载值Q _max 与桩身受压承载力极限值R_u 之比 Q_max / R_u均大于1，且无一根桩桩身被压坏。其中1/ 4 桩加载值 Q_max 因锚桩等原因未达 Q_u 值。

      以上计算与试验结果说明三个问题：一是影响混凝土受压承载力的成桩工艺系数，对于泥浆护壁非挤土桩一般取ψc =0.8 是合理的；二是在桩顶5 d 范围箍筋加密情况下计入纵向主筋承载力是合理的，同时可使混凝土受侧向约束而提高轴向承载力；三是按本规范公式计算桩身受压承载力的安全系数高于由土的支承阻力确定的单桩承载力特征值安全系数K =2，桩身承载力的安全可靠性处于合理水平。

      所以，单桩竖向抗压承载力特征值Ra由桩身承载力控制时，静载试验最大加载值为Q_max=2R_a 。

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      另一解释：载荷试验时，加载的荷载值是确定的，应将其视为标准值，对应的材料强度也应采用标准值，不需考虑材料分项系数。材料分项系数为材料标准值除以设计值，对混凝土取1.4（混规287页），对热轧钢筋取1.1（混规290页）。则计算桩身的极限承载力时，采用桩基规范5.8.2条的两个公式，但其钢筋和混凝土的强度由设计值改为标准值，即：

N_k<ψ_cf_ckA_ps +0.9f’_ykA’_s

N_k<ψ_cf_ckA_ps 

      以上公式的左右两端均为标准值。以上结果与《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.2条的条文说明中桩身受压承载力极限值Ru 的计算结果差不多。

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