预应力混凝土管桩的受力分析及应用建议
预应力混凝土管桩的设计与应用

预应力混凝土管桩的设计与应用摘要:根据工程经验,分析预应力混凝土管桩工程从设计质量到施工的技术要求,确定单桩承载力,解决施工中出现的技术问题,对南京地区的管桩施工提出自己的观点。
关键词:预应力管桩;桩型;单桩承载力;收锤标准。
预应力混凝土管桩由于具有桩身质量稳定可靠、单桩承载力高、价格低、现场湿作业少、设计选用范围广、运输吊装轻便、施工速度快、桩身耐打、穿透能力强、成桩质量监测方便等优点,近年来在南京地区的工业与民用建筑中得到广泛应用,取得了良好的效果。
加强管桩基础工程设计质量监理及施工操作监控,将对企业协调发展产生积极而深远的意义。
管桩基础工程的设计质量监理,是指监理工程师为实现工程项目质量、投资和进度的动态平衡,在决策和勘察设计阶段,依据国家的有关法规、标准,并利用自己的丰富经验,从事的监理工作。
以往的工程质量管理体制往往只管施工质量而不管设计质量,对设计质量问题缺乏认识和监理经验。
然而,设计是龙头,设计者是决策者,没有质量优良的合理设计,就不可能有优良的建筑工程。
因此,监理工程师应当把设计阶段监理当作头等大事。
设计应与施工场地的具体情况相结合,业主应配合并授权监理工程师,支持他搞好监理工作。
实践证明,五环管桩公司的PHC、PC两种桩很适合南京地区土质情况。
一、合理选择桩型和成桩工艺,优化设计方案在桩基设计中,桩型选择是十分重要的,它在桩基工程的质量和造价中起关键作用。
具体讲,桩基的选型和沉桩工艺取决于工程地质条件、建筑结构特点、施工技术条件、环境因素和综合经济效果。
设计以安全可靠、经济合理为原则。
根据这些原则对各种桩型设计方案进行比较、分析,才能获得既安全又经济合理的桩型和沉桩工艺。
例南京市某小区两幢小高层,均为9层框架结构,地质资料表明该场地不宜选择天然浅基础和人工挖孔桩基础。
业主原来计划采用钻孔灌注桩基础,我们建议采用五环牌预应力管桩基础,并就其中的一幢小高层住宅作了两种方案的比较。
方案1:采用锤击灌注桩径00,桩端进入粉质粘土坚硬土层,桩长约18m,桩距2100mm,单桩承载力标准为800kN,其中二桩台l4个,三桩台3个,六桩台2个,桩台总砼量为123.8m。
预应力混凝土管桩受力性能研究

- 107 -工 程 技 术预应力混凝土管桩是预应力技术与离心制管技术结合的产物,该桩型具有工艺简单、质量可靠、施工速度快等优点,在工程中得到广泛应用。
施工中的土质情况越来越复杂,因此预应力混凝土管桩施工技术仍须完善,为保证管桩的效果,许多学者针对该问题进行了相关研究。
马传政等[1]为改善预应力高强混凝土管桩的受力特性,研究一种新型连接节点,该设计可有效减少桩端的挤压作用。
伊丽爱[2]基于对钢筋混凝土在腐蚀环境中的受损情况,提出一种防护措施,以提高地基承载能力。
郭利伟等[3]分析预应力高强混凝土管桩的技术特点,并结合工程中的实际问题总结解决方案。
程飞[4]结合工程实际,分析预应力钢筒混凝土管道施工过程中的问题。
孙怀军等[5]通过静荷载试验,分析不同阻力的发挥规律,为后续研究提供参考。
现有研究对预应力混凝土管桩受力性能研究不够全面,因此本研究基于工程实例,建立模型,通过改变影响因素,分析预应力混凝土管桩的受力情况。
研究结果为施工工艺提供依据,提高预应力混凝土管桩的效果。
1 工程概况某花园工程位于福建省福州市晋江区东山路和化工路间。
