《PRC预制管桩》PPT课件.ppt

混合配筋预应力混凝土管桩（PRC）试验研究 郑州大学 河南建华管桩有限公司 2010年10月,项目背景与研究目的 主要研究内容及工作成果 PRC桩试验研究 理论研究与分析 PRC桩性能指标与经济效效益分析 研究结论与展望,报告内容,工作背景,给管桩技术蒙上阴影，引发全国范围的大讨论 现行管桩适用条件与桩基设计问题 采用管桩基础的高层建筑应该具有足够的基础埋深；,1、上海莲花河畔景苑楼房倒塌事件后 果及带给我们的启示,日本设计桩基工程对地下室侧壁承担水平荷载的规定,日本设计规定表明： 建筑物桩基需要一定的水平承载力，以承担建筑物水平荷载的作用； 在一定条件下，除桩基外，建筑物地下室侧壁土体也可以承担建筑物部分或全部的水平荷载。,临近建筑物施工安全与设计责任问题 较厚软土工程采用管桩基础，应通过各种工况与地基工作条件下的稳定性验算，选择合适的管桩型号 。,非筏板基础，管桩长细比较大，地基稳定性差，选型不合理。,靠近基坑一侧产生弯剪破坏，外侧发生管桩拉断破坏或芯桩拔出破坏，管桩型号过于节省！,技术标准、规范责任与设计责任问题 没有一部法律规定，按照国家技术标准进行工程设计，就可以不承担法律约束下的技术责任。 社会责任、省钱有度、科学选桩,2、预应力管桩市场与技术进步的需要 传统管桩通过对钢棒均匀施加预应力形成预应力混凝土构件，主要用于竖向承载。 抗弯承载力不足、脆性、抗裂性能差，不能用于边坡、基坑等水平承载，及欠固结土采用桩基的情况。,工作背景,（引自：王重）,日本钢管混凝土管桩ACCS 桩，桩水平承载力大为提高,（引自：浙江大学宁波理工学院方鹏飞）, 国内开发的带横隔管桩，提高抗弯能力、延性,中交三航局宁波分公司研制的先张法钢绞线预应力混凝土管桩（简称SPHC桩）,（引自：王重）, 日本研发出扩端预应力混凝土管桩，以提高桩端承载力,（引自：王重）,日本研制的变节AG桩，用于提高桩侧阻力,增加品种，给用户、设计者更多的选择 工程科技工作者共同的责任,3、研究目的,编制标准图集、推广使用,研究工作思路,新型管桩项目立项,新型预制混凝土管桩理论研究与分析,新型混合配筋管桩试验研究,抗弯性能,抗弯刚度,抗压性能,抗剪性能,1 进行了12组混合配筋预应力管桩抗弯性能试验； 2 提出了混合配筋预应力管桩抗裂弯矩、抗弯承载力标准值和设计值的计算公式，进行了相应的计算分析； 提出了混合配筋预应力管桩抗剪承载力及抗裂剪力的计算公式，进行了相应的计算分析；,主要工作内容,主要工作内容,提出了混合配筋预应力管桩桩身材料竖向承载力设计计算公式，并进行了相应的计算分析； 提出了混合配筋预应力管桩抗弯刚度计算公式，给出了标准试验条件下的挠度实测值，供工程参考使用； 编制出河南省工程建设地方标准：混合配筋预应力混凝土管桩标准图集。,主要工作内容,1.混合配筋预应力管桩-PRC桩概念的提出,在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋，形成一种新型混合配筋预应力管桩PRC桩。其中，非预应力钢筋采用全截面对称配筋和扇形截面对称配筋。,混合配筋钢筋笼成品,与传统预应力管桩相比，PRC桩水平承载力有所提高，变形性能得到改善，适用于一般工业与民用建筑的低承台桩基础，也可用于基坑、边坡、堤岸、及软土地区的桩基、刚性桩复合地基工程。,试验所用试件共12根，D=500mm和D=600mm两种直径。非预应力钢筋采用扇形轴对称配置。,2.PRC桩试件设计,试件型号与配筋表,新型混合配筋预应力管桩试件设计,新型混合配筋预应力管桩试件设计,管桩抗弯试验加载示意图,3.PRC桩试验方案,试验测试内容,开裂荷载和极限荷载 ； 各级荷载作用下的裂缝宽度及开展情况 ； 各级荷载作用下的挠度变形 ； 各级荷载作用下混凝土应变。,按理论抗裂弯矩的20%的级差加载至抗裂弯矩的80%； 按抗裂弯矩的10%的级差加载至抗裂弯矩的100%。观察是否有裂缝出现，并测定和记录裂缝宽度。如果在抗裂弯矩达100%时未出现裂缝，则按抗裂弯矩的5%的级差加载至裂缝出现。 按极限弯矩5%的级差继续加荷载直至试验桩破坏，具体表现为受拉区预应力钢筋的拉断或受压区混凝土被压碎，标志试验桩已经破坏，停止试验。