混合配筋預應力混凝土管樁演示文稿

混合配筋預應力混凝土管樁演示文稿當前1頁，總共52頁。優(yōu)選混合配筋預應力混凝土管樁當前2頁，總共52頁。題要

一前言二結構三應用1黃河的護堤工程

2建筑工程基礎3湖泊的護岸工程

4作構筑物的立柱用5用于深基坑工程支護結構

四小結當前3頁，總共52頁。

一前言

預應力高強混凝土樁，無論管樁還是離心方樁，樁身強度都很高，但由于預應力混凝土樁抗彎性能差，破壞形式呈脆性破壞，延性差，當樁出現(xiàn)開裂后，裂縫迅速蔓延，受拉區(qū)鋼筋很快進入屈服和頸縮直至斷裂，而且具有極限彎矩和開裂彎矩相差不大等缺點。由于樁抗水平承載力不足，因此，在在抗震設防烈度不大于8度的地區(qū)抗震建筑的基礎施工中，在基坑工程、邊坡穩(wěn)定工程、護岸工程，軟土地區(qū)建筑樁基中的應用受到限制

因此，需要開發(fā)適應要求的新型樁。當前4頁，總共52頁。

黃河需要護堤樁我們?yōu)槭裁匆邪l(fā)混合配筋制預應力混凝土管樁？黃河是中國的母親河，她孕育中華燦爛的千年文明，但她也帶來了災難，千百年來，流經黃土高坡的滾滾河水帶來大量泥沙，在中下游淤積。在河南段，大約河床每年要升高8～12cm,鄭州段花園口河床比市區(qū)高5～7m,開封段已高10多m。

由于泥沙的淤積，黃河的最大特點是不停的改道，東邊河床高了流西邊，西邊河床高了流東邊，頻頻改道?，F(xiàn)在要控制流向，減少對堤岸的沖擊，就提出了＂樁壩＂的新概念。當前5頁，總共52頁?！皹秹危⑹菫榇蠛拥虊蔚耐鈬O置保護層，即由預制樁組成的緩沖層，減少對大河堤壩的沖擊。對護壩樁的要求是：（1）要承受較大的抗彎力和抗剪力，危險斷面處的抗彎力達300-500kN；（2）要可將樁沉入和拔出，即樁上必須有預應力鋼筋，能承受樁自重的應力設計；（3）要有較好的穩(wěn)固性，即樁在泥沙中位置的穩(wěn)定性，樁截面不宜小于500mm,當然可考慮連系梁架構。當前6頁，總共52頁。

針對護堤壩樁和基坑、抗震等基礎工程的需求，由鄭州大學、建華管樁集團共同研發(fā)的混合配筋制預應力混凝土管樁。即PRC樁。它同普通預應力混凝土管樁一樣，亦是由混凝土、鋼筋骨架及端頭板組成，不同處在于鋼筋骨架中除了有預應力鋼筋外，還加入一定數(shù)量的非預應力鋼筋，形成一種新型的混合配筋的骨架，配筋率高，為普通管樁的1.5～2倍。按非預應力鋼筋和預應力鋼筋的直徑數(shù)量分有多種類別、型號，我們可以根據(jù)實際工程需要，選擇相匹配的混合配筋預應力混凝土管樁。當前7頁，總共52頁。

建華管樁委托同濟大學，對混凝土混合配筋管樁、PHC管樁、和預制混凝土實心方樁三種樁型進行水平低周反復加載的對比試驗，選取有代表性的部位，通過精細的試驗量測設計，在整個試驗過程中觀測裂縫變化情況、混凝土和鋼筋的應變變化，并繪制出反映樁在循環(huán)荷載作用下荷載與變形關系的滯回曲線及骨架曲線，為確定預應力混凝土管樁的水平抗震性能提供試驗基礎。

二混凝土混合配筋管樁、PHC管樁、實心方樁抗震性能的試驗研究當前8頁，總共52頁。加載設備當前9頁，總共52頁?；旌吓浣罟軜禤HC管樁實心方樁試驗加載程序采用荷載控制和位移控制兩種方法。當前10頁，總共52頁。1對比試驗

試驗中觀測到的試件損傷發(fā)展歷程大致如下:(1)、當水平荷載小于開裂荷載時，試件水平力與位移呈線性關系。(2)、隨著荷載的增大，混凝土裂縫開始出現(xiàn)，此時裂縫寬度一般在0.02mm以內。(3)、荷載繼續(xù)增大：

1）實心方樁中縱向受拉鋼筋開始屈服，接著受壓側混凝土保護層開始壓碎、剝落，繼而縱向受壓鋼筋壓屈，試驗結束；2）PHC管樁中受壓側混凝土保護層開始壓碎、剝落，縱向受拉鋼筋（預應力鋼筋）逐漸達到屈服強度，直至最后斷裂，試驗結束；3）混合配筋管樁中受壓側混凝土保護層開始壓碎、剝落，縱向受拉鋼筋（預應力和非預應力鋼筋）逐漸達到屈服強度，直至最后預應力鋼筋斷裂，非預應力鋼筋壓屈，試驗結束。當前11頁，總共52頁。PHC管樁水平位移幅值80mm東側混凝土破壞情況實心方樁水平位移幅值60mm南側混凝土破壞情況