该工程项目规划用地面积达到3.3万㎡,总建筑面积达到1.55万㎡,工程包括11栋高层住宅,其中1号至6号住宅的层高32层,7号至11号住宅的层高33层,并且该住宅为精装修房。
工程以预应力高强度混凝土管桩为基础,桩身混凝土强度为C 80,持力层大于1m 且为砂土状强风化花岗岩。
对混凝土管桩来说,其钢筋采用HRB 400E 钢筋、HRB 335E 钢筋及HPB 300钢筋,采用HRB 400E 钢筋和HRB 335E 钢筋作为混凝土结构的纵向受力钢筋。
该工程地下室面积大,施工场地地质条件较为复杂,淤泥土质较多且厚,在施工过程中会因为地基开挖导致土层发生扰动,从而使混凝土管桩发生断裂。
并且该工程属于重点工程,施工阶段处于雨季,工期较紧,因此施工难度变大且工程项目存在高大模板,危险系数较高。
预应力混凝土管桩

预应力混凝土管桩预应力混凝土管桩是一种常见的桩基工程施工技术,也是现代建筑工程中常用的桩基形式之一。
本文将从预应力混凝土管桩的定义、构造形式、优点和应用等方面进行阐述,旨在对读者全面介绍这一建筑工程技术。
第一章:预应力混凝土管桩的定义和基本知识1. 混凝土管桩的定义混凝土管桩是一种由预应力混凝土制成的管状桩基,通过施加预应力来提高其承载力和抗震性能。
2. 预应力混凝土管桩的构造形式预应力混凝土管桩主要由管体和预应力钢筋组成。
管体由混凝土浇筑而成,预应力钢筋则通过预应力锚具和导向设备来保证其受力状态。
第二章:预应力混凝土管桩施工方法1. 施工前的准备工作施工前需要进行地质调查、钻探取样、设计计算等工作,以确定桩的设计参数和施工方案。
2. 施工过程及施工注意事项预应力混凝土管桩的施工过程包括钢筋加工、模板制作、混凝土搅拌浇筑、预应力张拉、锚固和养护等环节。
在施工过程中,需注意施工现场的安全和质量控制。
第三章:预应力混凝土管桩的优点和应用1. 优点预应力混凝土管桩具有承载力大、施工方便、耐久性好等优点。
由于其受力状态的特殊性,预应力混凝土管桩能够有效地抵抗地震力和抗侧移,从而提高了工程的安全性和稳定性。
2. 应用领域预应力混凝土管桩广泛应用于高层建筑、大型桥梁、码头、河道治理等工程中。
其施工工艺和技术成熟,能够满足不同工程的需求。
第四章:预应力混凝土管桩的施工质量和质量控制1. 施工质量预应力混凝土管桩的施工质量主要包括材料的选择和掺和比例、施工工艺的合理性及预应力钢筋的张拉质量等方面。
2. 施工质量控制为确保预应力混凝土管桩的施工质量,需进行施工组织设计、参建单位资质审查、现场监督检查等工作,并对施工过程进行全程跟踪监控。
第五章:预应力混凝土管桩的维护与修复1. 维护工作的重要性预应力混凝土管桩在使用过程中要进行定期维护,以保证其正常使用寿命和稳定性。
2. 维护与修复方法预应力混凝土管桩的维护与修复主要包括表面修补、防腐处理和损伤修复等工作,需要根据具体情况制定相应的方案。
预应力管桩分析和总结.docx

预应力管桩分析和总结.docx【范本一:预应力管桩分析】一、引言预应力管桩是一种常用的地下工程构造物,其用途广泛且在工程实践中得到了长期的运用。
本文旨在对预应力管桩进行详细的分析和总结,为工程师提供参考和指导。
二、预应力管桩的定义与分类预应力管桩是指通过在管体中预应力布筋的地下工程构造物,其按照不同的分类标准可分为X型、Y型、T型等多种类型。
三、预应力管桩的施工工艺1. 预应力管桩的基础处理:对工程现场进行勘测,并根据勘测结果制定相应的基础处理方案;2. 预应力管桩的基础施工:包括挖掘基坑、安装基础桩、浇筑基础砼等步骤;3. 预应力管桩的预应力施工:通过预应力机械设备进行管桩的预应力布设;4. 预应力管桩的灌浆:对管桩进行灌浆处理以提高桩体的承载力和稳定性。