,试验加载步骤,4、试验过程及现象分析,管桩试验过程及现象分析,PRC管桩和普通预应力管桩试验结果比较表,管桩试验结果分析,管桩试验结果分析,PRC-600桩,PC600桩,荷载-跨中挠度曲线比较,荷载-跨中挠度曲线比较,管桩试验结果分析,管桩截面应变,管桩试验结果分析,PC600桩,PRC-600桩,PRC-600桩,荷载-挠度曲线比较,5、试验结果比较,、理论研究与分析,1、抗弯性能理论研究,混凝土离心工艺系数,混凝土有效预压应力（考虑非预应力筋作用）, 管桩抗裂弯矩,其中，预应力损失计算 预应力钢筋因松弛引起的的拉应力强度损失,，,。,混凝土的徐变及收缩引起的预应力钢筋拉应力强度损失, 管桩极限抗弯承载力标准值（检验值）,抗弯性能理论研究, 管桩抗弯承载力设计值,抗弯性能理论研究, 理论计算值和试验值比较,【试验/理论】平均：开裂弯矩1.25；极限弯矩1.22,抗弯性能理论研究,2、抗剪性能理论研究, 抗剪承载力理论计算方法1：等效矩形截面法,面积和惯性矩相等效, 抗剪承载力理论计算2：规范等效截面法,将环形截面按二个圆形截面（直径分别为管桩外径和管桩内径）等效成矩形截面，按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-）有关规定计算，二者抗力剪力之差即为管桩抗剪承载力。,抗剪性能理论研究,抗剪承载力理论计算结果比较,抗剪性能理论研究,日本管桩规范抗剪承载力计算公式：,水平承载管桩达到抗弯承载力时的剪力实验值,理论公式计算值及与试验比较, 斜裂剪力理论计算方法,将环形截面按二个圆形截面（直径分别为管桩外径和管桩内径）等效成矩形截面计算，忽略箍筋的作用，二者抗力剪力之差即为管桩抗裂剪力。其中混凝土强度取桩身混凝土轴心抗拉强度标准值。,抗剪性能理论研究,抗剪性能理论研究, 推导理论方法,3、桩身材料竖向承载力理论研究, 管桩规范方法,计算结果比较,桩身竖向承载力理论研究,平均 1.1,4、管桩抗弯刚度及挠度试验结果和理论分析,（1）管桩短期抗弯刚度理论计算规范公式,（2）管桩挠度有限元计算分析,（3）管桩挠度理论计算、有限元计算和试验结果比较,PRC-500*1210.7型桩的荷载-挠度曲线图,PRC- 600*1610.7型桩的荷载-挠度曲线图,PRC- 600*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图,PRC- 700*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图,、主要性能指标及经济效益分析,抗裂弯矩 与先张法预应力混凝土管桩（GB13476-）相比提高5% 10%。,弯矩设计值 与先张法预应力混凝土管桩（GB13476-）相比平均提高了28%。,桩身强度提供的竖向抗压承载力 与先张法预应力混凝土管桩（GB13476-）相比，提高了1020%。,标准试验条件下延性 比传统PC桩增加8%30%。,裂缝宽度与耐久性 与先张法预应力混凝土管桩（GB13476-）相比，在工作条件下裂缝宽度减少50%，为解决管桩作为受弯构件、受拉构件时的裂缝宽度控制，即耐久性控制设计问题，提供了条件。,与普通PHC桩联合使用，形成上下组合桩，可以较好解决管桩抗弯即水平承载力不足的问题,上部采用PRC桩下部采用PHC桩（或PC桩）, 中部采用PRC桩上下部采用PHC桩（或PC桩）,PRC桩用于深基坑工程支护结构,应用于双排桩-锚杆支护结构体系,洞庭湖护岸工程采用PRC阻滑桩,也可采用组合阻滑桩，节约投资,、研究结论与展望,1）PRC桩采用混合配筋方式，提高了离心预应力管桩的桩身承载力，提高了管桩延性，通过对裂缝宽度的限制改善了管桩的工程耐久性，为拓宽预应力混凝土管桩在建筑、水利、交通等工程领域的使用范围创造了条件。,2）PRC桩抗弯承载力介于普通PHC与离心钢管混凝土桩（SC管桩）或实芯钢管混凝土桩之间，与“先张法”钢绞线预应力混凝土管桩（SPHC管桩）相当，可根据工程设计条件与施工要求单独使用，也可与其他型号的预应力管桩混合使用，具有较好的技术与经济效益。,3）本项目研究方向着重于混合配筋预应力管桩的截面承载力、工作延性及裂缝宽度的