PRC預(yù)制管樁jd.ppt

混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 PRC 試驗研究鄭州大學河南建華管樁有限公司2010年10月 項目背景與研究目的主要研究內(nèi)容及工作成果PRC樁試驗研究理論研究與分析PRC樁性能指標與經(jīng)濟效效益分析研究結(jié)論與展望 報告內(nèi)容 工作背景 給管樁技術(shù)蒙上陰影 引發(fā)全國范圍的大討論現(xiàn)行管樁適用條件與樁基設(shè)計問題采用管樁基礎(chǔ)的高層建筑應(yīng)該具有足夠的基礎(chǔ)埋深 1 上海蓮花河畔景苑樓房倒塌事件后果及帶給我們的啟示 日本設(shè)計樁基工程對地下室側(cè)壁承擔水平荷載的規(guī)定 日本設(shè)計規(guī)定表明 建筑物樁基需要一定的水平承載力 以承擔建筑物水平荷載的作用 在一定條件下 除樁基外 建筑物地下室側(cè)壁土體也可以承擔建筑物部分或全部的水平荷載 臨近建筑物施工安全與設(shè)計責任問題較厚軟土工程采用管樁基礎(chǔ) 應(yīng)通過各種工況與地基工作條件下的穩(wěn)定性驗算 選擇合適的管樁型號 非筏板基礎(chǔ) 管樁長細比較大 地基穩(wěn)定性差 選型不合理 靠近基坑一側(cè)產(chǎn)生彎剪破壞 外側(cè)發(fā)生管樁拉斷破壞或芯樁拔出破壞 管樁型號過于節(jié)省 技術(shù)標準 規(guī)范責任與設(shè)計責任問題沒有一部法律規(guī)定 按照國家技術(shù)標準進行工程設(shè)計 就可以不承擔法律約束下的技術(shù)責任 社會責任 省錢有度 科學選樁 2 預(yù)應(yīng)力管樁市場與技術(shù)進步的需要傳統(tǒng)管樁通過對鋼棒均勻施加預(yù)應(yīng)力形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 主要用于豎向承載 抗彎承載力不足 脆性 抗裂性能差 不能用于邊坡 基坑等水平承載 及欠固結(jié)土采用樁基的情況 工作背景 引自 王重 日本鋼管混凝土管樁ACCS樁 樁水平承載力大為提高 引自 浙江大學寧波理工學院方鵬飛 國內(nèi)開發(fā)的帶橫隔管樁 提高抗彎能力 延性 中交三航局寧波分公司研制的先張法鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 簡稱SPHC樁 引自 王重 日本研發(fā)出擴端預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 以提高樁端承載力 引自 王重 日本研制的變節(jié)AG樁 用于提高樁側(cè)阻力 增加品種 給用戶 設(shè)計者更多的選擇工程科技工作者共同的責任 3 研究目的 編制標準圖集 推廣使用 研究工作思路 新型管樁項目立項 新型預(yù)制混凝土管樁理論研究與分析 新型混合配筋管樁試驗研究 抗彎性能 抗彎剛度 抗壓性能 抗剪性能 1進行了12組混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎性能試驗 2提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗裂彎矩 抗彎承載力標準值和設(shè)計值的計算公式 進行了相應(yīng)的計算分析 提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗剪承載力及抗裂剪力的計算公式 進行了相應(yīng)的計算分析 主要工作內(nèi)容 主要工作內(nèi)容 提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁樁身材料豎向承載力設(shè)計計算公式 并進行了相應(yīng)的計算分析 提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎剛度計算公式 給出了標準試驗條件下的撓度實測值 供工程參考使用 編制出河南省工程建設(shè)地方標準 混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁標準圖集 主要工作內(nèi)容 1 混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁 PRC樁概念的提出 在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁中加入一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋 形成一種新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁 PRC樁 其中 非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用全截面對稱配筋和扇形截面對稱配筋 混合配筋鋼筋籠成品 與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管樁相比 PRC樁水平承載力有所提高 變形性能得到改善 適用于一般工業(yè)與民用建筑的低承臺樁基礎(chǔ) 也可用于基坑 邊坡 堤岸 及軟土地區(qū)的樁基 剛性樁復合地基工程 試驗所用試件共12根 D 500mm和D 600mm兩種直徑 非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用扇形軸對稱配置 2 PRC樁試件設(shè)計 試件型號與配筋表 新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計 新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計 管樁抗彎試驗加載示意圖 3 PRC樁試驗方案 試驗測試內(nèi)容 開裂荷載和極限荷載 各級荷載作用下的裂縫寬度及開展情況 各級荷載作用下的撓度變形 