2試驗破壞情況當前12頁，總共52頁。混合配筋管樁水平位移幅值95mm東側混凝土破壞情況當前13頁，總共52頁。

實心方樁在保持80mm峰值位移時，負向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而大幅降低，剛度明顯退化，試驗結束。PHC管樁在保持70mm峰值位移時，正向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而開始大幅下降，一側混凝土已壓碎；而在保持80mm峰值位移時，另一側混凝土突然壓碎，試驗結束。

混合配筋管樁的水平極限承載力出現(xiàn)在80mm荷載級，在保持80mm峰值位移時，負向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而有所降低，但未大幅下降；繼續(xù)加載，在保持85mm、90mm峰值位移時，峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸降低，但依然沒有大幅下降，說明混合配筋管樁具有較好的延性性能。最終在95mm峰值位移時，水平承載力明顯降低，試驗結束。當前14頁，總共52頁。3試驗比較與分析

從上表中可以看出，三根樁型軸壓比相同，剪跨比基本接近，這為比較三種樁型的延性性能提供了可比性。配箍率實心方樁比兩根管樁高出30%左右，這對方樁的延性性能有一定的增強作用?？箯潉偠葍筛軜冻龇綐督?0%左右，使管樁的抗彎能力大大提高。另外混合配筋管樁由于增配了非預應力鋼筋，因此縱向配筋率超出方樁和PHC管樁近50%左右，這將有助于提高混合配筋管樁的水平極限承載力；而且由于增配的是非預應力鋼筋，因此將會改善其延性性能。三種樁型相關參數(shù)比較參數(shù)樁型規(guī)格mm配筋規(guī)格EI103KN.m2縱筋配筋率箍筋配筋率（加密區(qū)）軸壓比剪跨比實心方樁400X4004Φ1878.0921.27%1.08%0.28.6PHC管樁500(100)13φD12.6107.0541.2%0.83%0.28.1混合配筋管樁500(100)16φD10.7,16Φ12111.3072.27%0.83%0.28.1當前15頁，總共52頁。4延性性能系數(shù)比較

從三種樁型試件的延性系數(shù)比較來看，實心方樁和混合配筋管樁較為接近，均比PHC管樁的延性系數(shù)要大，因此在原有管樁基礎上增配非預應力鋼筋的混合配筋管樁的延性得到了較大地提高，從而改善了預應力混凝土管樁的抗震性能。當前16頁，總共52頁。5抗震試驗結論和建議（1）破壞模式實心方樁的破壞主要表現(xiàn)為受拉鋼筋屈服、受壓鋼筋壓屈以及受壓區(qū)混凝土壓碎。PHC管樁的破壞主要表現(xiàn)為預應力鋼筋拉斷和受壓區(qū)混凝土壓碎。

混合配筋管樁的破壞主要表現(xiàn)為受拉鋼筋（非預應力鋼筋）屈服、受壓鋼筋（非預應力鋼筋）壓屈、預應力鋼筋拉斷以及受壓區(qū)混凝土壓碎。（2）極限承載力反復荷載下，管樁的抗彎極限承載力超出實心方樁的極限承載力約40%，而兩種管樁的抗彎極限承載力基本接近。當前17頁，總共52頁。（3）延性與耗能性能三種樁型試件的滯回曲線形狀均不夠飽滿，呈捏攏形（兩根管樁的滯回曲線較扁平），延性系數(shù)均小于3，耗能系數(shù)均小于1，因此表明抗震性能都不是非常理想。在極限荷載前，每級荷載下的滯回環(huán)重合良好，試件剛度退化不明顯；當荷載加到極限荷載后，每級荷載下的滯回環(huán)不再重合，承載力退化明顯。

混合配筋管樁的延性系數(shù)和實心方樁相比較為接近，而且其數(shù)值超過了PHC管樁的20%左右；另外，混合配筋管樁的耗能系數(shù)也超出了PHC管樁近30%左右，說明PHC管樁的延性性能得到了較大地改善，且與實心方樁的延性性能相近。當前18頁，總共52頁。6結論

PRC樁與PHC樁相比，它的性能明顯提高；抗裂彎矩提高了10～20%；極限彎矩和設計彎矩提高30～50%；樁身強度提供的豎向承載力提高了10～20%；在標準試驗條件下，延性增加8%～30%；裂縫寬度：在工作條件下裂縫寬度減少50%，為管樁受彎、受拉時的裂縫寬度控制、耐久性設計提供了技術條件。破壞形式為塑性破壞；而普通管樁延性稍差，破壞形式為脆性破壞，具有突然性和不可預見性。