四、预应力管桩的设计原则1. 桩长的确定:根据工程地质条件、设计荷载等因素确定预应力管桩的合理长度;2. 管桩的直径和壁厚的选择:根据设计要求、荷载特性等因素选择预应力管桩的合适直径和壁厚;3. 预应力力值的确定:根据设计要求和桩身的受力特点确定预应力的合理数值。
五、预应力管桩的监测与检测方法1. 预应力管桩的静载试验:通过施加外部荷载对管桩进行静力试验,以评估其承载性能;2. 预应力管桩的动态监测:通过对管桩振动进行监测与分析,以了解其受力情况和结构稳定性。
六、预应力管桩在工程实践中的应用案例1. XXX大桥预应力管桩施工案例:介绍了XXX大桥预应力管桩施工的整体方案和工程效果;2. XXX地铁预应力管桩监测案例:阐述了XXX地铁预应力管桩的监测方法和监测结果。
七、总结与启示通过对预应力管桩的分析与总结,我们可以得出以下结论和启示:XXX。
【范本二:总结】一、引言本文旨在对XX工程项目进行详细的分析与总结,以总结经验,指导未来工程项目的实施。
二、项目概况1. 项目名称:XX工程项目;2. 项目背景:介绍项目的背景和目的;3. 项目范围:详细说明项目的范围和相关工作内容;4. 项目周期:列出项目的开始时间和结束时间。
预应力混凝土管桩的受力分析及应用建议

面积比/% 71.6 72.4 64 64 59.5 70.3 59.9 67.9 47.4 45.2
3 采用预应力混凝土管桩的相应技术措施 应结合工程经验合理使用预应力混凝土管桩。对软土
地区工程、深基坑工程及承受较大水平力的基桩,应慎用预 应力混凝土管桩。此处结合文[2]对预应力混凝土管桩的应 用提出以下建议。 3.1 在民用建筑中不宜采用预应力混凝土薄壁管桩(PTC 桩),对软土地区工程(如Ⅳ类场地的工程)、深基坑工程、 承受较大水平力的基桩及处在腐蚀环境中的基桩等,严禁采 用 PTC 桩。 3.2 预应力混凝土管桩应优先考虑作为抗压桩使用。 3.3 实际工程中应优先考虑采用钢筋混凝土灌注桩作为抗 拔桩使用。对预应力混凝土管桩应避免作为抗拔桩使用,必 须采用时应采取下述可靠的结构措施。 3.3.1 加强桩与承台的连接,采取综合措施(填芯及凿出桩 头预应力钢筋等),确保桩头钢筋与承台锚固有效:
We learn we go 7
设计交流
Building Structure
PHC 桩与实心桩的截面面积比
表2
桩外径 D/mm 300 400 500 500 550 550 600 600 800 1000
壁厚 t/mm 70 95 100 125 100 125 110 130 110 130
采用离心式 料较多地集中分布在管壁的外 填芯混凝土与管壁摩擦 4
生产工艺 侧,内侧粗骨料较少,内表面 力降低,抗拔性能差
光滑,摩擦系数降低
多节桩采用
焊接接头或
5
接头的耐腐蚀处理困难
机械快速接
头连接
受地下水的长期腐蚀, 易造成多节抗拔桩的接 头失效
管桩与承台
常导致桩与承台受拉锚
试析预应力混凝土管桩的应用

试析预应力混凝土管桩的应用在我国,预应力混凝土管桩首先应用于铁路系统,八十年代初期,上海、广东等地开始推广应用,进入九十年代江苏、浙江也广为应用。
