混合配筋预应力混凝土管桩

混合配筋管桩的水平极限承载力出现在80mm荷载级，
在保持80mm峰值位移时，负向峰值荷载随循环次数增多而有 所降低，但未大幅下降；继续加载，在保持85mm、90mm峰值
位移时，峰值荷载随循环次数增加逐渐降低，但依然没有大
幅下降，说明混合配筋管桩具有较好的延性性能。最终在 95mm峰值位移时，水平承载力明显降低，试验结束。

针对护堤坝桩和基坑、抗震等基础工程的 需求，由郑州大学、建华管桩集团共同研 发的混合配筋制预应力混凝土管桩。即PRC 桩。它同普通预应力混凝土管桩一样，亦 是由混凝土、钢筋骨架及端头板组成，不 同处在于钢筋骨架中除了有预应力钢筋外 ，还加入一定数量的非预应力钢筋，形成 一种新型的混合配筋的骨架，配筋率高， 为普通管桩的1.5～2倍。按非预应力钢筋 和预应力钢筋的直径数量分有多种类别、 型号，我们可以根据实际工程需要，选择 相匹配的混合配筋预应力混凝土管桩。

上下节采用不同类型的管桩


。
对建筑工程低承台桩， 当上部或中部存在软土 、可液化土、湿陷性黄 土、人工填土等欠固结 土时，可以根据水平荷 载作用效应，采用分段 组合桩形式，以节省工 程造价
拱桥桩基工程基础
3 湖泊护岸工程

水利部洞庭湖护岸工程某加固段， 设计采用抗滑桩和水泥土搅拌桩复合 地基抗滑体。抗滑桩设计采用PHC桩， 直径600mm，桩长35m，水泥土搅拌桩 长20m。经专家论证，考虑稳定性控制 时，管桩水平承载力以抗弯承载力为 控制条件，调整抗滑桩设计为直径 500mm PRC桩，设计试验段约2km，管 桩使用量约14万米，每米节省造价40 元，光试验段就节约造价560万元
（3）延性与耗能性能 三种桩型试件的滞回曲线形状均不够饱满，呈 捏拢形（两根管桩的滞回曲线较扁平），延性系数均 小于3，耗能系数均小于1， 因此表明抗震性能都不是 非常理想。在极限荷载前，每级荷载下的滞回环重合 良好，试件刚度退化不明显；当荷载加到极限荷载后， 每级荷载下的滞回环不再重合，承载力退化明显。 混合配筋管桩的延性系数和实心方桩相比较为 接近，而且其数值超过了PHC管桩的20%左右；另外， 混合配筋管桩的耗能系数也超出了PHC管桩近30%左右， 说明PHC管桩的延性性能得到了较大地改善，且与实心 方桩的延性性能相近。
二混凝土混合配筋管桩、PHC管桩、实 心方桩抗震性能的试验研究
建华管桩委托同济大学，对混凝土混合配 筋管桩、PHC管桩、和预制混凝土实心方桩三 种桩型进行水平低周反复加载的对比试验，选 取有代表性的部位，通过精细的试验量测设计， 在整个试验过程中观测裂缝变化情况、混凝土 和钢筋的应变变化，并绘制出反映桩在循环荷 载作用下荷载与变形关系的滞回曲线及骨架曲 线，为确定预应力混凝土管桩的水平抗震性能 提供试验基础。
护堤坝桩的端部
在桩坝的施工现场
建成的桩坝试验段（A）
在黄河激流中的桩坝
产生的效益

50m坝长试验工程修建后（用桩900m ），即对郑州95滩供水机井起到了很 好的保护作用，保证了3眼机井及其附 属管线在2008、2009和2010年的正常 生产和运行，产生了500余万元效益； 试验工程在一定程度上阻止延缓了河 水对郑州95滩冲蚀，对保护滩地、稳 定河势产生了一定的社会效益和防洪 效益
6 结论
PRC桩与PHC桩相比，它的性能明显提高； 抗裂弯矩提高了10 ～ 20%；极限弯矩和设计 弯矩提高30 ～ 50%；桩身强度提供的竖向承 载力提高了10 ～20%；在标准试验条件下， 延性增加8%～30%；裂缝宽度：在工作条件下 裂缝宽度减少50%，为管桩受弯、受拉时的裂 缝宽度控制、耐久性设计提供了技术条件。 破坏形式为塑性破坏；而普通管桩延性稍差， 破坏形式为脆性破坏，具有突然性和不可预 见性。 PRC桩开发四年来，在各类建筑基础工程实践 中，得到了成功地应用。
一 前言


预应力高强混凝土桩，无论管桩还是离心方桩， 桩身强度都很高，但由于预应力混凝土桩抗弯性 能差，破坏形式呈脆性破坏，延性差，当桩出现 开裂后，裂缝迅速蔓延，受拉区钢筋很快进入屈 服和颈缩直至断裂，而且具有极限弯矩和开裂弯 矩相差不大等缺点。由于桩抗水平承载力不足， 因此，在在抗震设防烈度不大于8度的地区抗震 建筑的基础施工中，在基坑工程、边坡稳定工程、 护岸工程，软土地区建筑桩基中的应用受到限制 因此，需要开发适应要求的新型桩。
2
试验破坏情况
实心方桩水平位移幅值 60mm南侧混凝土破坏情况
PHC管桩水平位移幅值 80mm东侧混凝土破坏情况
混合配筋管桩水平位移幅值 95mm东侧混凝土破坏情况
实心方桩在保持80mm峰值位移时，负向峰值荷载随循环次
数增多而大幅降低，刚度明显退化，试验结束。 PHC管桩在保持70mm峰值位移时，正向峰值荷载随循环 次数增多而开始大幅下降，一侧混凝土已压碎；而在保持 80mm峰值位移时，另一侧混凝土突然压碎，试验结束。
混合配筋预应力混凝土管桩 (PRC桩)
Prestressed Reinforced Pile (PRC Pile)
建华管桩集团
廖振中
2013年03月
题要
一 前言 二 结构 三 应用 1黄河的护堤工程 2建筑工程基础 3湖泊的护岸工程 4作构筑物的立柱用 5用于深基坑工程支护结构 四 小结
Dp
Dp
2—2
3—3
图集号 图名
管桩配筋图
04YG102 13
页
三 应用
1在黄河护堤郑州段建成移动式不抢险潜坝