各級荷載作用下混凝土應(yīng)變 按理論抗裂彎矩的20 的級差加載至抗裂彎矩的80 按抗裂彎矩的10 的級差加載至抗裂彎矩的100 觀察是否有裂縫出現(xiàn) 并測定和記錄裂縫寬度 如果在抗裂彎矩達100 時未出現(xiàn)裂縫 則按抗裂彎矩的5 的級差加載至裂縫出現(xiàn) 按極限彎矩5 的級差繼續(xù)加荷載直至試驗樁破壞 具體表現(xiàn)為受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉斷或受壓區(qū)混凝土被壓碎 標志試驗樁已經(jīng)破壞 停止試驗 試驗加載步驟 4 試驗過程及現(xiàn)象分析 管樁試驗過程及現(xiàn)象分析 PRC管樁和普通預(yù)應(yīng)力管樁試驗結(jié)果比較表 管樁試驗結(jié)果分析 管樁試驗結(jié)果分析 PRC 600樁 PC600樁 荷載 跨中撓度曲線比較 荷載 跨中撓度曲線比較 管樁試驗結(jié)果分析 管樁截面應(yīng)變 管樁試驗結(jié)果分析 PC600樁 PRC 600樁 PRC 600樁 荷載 撓度曲線比較 5 試驗結(jié)果比較 理論研究與分析 1 抗彎性能理論研究 混凝土離心工藝系數(shù) 混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力 考慮非預(yù)應(yīng)力筋作用 管樁抗裂彎矩 其中 預(yù)應(yīng)力損失計算 預(yù)應(yīng)力鋼筋因松弛引起的的拉應(yīng)力強度損失 混凝土的徐變及收縮引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力強度損失 管樁極限抗彎承載力標準值 檢驗值 抗彎性能理論研究 管樁抗彎承載力設(shè)計值 抗彎性能理論研究 理論計算值和試驗值比較 試驗 理論 平均 開裂彎矩1 25 極限彎矩1 22 抗彎性能理論研究 2 抗剪性能理論研究 抗剪承載力理論計算方法1 等效矩形截面法 面積和慣性矩相等效 抗剪承載力理論計算2 規(guī)范等效截面法 將環(huán)形截面按二個圓形截面 直徑分別為管樁外徑和管樁內(nèi)徑 等效成矩形截面 按現(xiàn)行國家標準 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010 有關(guān)規(guī)定計算 二者抗力剪力之差即為管樁抗剪承載力 抗剪性能理論研究 抗剪承載力理論計算結(jié)果比較 抗剪性能理論研究 日本管樁規(guī)范抗剪承載力計算公式 水平承載管樁達到抗彎承載力時的剪力實驗值 理論公式計算值及與試驗比較 斜裂剪力理論計算方法 將環(huán)形截面按二個圓形截面 直徑分別為管樁外徑和管樁內(nèi)徑 等效成矩形截面計算 忽略箍筋的作用 二者抗力剪力之差即為管樁抗裂剪力 其中混凝土強度取樁身混凝土軸心抗拉強度標準值 抗剪性能理論研究 抗剪性能理論研究 推導理論方法 3 樁身材料豎向承載力理論研究 管樁規(guī)范方法 計算結(jié)果比較 樁身豎向承載力理論研究 平均1 1 4 管樁抗彎剛度及撓度試驗結(jié)果和理論分析 1 管樁短期抗彎剛度理論計算規(guī)范公式 2 管樁撓度有限元計算分析 3 管樁撓度理論計算 有限元計算和試驗結(jié)果比較 PRC 500 12 10 7型樁的荷載 撓度曲線圖 PRC 600 16 10 7型樁的荷載 撓度曲線圖 PRC 600 18 10 7型樁的荷載 撓度曲線圖 PRC 700 18 10 7型樁的荷載 撓度曲線圖 主要性能指標及經(jīng)濟效益分析 抗裂彎矩與 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 GB13476 相比提高5 10 彎矩設(shè)計值與 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 GB13476 相比平均提高了28 樁身強度提供的豎向抗壓承載力與 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 GB13476 相比 提高了10 20 標準試驗條件下延性比傳統(tǒng)PC樁增加8 30 裂縫寬度與耐久性與 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 GB13476 相比 在工作條件下裂縫寬度減少50 為解決管樁作為受彎構(gòu)件 受拉構(gòu)件時的裂縫寬度控制 即耐久性控制設(shè)計問題 提供了條件 與普通PHC樁聯(lián)合使用 形成上下組合樁 可以較好解決管樁抗彎即水平承載力不足的問題 上部采用PRC樁下部采用PHC樁 或PC樁 中部采用PRC樁上下部采用PHC樁 或PC樁 PRC樁用于深基坑工程支護結(jié)構(gòu) 應(yīng)用于雙排樁 錨桿支護結(jié)構(gòu)體系 洞庭湖護岸工程采用PRC阻滑樁 也可采用組合阻滑樁 節(jié)約投資 研究結(jié)論與展望 1 PRC樁采用混合配筋方式 提高了離心預(yù)應(yīng)力管樁的樁身承載力 提高了管樁延性 通過對裂縫寬度的限制改善了管樁的工程耐久性 為拓寬預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在建筑 水利 交通等工程領(lǐng)域的使用范圍創(chuàng)造了條件 2 PRC樁抗彎承載力介于普通PHC與離心鋼管混凝土樁 SC管樁 或?qū)嵭句摴芑炷翗吨g 與 先張法 鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 SPHC管樁 相當 可根據(jù)工程設(shè)計條件與施工要求單獨使用 也可與其他型號的預(yù)應(yīng)力管樁混合使用 具有較好的技術(shù)與經(jīng)濟效益 3 本項目研究方向著重于混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁的截面承載力 工作延性及裂縫寬度