南通地区浅土层普遍存在理想的植桩持力层(砂性土层),由于受到挤土效应、机械设备、施工能力、材料来源等因素限制,推广使用较晚,从单桩承载力价格比、工期,质量等几个方面综合考虑,它具有独特的优势,然而,预应力混凝土管桩(静压法植桩为主)在砂性土地层中的使用仍是个比较复杂的技术,应对桩基方案优化对比,合理选用机械、精心组织施工。
一、预应力混凝土管桩的单桩竖向承载力估算及分析1、单桩竖向承载力估算单桥探头静力触探法是主要根据同济大学在上海和南通本地大量试验中总结出来的,比较适合南通地区地质情况(砂性土为主)。
近几年大量的工程试验证明,使用单桥静力触探资料估算单桩承载力是行之有效的方法,其计算精度完全可以满足工程设计的要求。
上式中相关参数及修正系数的取值十分关键,JGJ94——2008规范5.3.3已作详细说明,其中取值对于粉土及砂性土、适用于折线○D即为0.02 ,实际应用中,地表以下6m范围内的粉土为主的土层中,我们一般统一按15 kpa,,而对于6m以下值达到7.0 以上的砂性土,值可按100kpa考虑。
2、几种管桩的竖向承载力分析1)闭口管桩闭口管桩的承载力变形机理与混凝土预制桩是相同的。
管桩光滑的表面性质与混凝土预制桩粗糙的表面虽有所不同,但大量试验结果表明,两者的极限侧阻力是可视为相等,因为一般砂性土层中侧阻剪切破坏面是发生于靠近桩表面的土体中,而不是发生于桩土界面。
因此,闭口管桩承载力的计算可以采用与混凝土预制桩相同的模式和承载力系数。
2)敞口管桩的端阻力敞口管桩的承载力机理比闭口管桩复杂。
这是由于沉桩过程,桩端土的一部分进入管内形成“土塞”。
土塞的沉桩过程受到管内壁摩阻力作用而产生一定压缩。
土塞的高度及闭塞效果随土性、管径、壁厚、桩入土深度及进入持力层的深度等诸多因素而变化。
浅谈预应力混凝土管桩在某工程施工中的应用
浅谈预应力混凝土管桩在某工程施工中的应用摘要:针对预应力混凝土管桩的性能特点,结合工程实例,对其竖向及水平向承载力的影响因素进行了分析,并根据其影响因素,对预应力混凝土管桩的设计、施工提出了合理化建议。
关键词:预应力混凝土管桩;施工;应用引言预应力混凝土管桩因其桩身混凝土强度高,质量可靠,工期短,施工速度快,综合造价低等优点而得到了越来越广泛的应用,但其也存在着抗剪、抗弯性能差的缺点,限制了预应力混凝土管桩的应用。
1工程概况本项目工程位于河南省巩义市,拟建场地位于巩义市北山口镇紫荆路以东,G310国道以南,香玉路以北。
拟建场地地貌单元属黄土丘陵缓坡地貌。
建筑功能为住宅及物业用房。
拟建建筑包括住宅楼、配套物业用房及地下车库,拟建建筑住宅楼地基基础设计等级为乙级,配套用房及地下车库地基基础设计等级为丙级。
最大开挖深度约11m。
本工程的基础形式为预应力混凝土管桩筏板基础、预应力混凝土管桩承台基础等。
本工程桩基均采用预应力混凝土管桩,桩径均为400mm,桩型号为PHC400-95AB。
2预应力混凝土管桩的应用分析2.1施工工艺2.1.1工艺流程图2.1.2桩基施工1、测量定位放线(1)认真复核设计图纸及设计院交桩点位,必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场,标准控制点数量满足施工需要及测量点间互相复核的需要即可,然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标,对桩位进行精确测放。
(2)采用电子全站仪等测量工具建立建筑平面测量控制网放出桩位,并进行闭合测量程序进行复核;同时利用水准仪对场地标高进行抄平,然后反映到送桩器上,显示出送桩深度,做好桩顶标高控制工作。