PRC樁開發(fā)四年來，在各類建筑基礎工程實踐中，得到了成功地應用。當前19頁，總共52頁。二結構預應力鋼筋1、非預應力鋼筋2，螺旋筋3、混凝土4

當前20頁，總共52頁。非預應力鋼筋采用扇形軸對稱配置當前21頁，總共52頁。當前22頁，總共52頁?；旌吓浣铑A應力混凝土管樁圖集當前23頁，總共52頁。當前24頁，總共52頁。當前25頁，總共52頁。當前26頁，總共52頁。當前27頁，總共52頁。當前28頁，總共52頁。

三應用

1在黃河護堤鄭州段建成移動式不搶險潛壩

護堤壩樁設計成兩層保護層：樁壩第一保護層設計樁長為15m,是在當水流量為1000m3/s以下時，水從樁與樁間間隙流出，起到緩沖保護河堤的作用；當水流量增大到超過1000m3/s時，就從樁壩上部漫出；流到第二保護層，第二層“樁壩”樁長為24m，控制流量為4000m3/s，水亦是從樁與樁間間隙流出，當流量超過4000m3/s時，從水樁壩上部漫出，保證洪水的順暢流動，緩解河水對堤壩的沖刷。試驗段設計的是第一保護層。當前29頁，總共52頁。

混合配筋預應力混凝土管樁正是為適應黃河樁壩的要求而設計的。樁壩利用該壩體可拆裝重組和靈活移動特性，有效適應了游蕩性河段河勢變化的不確定性，解決了已有中水河道整治工程不能較好適應目前及將來小水河勢的控制問題，實現(xiàn)了治河工程設計思想的創(chuàng)新，為遏制黃河下游畸形河勢發(fā)展、提高工程利用效率、穩(wěn)定主槽提供了技術手段。當前30頁，總共52頁。

護堤壩樁的端部當前31頁，總共52頁。在樁壩的施工現(xiàn)場當前32頁，總共52頁。建成的樁壩試驗段（A）當前33頁，總共52頁。在黃河激流中的樁壩當前34頁，總共52頁。產生的效益50m壩長試驗工程修建后（用樁900m），即對鄭州95灘供水機井起到了很好的保護作用，保證了3眼機井及其附屬管線在2008、2009和2010年的正常生產和運行，產生了500余萬元效益；試驗工程在一定程度上阻止延緩了河水對鄭州95灘沖蝕，對保護灘地、穩(wěn)定河勢產生了一定的社會效益和防洪效益

當前35頁，總共52頁。

成果已在黃河下游鞏義黃河灘區(qū)豫聯(lián)供水工程和菏澤黃河河道整治工程2處推廣應用3km（用樁8萬米），洞庭湖安澧垸松滋河軟基堤段7+600～8+100和13+400～13+800堤坡抗滑加固設計推廣應用1.1km（用樁10萬米）

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該獨特設計壩型是可以多年重復使用的，非常適用于旨在調整畸形河勢、工程搶險而需快速修建的臨時導流工程,可修筑垂直護岸或碼頭，還可在城市高層建筑基坑開挖施工中，代替鋼筋混凝土灌注樁或鋼樁進行基坑開挖支護，并可回收重復利用。

該項目榮獲2011年黃委會科技進步一等獎獲2012年水利部大禹科技進步二等獎當前37頁，總共52頁。2建筑工程基礎

在抗震設防烈度8度或者接近8度邊緣的地區(qū)的基礎工程中采用抗震性能比較好的PRC樁，對抗震要求較高橋梁基礎經過核算也得到了應用。采用與PHC樁聯(lián)合使用，形成上下組合樁，較好解決管樁抗彎、水平承載力不足的問題

對完全采用PHC樁可能不適用的工程，可采用上部PRC樁、下部PHC樁；或者，依據(jù)計算結果，按不同深度上下混合配置，以滿足不同深度位置水平荷載的作用效應要求

當前38頁，總共52頁。

上下節(jié)采用不同類型的管樁。

當前39頁，總共52頁。

對建筑工程低承臺樁，當上部或中部存在軟土、可液化土、濕陷性黃土、人工填土等欠固結土時，可以根據(jù)水平荷載作用效應，采用分段組合樁形式，以節(jié)省工程造價

當前40頁，總共52頁。拱橋樁基工程基礎當前41頁，總共52頁。當前42頁，總共52頁。當前43頁，總共52頁。3湖泊護岸工程

水利部洞庭湖護岸工程某加固段，設計采用抗滑樁和水泥土攪拌樁復合地基抗滑體。抗滑樁設計采用PHC樁，直徑600mm，樁長35m，水泥土攪拌樁長20m。經專家論證，考慮穩(wěn)定性控制時，管樁水平承載力以抗彎承載力為控制條件，調整抗滑樁設計為直徑500mmPRC