PRC预制管桩jd课件

混合配筋预应力混凝土管桩（PRC）试验研究

2010年10月PRC预制管桩jd

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PRC预制管桩jdI、项目背景与研究目的PRC预制管桩jd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PRC预制管桩jdPRC预制管桩jdPRC预制管桩jd日本设计桩基工程对地下室侧壁承担水平荷载的规定

侧壁土的标贯地下室层数N=4N=20125%70%250%100%375%4100%PRC预制管桩jd

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。PRC预制管桩jd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。PRC预制管桩jd非筏板基础，管桩长细比较大，地基稳定性差，选型不合理。PRC预制管桩jd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！PRC预制管桩jdPRC预制管桩jd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PRC预制管桩jd2、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PRC预制管桩jd

（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PRC预制管桩jd（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PRC预制管桩jd√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）PRC预制管桩jd（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PRC预制管桩jd（引自：王重）

√日本研制的变节AG桩，用于提高桩侧阻力PRC预制管桩jd

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PRC预制管桩jdII、主要研究内容与工作成果PRC预制管桩jd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PRC预制管桩jd1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PRC预制管桩jd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PRC预制管桩jdIII、

PRC桩试验研究PRC预制管桩jd1.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。

PRC预制管桩jd混合配筋钢筋笼成品PRC预制管桩jd

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。

PRC预制管桩jd

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PRC预制管桩jd规格型号样品钢筋PRC-Ⅱ500*12ф10.7（1）ф10.7*12+ф12*8PRC-Ⅱ500*12ф10.7（2）ф10.7*12+ф12*8PRC-Ⅱ500*14ф10.7（1）ф10.7*14+ф12*8PRC-Ⅱ500*14ф10.7（2）ф10.7*14+ф12*8PRC-Ⅱ500*16ф10.7（1）ф10.7*16+ф12*8PRC-Ⅱ500*16ф10.7（2）ф10.7*16+ф12*8PRC-Ⅱ600*16ф10.7（1）ф10.7*16+ф12*8PRC-Ⅱ600*16ф10.7（2）ф10.7*16+ф12*8PRC-Ⅱ600*18ф10.7（1）ф10.7*18+ф12*10PRC-Ⅱ600*18ф10.7（2）ф10.7*18+ф12*10PC600*16ф10.7ф10.7*16PC500*16ф10.7ф10.7*16试件型号与配筋表新型混合配筋预应力管桩试件设计PRC预制管桩jd新型混合配筋预应力管桩试件设计PRC预制管桩jdPRC预制管桩jd管桩抗弯试验加载示意图3.PRC桩试验方案PRC预制管桩jdPRC预制管桩jd

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。PRC预制管桩jd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PRC预制管桩jd4、试验过程及现象分析

PRC预制管桩jd管桩试验过程及现象分析PRC预制管桩jdPRC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-Ⅱ

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550kN34mmPRC预制管桩jd管桩试验结果分析

PRC-Ⅱ600桩

PC600桩荷载-跨中挠度曲线比较PRC预制管桩jd荷载-跨中挠度曲线比较管桩试验结果分析PC-Ⅱ500PC600PRC-II600PRC预制管桩jd管桩截面应变管桩试验结果分析PRC预制管桩jd

PC600桩

PRC-Ⅱ600桩

PRC-Ⅱ600桩荷载-挠度曲线比较PRC预制管桩jd5、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-Ⅱ500*12ф10.7（1）185.6353.941.5PRC-Ⅱ500*12ф10.7（2）185.6392.542.0PRC-Ⅱ500*14ф10.7（1）233.1421.234.1PRC-Ⅱ500*14ф10.7（2）233.1430.832.0PRC-Ⅱ500*16ф10.7（1）233.1430.832.0PRC-Ⅱ500*16ф10.7（2）223.5517.834.0PRC-Ⅱ600*16ф10.7（1）322.9609.137.5PRC-Ⅱ600*16ф10.7（2）322.9609.139.5PRC-Ⅱ600*18ф10.7（1）341.1580.030.0PRC-Ⅱ600*18ф10.7（2）330.4660.442.7PC500*16ф10.7227.4367.432.6PC600*16ф10.7307.8529.134.4PRC预制管桩jdⅣ、理论研究与分析PRC预制管桩jd1、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

PRC预制管桩jd其中，预应力损失计算

①预应力钢筋因松弛引起的的拉应力强度损失，。PRC预制管桩jd②混凝土的徐变及收缩引起的预应力钢筋拉应力强度损失

PRC预制管桩jd

管桩极限抗弯承载力标准值（检验值）

抗弯性能理论研究PRC预制管桩jd●

管桩抗弯承载力设计值

抗弯性能理论研究PRC预制管桩jd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/理论500*10016Φ10.7—

