PRC预制管桩jdPPT演示课件(PPT 88页)

1、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1第1页，共88页。 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2第2页，共88页。I、项目背景与研究目的3第3页，共88页。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4第4页，共88页。5第5页，共88页。6第6页，共88页。日本设计桩基工程对地下室侧壁承担水平荷载的规定 侧壁土的

2、标贯地下室层数N=4 N=20 125%70% 250%100% 375% 4100%7第7页，共88页。 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。8第8页，共88页。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 。9第9页，共88页。非筏板基础，管桩长细比较大，地基稳定性差，选型不合理。10第10页，共88页。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！11第11

3、页，共88页。12第12页，共88页。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13第13页，共88页。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14第14页，共88页。 （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15第15页，共88页。（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

4、性16第16页，共88页。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） 17第17页，共88页。（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18第18页，共88页。（引自：王重） 日本研制的变节AG桩，用于提高桩侧阻力19第19页，共88页。 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20第20页，共88页。II、主要研究内容与工作成果21第21页，共88页。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22第22页，共88页。

5、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23第23页，共88页。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24第24页，共88页。III、 PRC桩试验研究25第25页，共88页。1.混

6、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。 26第26页，共88页。混合配筋钢筋笼成品27第27页，共88页。 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。 28第28页，共88页。 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29第29页，共88页。规格型号

7、样品钢筋PRC- 500*1210.7（1）10.7*12+12*8PRC- 500*1210.7（2）10.7*12+12*8PRC- 500*1410.7（1）10.7*14+12*8PRC- 500*1410.7（2）10.7*14+12*8PRC- 500*1610.7（1）10.7*16+12*8PRC- 500*1610.7（2）10.7*16+12*8PRC- 600*1610.7（1）10.7*16+12*8PRC- 600*1610.7（2）10.7*16+12*8PRC- 600*1810.7（1）10.7*18+12*10PRC- 600*1810.7（2）10.7*18

8、+12*10PC 600*1610.710.7*16PC 500*1610.710.7*16试件型号与配筋表新型混合配筋预应力管桩试件设计30第30页，共88页。新型混合配筋预应力管桩试件设计31第31页，共88页。32第32页，共88页。管桩抗弯试验加载示意图3.PRC桩试验方案33第33页，共88页。34第34页，共88页。 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。35第35页，共88页。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

9、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36第36页，共88页。4、试验过程及现象分析 37第37页，共88页。管桩试验过程及现象分析38第38页，共88页。PRC管桩和普通预应力管桩试验结果比较表 管桩试验结果分析裂缝条数破坏时裂 缝宽度破坏形态破坏荷载跨中挠度 PRC- 160.65mm受拉钢筋屈服、受压区混凝土压碎630kN 41mm PC 81.3mm预应力钢筋拉断550kN34mm

10、39第39页，共88页。管桩试验结果分析 PRC-600桩 PC600桩荷载-跨中挠度曲线比较40第40页，共88页。荷载-跨中挠度曲线比较管桩试验结果分析PC- 500PC 600PRC-II 60041第41页，共88页。管桩截面应变 管桩试验结果分析42第42页，共88页。 PC600桩 PRC-600桩 PRC-600桩荷载-挠度曲线比较43第43页，共88页。5、试验结果比较 试件编号开裂荷载（kN） 极限荷载（kN）最大挠度值(mm)PRC- 500*1210.7（1） 185.6353.941.5PRC- 500*1210.7（2） 185.6392.542.0PRC- 500*

11、1410.7（1） 233.1421.234.1PRC- 500*1410.7（2） 233.1430.832.0PRC- 500*1610.7（1） 233.1430.832.0PRC- 500*1610.7（2） 223.5517.834.0PRC- 600*1610.7（1）322.9609.137.5PRC- 600*1610.7（2）322.9609.139.5PRC- 600*1810.7（1） 341.1580.0 30.0PRC- 600*1810.7（2）330.4660.442.7PC 500*1610.7227.4367.432.6PC 600*1610.7307.852

12、9.134.444第44页，共88页。、理论研究与分析45第45页，共88页。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 46第46页，共88页。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，。47第47页，共88页。混凝土的徐变及收缩引起的预应力钢筋拉应力强度损失 48第48页，共88页。 管桩极限抗弯承载力标准值（检验值） 抗弯性能理论研究49第49页，共88页。 管桩抗弯承载力设计值 抗弯性能理论研究50第50页，共88页。规格预应力钢筋非预应力钢筋开裂弯矩极限弯矩标准值弯矩设计值理论值试验值试验/理论理论值试验值试验/理

13、论500*1001610.7219.1365.61210.7812151180.11.19301352.31.172441210.7812151184.21.21301364.41.212441410.7812166224.81.35331402.11.212641410.7812166224.81.35331417.21.262641610.7812180247.71.37356435.71.222801610.7812180232.11.29356489.61.37280600*1101610.7294.9512.31610.7812252309.31.23477588.41.233831

