《PRC預(yù)制管樁》PPT課件.ppt

混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PRC）試驗(yàn)研究 鄭州大學(xué) 河南建華管樁有限公司 2010年10月,項(xiàng)目背景與研究目的 主要研究?jī)?nèi)容及工作成果 PRC樁試驗(yàn)研究 理論研究與分析 PRC樁性能指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)效效益分析 研究結(jié)論與展望,報(bào)告內(nèi)容,工作背景,給管樁技術(shù)蒙上陰影，引發(fā)全國(guó)范圍的大討論 現(xiàn)行管樁適用條件與樁基設(shè)計(jì)問(wèn)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(jì)樁基工程對(duì)地下室側(cè)壁承擔(dān)水平荷載的規(guī)定,日本設(shè)計(jì)規(guī)定表明： 建筑物樁基需要一定的水平承載力，以承擔(dān)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(dān)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(jì)責(zé)任問(wèn)題 較厚軟土工程采用管樁基礎(chǔ)，應(yīng)通過(guò)各種工況與地基工作條件下的穩(wěn)定性驗(yàn)算，選擇合適的管樁型號(hào) 。,非筏板基礎(chǔ)，管樁長(zhǎng)細(xì)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(hào)過(guò)于節(jié)??！,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范責(zé)任與設(shè)計(jì)責(zé)任問(wèn)題 沒(méi)有一部法律規(guī)定，按照國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，就可以不承擔(dān)法律約束下的技術(shù)責(zé)任。 社會(huì)責(zé)任、省錢有度、科學(xué)選樁,2、預(yù)應(yīng)力管樁市場(chǎng)與技術(shù)進(jìn)步的需要 傳統(tǒng)管樁通過(guò)對(duì)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(xué)寧波理工學(xué)院方鵬飛）, 國(guó)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(jiǎn)稱SPHC樁）,（引自：王重）, 日本研發(fā)出擴(kuò)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(jì)者更多的選擇 工程科技工作者共同的責(zé)任,3、研究目的,編制標(biāo)準(zhǔn)圖集、推廣使用,研究工作思路,新型管樁項(xiàng)目立項(xiàng),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(yàn)研究,抗彎性能,抗彎剛度,抗壓性能,抗剪性能,1 進(jìn)行了12組混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎性能試驗(yàn)； 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(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式，進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)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(jì)算公式，進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)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(jì)計(jì)算公式，并進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算分析； 提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎剛度計(jì)算公式，給出了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的撓度實(shí)測(cè)值，供工程參考使用； 編制出河南省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)：混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁標(biāo)準(zhǔn)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(duì)稱配筋和扇形截面對(duì)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(tái)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(fù)合地基工程。,試驗(yàn)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(duì)稱配置。,2.PRC樁試件設(shè)計(jì),試件型號(hào)與配筋表,新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計(jì),新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計(jì),管樁抗彎試驗(yàn)加載示意圖,3.PRC樁試驗(yàn)方案,試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容,開裂荷載和極限荷載 ； 各級(jí)荷載作用下的裂縫寬度及開展情況 ； 各級(jí)荷載作用下的撓度變形 ； 各級(jí)荷載作用下混凝土應(yīng)變。,按理論抗裂彎矩的20%的級(jí)差加載至抗裂彎矩的80%； 按抗裂彎矩的10%的級(jí)差加載至抗裂彎矩的100%。觀察是否有裂縫出現(xiàn)，并測(cè)定和記錄裂縫寬度。如果在抗裂彎矩達(dá)100%時(shí)未出現(xiàn)裂縫，則按抗裂彎矩的5%的級(jí)差加載至裂縫出現(xiàn)。 按極限彎矩5%的級(jí)差繼續(xù)加荷載直至試驗(yàn)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(biāo)志試驗(yàn)樁已經(jīng)破壞，停止試驗(yàn)。,試驗(yàn)加載步驟,4、試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象分析,管樁試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象分析,PRC管樁和普通預(yù)應(yīng)力管樁試驗(yàn)結(jié)果比較表,管樁試驗(yàn)結(jié)果分析,管樁試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果分析,管樁截面應(yīng)變,管樁試驗(yàn)結(jié)果分析,PC600樁,PRC-600樁,PRC-600樁,荷載-撓度曲線比較,5、試驗(yàn)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(jì)算 預(yù)應(yīng)力鋼筋因松弛引起的的拉應(yīng)力強(qiáng)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(qiáng)度損失, 管樁極限抗彎承載力標(biāo)準(zhǔn)值（檢驗(yàn)值）,抗彎性能理論研究, 管樁抗彎承載力設(shè)計(jì)值,抗彎性能理論研究, 理論計(jì)算值和試驗(yàn)值比較,【試驗(yàn)/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(jì)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(jì)算2：規(guī)范等效截面法,將環(huán)形截面按二個(gè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-）有關(guān)規(guī)定計(jì)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(jì)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(jì)算公式：,水平承載管樁達(dá)到抗彎承載力時(shí)的剪力實(shí)驗(yàn)值,理論公式計(jì)算值及與試驗(yàn)比較, 斜裂剪力理論計(jì)算方法,將環(huán)形截面按二個(gè)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(jì)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(qiáng)度取樁身混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。,抗剪性能理論研究,抗剪性能理論研究, 推導(dǎo)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(jì)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(yàn)結(jié)果和理論分析,（1）管樁短期抗彎剛度理論計(jì)算規(guī)范公式,（2）管樁撓度有限元計(jì)算分析,（3）管樁撓度理論計(jì)算、有限元計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果比較,PRC-500*1210.7型樁的荷載-撓度曲線圖,PRC- 600*1610.7型樁的荷載-撓度曲線圖,PRC- 600*1810.7型樁的荷載-撓度曲線圖,PRC- 700*1810.7型樁的荷載-撓度曲線圖,、主要性能指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)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(jì)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(qiáng)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1020%。,標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)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(shí)的裂縫寬度控制，即耐久性控制設(shè)計(jì)問(wèn)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(wèn)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(hù)結(jié)構(gòu),應(yīng)用于雙排樁-錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)體系,洞庭湖護(hù)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(guò)對(duì)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(dāng)，可根據(jù)工程設(shè)計(jì)條件與施工要求單獨(dú)使用，也可與其他型號(hào)的預(yù)應(yīng)力管樁混合使用，具有較好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。,3）本項(xiàng)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的