219.1

365.6

12Φ10.78Φ12151180.11.19301352.31.1724412Φ10.78Φ12151184.21.21301364.41.2124414Φ10.78Φ12166224.81.35331402.11.2126414Φ10.78Φ12166224.81.35331417.21.2626416Φ10.78Φ12180247.71.37356435.71.2228016Φ10.78Φ12180232.11.29356489.61.37280600*11016Φ10.7—

294.9

512.3

16Φ10.78Φ12252309.31.23477588.41.2338316Φ10.78Φ12252309.31.23477588.41.2338318Φ10.710Φ12269292.81.09528629.31.1942218Φ10.710Φ12269315.91.17528621.91.18422●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PRC预制管桩jdPRC预制管桩jd2、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PRC预制管桩jd●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PRC预制管桩jdPRC预制管桩jd管桩编号理论计算公式1理论计算公式2公式1/公式2PRC-I400B95164.3167.10.98PRC-I400D95179.9183.10.98PRC-I500AB100242.3236.61.02PRC-I500B100248.5242.81.02PRC-I500C100254.7248.91.02PRC-I500D100266.6260.81.02PRC-I600AB110327.4313.91.04PRC-I600B110333.6320.01.04PRC-I600C110339.8326.01.04PRC-I600D110357.6343.41.04PRC-I700AB110420.2392.91.07PRC-I700B110433.1405.31.07PRC-I700C110445.3417.11.07PRC-I700D110478.9449.41.06PRC-I800B110506.9466.81.08PRC-I800C110518.1477.51.08抗剪承载力理论计算结果比较抗剪性能理论研究PRC预制管桩jd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PRC预制管桩jd

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/Vu1PRC500*12ф10.7（1）3396371855702263052218670.550.82PRC500*12ф10.7（2）3396371962602263052218670.580.87PRC500*14ф10.7（1）3791972298502385402338620.610.96PRC500*14ф10.7（2）3600742105952325362279760.580.91PRC500*16ф10.7（1）3600742255152325362279760.630.97PRC500*16ф10.7（2）3791972589102385402338620.681.09PC500*16ф10.73791971882752385402338620.50.79理论公式计算值及与试验比较PRC预制管桩jd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/Vu1PRC600*16ф10.7（1）5307083422003134683014110.641.09PRC600*16ф10.7（2）5307083302003134683014110.621.05PRC600*18ф10.7（1）5084333192603070972952850.631.04PRC600*18ф10.7（2）5084333192603070972952850.631.04PC600*16ф10.75084332772503070972952850.550.9PRC预制管桩jd●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PRC预制管桩jd抗剪性能理论研究PRC预制管桩jd●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PRC预制管桩jd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-I400B95210018591.13PRC-I400C95210016641.26PRC-I500AB100290027401.06PRC-I500B100290027031.07PRC-I500C100290026671.08PRC-I500D100290024281.19PRC-I600AB110390036951.05PRC-I600B110390036581.06PRC-I600C110390036221.07PRC-I600D110390033031.18PRC-I700AB110470044721.05PRC-I700B110470043981.07PRC-I700C110470043261.08PRC-I700D110470038211.23PRC-I800B110550051761.06PRC-I800C110550051031.08桩身竖向承载力理论研究平均1.1PRC预制管桩jd4、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PRC预制管桩jd（2）管桩挠度有限元计算分析PRC预制管桩jd（3）管桩挠度理论计算、有限元计算和试验结果比较PRC-Ⅱ500*12ф10.7型桩的荷载-挠度曲线图

PRC预制管桩jdPRC-Ⅱ600*16ф10.7型桩的荷载-挠度曲线图

PRC预制管桩jdPRC-Ⅱ600*18ф10.7型桩的荷载-挠度曲线图

PRC预制管桩jdPRC-Ⅱ700*18ф10.7型桩的荷载-挠度曲线图

PRC预制管桩jdⅤ、主要性能指标及经济效益分析PRC预制管桩jd抗裂弯矩

与《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-）相比提高5%～

10%。PRC预制管桩jd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%。PRC预制管桩jd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10~20%。PRC预制管桩jd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-Ⅱ500AB1007.6185.644392.5PRC-Ⅱ500B1006.9233.132430.8PRC-Ⅱ500C1008.5233.534517.8PRC-Ⅱ600AB1108.4322.937609.1PRC-Ⅱ600B1109.0330.446.7660.4PC6009.0307.834.4529.1PC5008227.432.6367.4PRC预制管桩jd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