(3)桩位放出后,在中心采用30cm长Ф6钢筋或者竹筷插入土中,根据需要做好标识:钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰,然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。
撒石灰线做为桩孔开挖尺寸线(4)为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏,针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。
地基处理中预应力管桩的运用和分析
地基处理中预应力管桩的运用和分析【摘要】建筑业的发展使得建筑工程中的相关技术在原有的基础上都有了很大的进步。
预应力管桩施工技术在建筑工程中占有重要的地位,尤其是在地基处理中的预应力管桩施工技术关系着建筑物的施工质量的安全性与稳定性。
因此,对于地基处理中预应力管桩运用和分析的研究是十分有必要的。
本文主要阐述了预应力管桩的原理与特点,并对预应力管桩施工技术在地基处理中的运用做出了一定的分析,旨在为建筑业提高预应力管桩施工技术在地基处理中的运用而提供一些有价值的参考意见。
【关键词】预应力管桩;建筑工程;地基处理预应力管桩施工技术是建筑工程中一项重要的施工技术,我国建筑领域预应力管桩方面的专业人士一直致力于预应力管桩技术在地基处理中的研究,虽然在一定程度上取得了很大的成果,但是在某些方面还是不能较好的运用这一技术。
然而近年来,人们对建筑水平要求的要求不断提高,如果不能很好的运用预应力管桩,特别是将预应力管桩施工技术运用在地基处理中,会给建筑的质量带来一定的隐患。
所以,我国预应力管桩技术领域的专业人士应该加强对地基处理中预应力管桩运用的重视,并且逐步将地基处理中预应力管桩运用和分析的研究纳入到建筑业研究的一个重大课题之一。
1.预应力管桩的原理与特点1.1预应力管桩的原理预应力管桩是由预应力技术和离心镧管技术相结台而产生的,按照预应力张拉工艺可以将预应力管桩分为后张法预应力臂桩和先张法预应力管桩。
后张法预应力管桩也被称为大直径预应力管桩。
桩身采用的是后张法预应力工艺和离心一辊压一振动两者的复合而形成的。
先张法预应力管桩采用的是先张法预应力工艺以及离心成型制成的一种空心圆筒体细长混凝土预制构件,主要包括桩身、端头板以及钢套箍等部分组成。
1.2预应力管桩的特点(1)拥有稳定可靠的质量。
预应力管桩是专业的厂家生产的,并且采用了先进的技术工艺,使混凝土经过离心脱水后密实成型,经过常压和高压这两次蒸汽养护而制成的一种细长空心等截面预制的混凝土构件。
预应力管桩的应用
预应力管桩的应用一、预应力管桩的发展历程预应力管桩是一种在现代化建筑中广泛应用的桩基材料,其发展历程可以追溯到20世纪80年代。
当时,随着高层建筑和大型基础设施的快速发展,对桩基材料的要求也越来越高。
为了满足这种需求,各国开始研发预应力管桩,并逐步将其应用于建筑领域。
二、预应力管桩的特点1、强度高:预应力管桩采用高强度材料制作,具有较高的抗压、抗弯、抗拉等力学性能,能够承受较大的荷载。
2、耐久性好:预应力管桩经过高温高压处理,具有较好的耐腐蚀性和耐久性,能够长期保持其原有性能。
3、施工方便:预应力管桩采用工厂化生产,精度高,质量稳定,且施工方便,可缩短施工周期。