护堤坝桩设计成两层保护层：桩坝第一 保护层设计桩长为15m,是在当水流量为 1000m3/s以下时，水从桩与桩间间隙流出， 起到缓冲保护河堤的作用；当水流量增大 到超过1000m3/s 时，就从桩坝上部漫出； 流到第二保护层，第二层“桩坝”桩长为 24m，控制流量为4000m3/s，水亦是从桩与 桩间间隙流出，当流量超过4000m3/s时，从 水桩坝上部漫出，保证洪水的顺畅流动， 缓解河水对堤坝的冲刷。试验段设计的是 第一保护层。
速修建的临时导流工程, 可修筑垂直护岸或码
头，还可在城市高层建筑基坑开挖施工中，代 替钢筋混凝土灌注桩或钢桩进行基坑开挖支护 ，并可回收重复利用。 该项目荣获2011年黄委会科技进步一等奖 获2012年水利部大禹科技进步二等奖
2 建筑工程基础
在抗震设防烈度8度或者接近8度边缘的地区 的基础工程中采用抗震性能比较好的PRC桩 ，对抗震要求较高桥梁基础经过核算也得到 了应用。采用与PHC桩联合使用，形成上下 组合桩，较好解决管桩抗弯、水平承载力不 足的问题 对完全采用PHC桩可能不适用的工程，可采 用上部PRC桩、下部PHC桩；或者，依据计算 结果，按不同深度上下混合配置，以满足不 同深度位置水平荷载的作用效应要求




“桩坝＂是为大河堤坝的外围设置保护层 ，即由预制桩组成的缓冲层，减少对大河 堤坝的冲击。对护坝桩的要求是： （1）要承受较大的抗弯力和抗剪力，危险 断面处的抗弯力达300-500kN； （2）要可将桩沉入和拔出，即桩上必须有 预应力钢筋，能承受桩自重的应力设计； （3）要有较好的稳固性，即桩在泥沙中位 置的稳定性，桩截面不宜小于500mm,当然 可考虑连系梁架构。
二 结构
预应力钢筋1 、非预应力钢筋2，螺旋筋3 、混凝土4
非预应力钢筋采用扇形轴对称配置
混合配筋预应力混凝土管桩图集
1
某某某 某某某
2
1
桩套箍
ห้องสมุดไป่ตู้
螺旋箍筋＠50
螺旋箍筋＠100
螺旋箍筋＠50
D
对 校
制
图
1
某某某 某某某
2 L1 L2
预应力钢筋 （HRB400钢筋）
1 L1
端板
核
审
设
计
L
管桩配筋图


成果已在黄河下游巩义黄河滩区豫联供水工 程和菏泽黄河河道整治工程2处推广应用3km（ 用桩8万米），洞庭湖安澧垸松滋河软基堤段 7+600～8+100 和13+400～13+800堤坡抗滑加 固设计推广应用1.1km （用桩10万米）

该独特设计坝型是可以多年重复使用的，非
常适用于旨在调整畸形河势、工程抢险而需快
黄河需要护堤桩


我们为什么要研发混合配筋制预应力混凝 土管桩？黄河是中国的母亲河，她孕育中华灿 烂的千年文明，但她也带来了灾难，千百年来 ，流经黄土高坡的滚滚河水带来大量泥沙，在 中下游淤积。在河南段，大约河床每年要升高 8～12cm,郑州段花园口河床比市区高5～7m,开 封段已高10多m。 由于泥沙的淤积，黄河的最大特点是不停 的改道，东边河床高了流西边，西边河床高了 流东边，频频改道。现在要控制流向，减少对 堤岸的冲击 ，就提出了＂桩坝＂的新概念。
加 载 设 备
混合配筋管桩
PHC管桩
实心方桩
试验加载程序采用荷载控制和位移控制两种方法。
1 对比试验
试验中观测到的试件损伤发展历程大致如下: (1)、当水平荷载小于开裂荷载时，试件水平力与位移呈线性关系。 (2)、随着荷载的增大，混凝土裂缝开始出现，此时裂缝宽度一般 在 0.02mm以内。 (3)、荷载继续增大： 1）实心方桩中纵向受拉钢筋开始屈服，接着受压侧混凝土 保护层开始压碎、剥落，继而纵向受压钢筋压屈，试验结束； 2）PHC管桩中受压侧混凝土保护层开始压碎、剥落，纵向受 拉钢筋（预应力钢筋）逐渐达到屈服强度，直至最后断裂，试验 结束； 3）混合配筋管桩中受压侧混凝土保护层开始压碎、剥落， 纵向受拉钢筋（预应力和非预应力钢筋）逐渐达到屈服强度，直 至最后预应力钢筋断裂，非预应力钢筋压屈，试验结束。
3 试验比较与分析
三种桩型相关参数比较
参数 桩型 规格 mm 配筋 规格 EI 10 KN. m2
3
纵筋 配筋 率