14、610.7812252309.31.23477588.41.233831810.71012269292.81.09528629.31.194221810.71012269315.91.17528621.91.18422 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51第51页，共88页。52第52页，共88页。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53第53页，共88页。 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

15、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54第54页，共88页。55第55页，共88页。管桩编号理论计算公式1理论计算公式2公式1/公式2PRC-I 400B95164.3167.1 0.98PRC-I 400D95179.9183.1 0.98PRC-I 500AB100242.3236.6 1.02PRC-I 500B100248.5242.8 1.02PRC-I 500C100254.7248.9 1.02PRC-I 500D100266.6260.8 1.02PRC-I 600AB110327.4313.9 1.04PRC-I 6

16、00B110333.6320.0 1.04PRC-I 600C110339.8326.0 1.04PRC-I 600D110357.6343.4 1.04PRC-I 700AB110420.2392.9 1.07PRC-I 700B110433.1405.3 1.07PRC-I 700C110445.3417.1 1.07PRC-I 700D110478.9449.4 1.06PRC-I 800B110506.9466.8 1.08PRC-I 800C110518.1477.5 1.08抗剪承载力理论计算结果比较抗剪性能理论研究56第56页，共88页。日本管桩规范抗剪承载力计算公式：水平承载管

17、桩达到抗弯承载力时的剪力实验值57第57页，共88页。 构件型号日本公式Q(N)）实验值Vt等效矩形Vu1（2-20）规范等效Vu2（2-21）Vt/QVt/Vu1PRC 500*1210.7 （1）3396371855702263052218670.550.82PRC 500*1210.7（2）3396371962602263052218670.580.87PRC 500*1410.7（1）3791972298502385402338620.610.96PRC 500*1410.7（2）3600742105952325362279760.580.91PRC 500*1610.7（1）3600

18、742255152325362279760.630.97PRC 500*1610.7（2）3791972589102385402338620.681.09PC 500*1610.73791971882752385402338620.50.79理论公式计算值及与试验比较58第58页，共88页。构件型号日本公式 Q(N)）实验值Vt等效矩形Vu1（2-20）规范等效Vu2（2-21）Vt/QVt/Vu1 PRC 600*1610.7 （1）5307083422003134683014110.641.09 PRC 600*1610.7（2）5307083302003134683014110.621.

19、05 PRC 600*1810.7（1）5084333192603070972952850.631.04 PRC 600*1810.7（2）5084333192603070972952850.631.04 PC 600*1610.75084332772503070972952850.550.959第59页，共88页。 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60第60页，共88页。抗剪性能理论研究61第61页，共88页。 推导

20、理论方法3、桩身材料竖向承载力理论研究 管桩规范方法62第62页，共88页。计算结果比较管桩编号管桩规范公式1理论推导公式2公式1/公式2PRC-I 400B9521001859 1.13PRC-I 400C9521001664 1.26PRC-I 500AB10029002740 1.06PRC-I 500B10029002703 1.07PRC-I 500C10029002667 1.08PRC-I 500D10029002428 1.19PRC-I 600AB11039003695 1.05PRC-I 600B11039003658 1.06PRC-I 600C11039003622 1

21、.07PRC-I 600D11039003303 1.18PRC-I 700AB11047004472 1.05PRC-I 700B11047004398 1.07PRC-I 700C11047004326 1.08PRC-I 700D11047003821 1.23PRC-I 800B11055005176 1.06PRC-I 800C11055005103 1.08桩身竖向承载力理论研究平均1.163第63页，共88页。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64第64页，共88页。（2）管桩挠度有限元计算分析65第65页，共88页。（3）管桩挠度理论

22、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 66第66页，共88页。PRC- 600*1610.7型桩的荷载-挠度曲线图 67第67页，共88页。PRC- 600*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图 68第68页，共88页。PRC- 700*1810.7型桩的荷载-挠度曲线图 69第69页，共88页。、主要性能指标及经济效益分析70第70页，共88页。抗裂弯矩 与先张法预应力混凝土管桩（GB13476-）相比提高5% 10%。71第71页，共88页。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%。72第72页，共88页。桩身强

23、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%。73第73页，共88页。标准试验条件下延性 比传统PC桩增加8%30%。管桩编号挠度（mm） 荷载（kN）试验值开裂挠度开裂荷载破坏挠度破坏荷载PRC-500AB1007.6185.644392.5PRC-500B1006.9233.132430.8PRC-500C1008.5233.534517.8PRC-600AB1108.4322.937609.1PRC-600B1109.0330.446.7660.4 PC6009.0307.834.4529.1 PC5008227.432.6367.474第74页，共88页。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。75第75页，共88页。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