4、适用范围广:预应力管桩适用于各种类型的建筑,如高层住宅、商业大厦、桥梁、高速公路等。
三、预应力管桩的应用范围1、高层建筑:高层建筑对桩基的承载力和沉降要求较高,预应力管桩具有较高的承载力和较好的沉降控制性能,因此被广泛应用于高层建筑的桩基工程中。
2、桥梁工程:桥梁对地基的要求非常高,预应力管桩能够提供较强的支撑和抗弯能力,因此被广泛应用于桥梁工程的桩基工程中。
3、高速公路:高速公路要求路基具有较高的承载能力和稳定性,预应力管桩能够提供较强的支撑和抗弯能力,因此被广泛应用于高速公路的桩基工程中。
4、其他基础设施:预应力管桩还广泛应用于地铁、机场、港口等基础设施的桩基工程中。
四、预应力管桩的未来发展趋势1、进一步优化设计:随着计算机技术的不断发展,未来将更加注重预应力管桩的设计优化,以提高其承载力和耐久性,降低成本。
2、推广自动化生产:自动化生产能够提高生产效率和质量稳定性,未来将进一步推广预应力管桩的自动化生产。
3、加强应用研究:随着建筑形式的多样化,未来将加强预应力管桩在不同类型建筑中的应用研究,以充分发挥其优势。
4、强化质量控制:未来将更加注重预应力管桩的质量控制,以确保其质量和性能符合要求。
预应力管桩作为一种高性能的桩基材料,在现代化建筑中具有广泛的应用前景。
谈预应力混凝土管桩施工技术及常见问题处理
谈预应力混凝土管桩施工技术及常见问题处理摘要:预应力混凝土管桩主要运用于土层较软的软粘土地基,其具有施工速度快、工期短、造价低、承载力较高等优点,因此在工程实际中得到了普遍的使用。
其常用的施工方法有静力压桩法和锤击沉桩法。
关键词:预应力混凝土管桩;施工技术;问题引言随着我国现代化建设的发展,建筑市场发展的需求,我国的预制管柱的技术有了较大的发展。
预应力混凝土管桩由于其具有质量保证、施工方便、施工时间短、现场脏污少等等许多优点,而被广泛采用。
一、预应力混凝土管桩施工特点预应力混凝土管桩在被压入土过程中,地基土受到重塑扰动,桩压入时所受到的土体阻力并不完全是静态阻力,但也不同动态阻力,压桩阻力是由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的,压桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。
在穿过上覆软土层时,压桩阻力较小。
主要是因为对于上覆土层为较软土层,如饱和粘性土、粉土等,其瞬时排水固结效应不明显,体积压缩变形小,桩体在贯入时会产生超静孔隙水压力。
当将桩压到密实砂层、硬塑坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时,压桩力会急剧上升。
因为将桩压到持力层时,在压桩力剧烈的挤压挤密作用下,桩端附近的土己经不是原状土,而是形成超压密土层区和挤密加固区,强度比原状土的强度高。
压桩完成后,随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复,最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳,最后管桩由桩身摩擦力与端承作用提供承载力。
二、预应力混凝土管桩的作用机理及受力分析预应力混凝土管桩,其初始荷载是先在桩身上部产生垂直应力及弹性形变,并逐渐向桩身下部传递形成摩擦阻力,致使桩身处于弹性压缩状态。
随着荷载应力的增加,当桩身垂直应力传递到桩身底端时,桩端土层受压密实紧缩、变形加大。
随着静压荷载桩端阻力的增加,桩顶部位侧阻力首先达到极限,对应于荷载增量,抗力摩阻减小,桩端阻力增大,最终导致桩端土出现塑性。
从而提高了预应力混凝土管桩的单桩承载力。
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预应力混凝土管桩的受力分析及应用建议
朱炳寅
中国建筑设计研究院 100044
预应力混凝土管桩包括:预应力高强混凝土管桩(简称“PHC桩”)、预应力混凝土管桩(简称“PC桩”)和预应力混凝土薄壁管桩(简称“PTC桩”)等。
由于预应力混凝土管桩具有供应充足、施工速度快、经济性好等优点,因而在工业与民用建筑工程中应用相当普遍。
但预应力混凝土管桩使用不当(如作为抗拔桩使用)时,常出现抗拔失效的工程事故;在软弱土层中使用时,存在管桩剪切破坏的危险。
上海的倒楼事件,敲响了采用预应力混凝土管桩的警钟。
实际工程中,应根据工程具体情况,结合预应力混凝土管桩的受力特点,合理选用预应力混凝土管桩,确保工程安全。
1.预应力混凝土管桩的受力特点见表1。
表1 预应力混凝土管桩的受力特点
2. 采用预应力混凝土管桩的工程事故分析
实际工程中采用预应力混凝土管桩应警惕下列工程事故的发生:
1)预应力混凝土管桩的抗拔失效
预应力混凝土管桩出现抗拔失效的主要原因是,管桩与承台的锚固失效及当采用多节桩时管桩接头失效。
(1)管桩与承台的锚固失效
预应力混凝土抗拔桩与承台的连接包括:管桩的桩顶填芯混凝土钢筋在承台的锚固和
预制管桩的预应力钢筋在承台的锚固两部分。
工程事故表明,导致预应力混凝土管桩与承台锚固失效主要情况如下:
①当桩顶不截桩时(见图1),直接在管桩顶面的端板上焊接普通钢筋并将其锚入承台,导致抗拔失效有的主要原因有:桩顶端板的厚度不足,导致端板拉脱失效;锚入承台的普通钢筋,其焊缝(与桩顶端板的焊缝)长度方向与钢筋的受力方向垂直,导致焊缝撕裂失效;桩身预应力钢筋在桩顶端板的锚固失效等。
②当桩顶截桩时(见图2),桩与承台通过管桩填芯钢筋混凝土连接,填芯混凝土长度不足或填芯混凝土与管桩之间摩擦力不足而拔出,导致桩与承台连接失效。
图1 桩顶不截桩时图2 桩顶截桩时(2)多节桩接头的失效
管桩接长时,多采用桩顶端板的直接焊接接头或机械快速接头连接,管桩与管桩的连接焊缝或机械快速接头的连接销受腐蚀环境的长期影响而失效,造成下节管桩不起抗拔作用,上节管桩被拔出。
2)预应力混凝土管桩的抗剪失效
预应力混凝土管桩的管壁较薄,以管径D=400mm的PHC桩为例[1],管桩的有效截面面积仅为同外径实心桩截面面积的72.4%,由表2可以看出,随桩径的增加,管桩的有效截面面积比不断减小。
而桩身的抗剪强度与桩身的截面面积成正比,减小了截面面积,也就降低了管桩的抗剪承载力。
还由于管桩为空心薄壁构件,当管桩承受较大水平力或地基发生较大侧向变形时,容易发生剪切破坏。
表2 PHC桩与实心桩的截面面积比
3. 采用预应力混凝土管桩的相应技术措施
应结合工程经验合理使用预应力混凝土管桩。
对软土地区工程、深基坑工程及承受较大水平力的基桩应慎用预应力混凝土管桩。
此处结合文献[2]对预应力混凝土管桩的应用提出以下建议:
1)在民用建筑中不宜采用预应力混凝土薄壁管桩(PTC桩),对软土地区工程(如Ⅳ类场地的工程)、深基坑工程、承受较大水平力的基桩及处在腐蚀环境中的基桩等,严禁采用PTC桩。
2)预应力混凝土管桩应优先考虑作为抗压桩使用。
3)实际工程中应优先考虑采用钢筋混凝土灌注桩作为抗拔桩使用。
对预应力混凝土管桩应避免作为抗拔桩使用,必须采用时应采取可靠的结构措施:
(1)加强桩与承台的连接,采取综合措施(填芯及凿出桩头预应力钢筋等),确保桩头钢筋与承台锚固有效:
①当桩顶截桩时(见图3),应将桩头预应力钢筋锚入承台(锚固长度按混凝土规范公式9.3.1-2确定,且不小于预应力钢筋直筋的50倍及500mm),并采取钢筋混凝土填芯措施,其填芯长度不应小于5D(其中D为管桩外径。
当基桩承受较大拉力时,填芯长度不应小于8D。
当基桩不承受拉力时,其填芯长度可取桩3D及1m的较大值)。
填芯部分的纵向普通钢筋按承担基桩全部拉力计算(对填芯钢筋混凝土可不考虑裂缝宽度的限值要求),填芯混凝土的纵向钢筋在承台的锚固长度按混凝土规范公式9.3.1-1确定,且不宜小于纵向钢筋直径的40倍。
填芯混凝土应采用比承台混凝土强度等级高一级的微膨胀混凝土,浇灌前应对管桩内壁进行界面处理,其他做法可参考文献[2]。
适当长度的填芯钢筋混凝土,不仅可以加强管桩与承台的连接,同时还能起到强化管桩桩顶,提高管桩抗剪承载力的作用。
②当桩顶不截桩时(见图4),除应按上述①设置填芯钢筋混凝土外,还应在桩头端板焊接普通钢筋,并将其锚入承台(在承台的锚固长度按混凝土规范公式9.3.1-2确定)。
相关做法可参考文献[2]。
图3 桩顶截桩时图4 桩顶不截桩时(2)采取措施确保多节桩接头的有效性。
应按抗拉等强接头设计,并采取有效的防腐蚀措施。
当设计中无法确保接头防腐措施的长期(工程设计使用年限内)有效时,对接头的焊缝可参考钢桩的做法,留出适当的腐蚀余量(按等比关系对焊缝强度留有足够的余量)。
否则,不应采用多节管桩作为抗拔桩使用,必须采用时,只可考虑最上节管桩的抗拔承载力(即不考虑接头以下管桩的抗拔作用)。
4)对软土地区工程(如Ⅳ类场地的工程)、深基坑工程、承受较大水平力的基桩等,应避免采用预应力管桩。
必须采用时,应由地下室外墙、承台侧面的土压力(垂直于水平力作用方向的承台侧壁被动土压力)承担水平力,同时还应在管桩顶部设置填芯钢筋混凝土,以增加管桩顶部的有效截面面积,提高管桩的抗剪承载力。
5)对软土地基上较高的高层建筑(如当房屋高度超过50m时),不宜采用预应力混凝土管桩。
6)桩底持力层顶面起伏较大(>5%)的地区,应慎用管桩。
7)实际工程中宜选用较大直径D、较大壁厚t(不宜小于80mm)的管桩。
管桩的长径比不宜超过60,不应超过80。
8)在桩基础设计乃至地基基础的抗震设计中,如何实现“大震不倒”的设防目标,一直是工程界关注的问题。
在相关规范没有明确规定之前,应重视大震时的地基基础问题,对基桩设计应留有适当的余地,并采取有效的结构措施,强化桩与承台的连接,确保在大震时连接不失效。
4. 小结
1)应根据工程具体情况合理选用预应力混凝土管桩。
软土地区工程、深基坑工程、承受较大水平力的基桩、承受抗拔力较大的基桩应避免采用预应力管桩。
不宜采用预应力混凝土薄壁管桩(PTC桩)。
2)预应力混凝土管桩应优先考虑作为抗压桩使用。
3)设置适当长度的填芯钢筋混凝土,可提高预应力混凝土管桩的抗剪能力,并强化预应力混凝土管桩与承台的连接,确保连接有效。
4)应重视“大震不倒”对地基基础的要求,预应力混凝土管桩设计应留有适当的余地。
参考文献
[1] 国家建筑标准设计图集03SG409预应力混凝土管桩;
[2] 塘沽区高层建筑预应力混凝土管桩应用技术管理暂行规定。
天津市塘沽区建委(塘建委(2006)93号)。