PRC预制管桩jdPPT演示课件(PPT 88页).pptx
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1、混合配筋预应力混凝土管桩混合配筋预应力混凝土管桩(PRC)试验研究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项目背景与研究目的 主要研究内容及工作成果主要研究内容及工作成果 PRC桩试验研究桩试验研究 理论研究与分析理论研究与分析 PRC桩性能指标与经济效效益分析桩性能指标与经济效效益分析 研究结论与展望研究结论与展望 报告内容报告内容2第2页,共88页。I I、项目背景与研究目的、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现行管
2、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;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 侧壁土的标贯侧壁土的标贯地下室层数地下室层数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: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;平荷
3、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。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,选择合适的与地基工作条件下的稳定性验算,选择合适的管桩型号管桩型号。9第9页,共88页。非筏板基础,管桩长细比较大,非筏板基础,管桩长细比较大,地基稳定性差,选型不合理。地基稳定性差,选型不合理。10第10页,共88页。靠近基坑一
4、侧产生弯剪破坏,外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侧发生管桩拉断破坏或芯桩拔出破坏,管桩型号过于节省!破坏,管桩型号过于节省!11第11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,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。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传统管桩通过对钢棒均匀施加预应力形成预应力混凝
5、土构件,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。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)(引自:王重)日本钢管混凝土管桩日本钢管混凝土管桩ACCS 桩,桩水平承载力大为提高桩,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)(引自:浙江大学宁波理工学院方鹏飞)国内开发的国内开发的带横隔管桩,提高抗弯能力、延性带横隔管桩,提高抗弯能力、延性16第
6、16页,共88页。中交三航局宁波分公司研制的先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(简张法钢绞线预应力混凝土管桩(简称称SPHC桩)桩)17第17页,共88页。(引自:王重)(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)(引自:王重)日本研制的变节日本研制的变节AG桩,用于提高桩侧阻力桩,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工程科技工作者共同的责任3、研究目的、研究目的20第20
7、页,共88页。IIII、主要研究内容与工作成果、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。1 1 进行了进行了1212组混合配筋预应力管桩抗弯性能试验;组混合配筋预应力管桩抗弯性能试验;2 2 提出了混合配筋预应力管桩抗裂弯矩、抗弯承载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,进行了相应的计力标准值和设计值的计算公式,进行了相应的计算分析;算分析;3 3提出了混合配
8、筋预应力管桩抗剪承载力及抗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;裂剪力的计算公式,进行了相应的计算分析;主要工作内容 主要工作内容主要工作内容23第23页,共88页。4 4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,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;并进行了相应的计算分析;5 5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;试验条件下的挠度实测值,供工程参考使用;6 6编制出河南省工程建设地方标准:混
9、合配筋预应力混凝土管桩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。标准图集。主要工作内容24第24页,共88页。III、PRC桩试验研究桩试验研究25第25页,共88页。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成一种新型混合配筋预应力管桩PRCPRC桩。其中,非预应力钢筋桩。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。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混合配筋钢筋笼成品27第27页,共8
10、8页。与传统预应力管桩相比,与传统预应力管桩相比,PRC桩桩水平承载力有所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,也可用于低承台桩基础,也可用于基坑、边坡、堤岸、及软土地区基坑、边坡、堤岸、及软土地区的桩基、的桩基、刚性桩复合地基工程。刚性桩复合地基工程。28第28页,共88页。试验所用试件共试验所用试件共1212根,根,D=500mmD=500mm和和D=600mmD=600mm两两种直径。非预应力钢筋采用扇形轴对称配置。种直径。非预应力钢筋采用扇形轴对称配置。tt2.PRC桩试件设计29第29页,共88
11、页。规格型号样品钢筋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+12*
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。试验测试内容试验测试内容开裂荷载和极限荷载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的挠度变形 ;各级荷载作用下混凝土应变。各级荷载作用下混凝土应变。35第35页,共
13、88页。按理论抗裂弯矩的按理论抗裂弯矩的20%20%的级差加载至抗裂弯矩的的级差加载至抗裂弯矩的80%80%;按抗裂弯矩的按抗裂弯矩的10%10%的级差加载至抗裂弯矩的的级差加载至抗裂弯矩的100%100%。观察是否有。观察是否有裂缝出现,并测定和记录裂缝宽度。如果在抗裂弯矩达裂缝出现,并测定和记录裂缝宽度。如果在抗裂弯矩达100%100%时时未出现裂缝,则按抗裂弯矩的未出现裂缝,则按抗裂弯矩的5%5%的级差加载至裂缝出现。的级差加载至裂缝出现。按极限弯矩按极限弯矩5%5%的级差继续加荷载直至试验桩破坏,具体表现为受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
14、被压碎,标志试验桩已经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。破坏,停止试验。试验加载步骤试验加载步骤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裂缝条数条数破坏时裂破坏时裂 缝宽度缝宽度破坏形态破坏形态破坏破坏荷载荷载跨中跨中挠度挠度 PRC-160.65mm受拉钢筋屈服、受压受拉钢筋屈服、受压区混凝土压碎区混凝土压碎630kN 41mm PC 81.3mm预应力钢筋拉断预应力钢筋拉断550kN34mm39第39页,共88页。
15、管桩试验结果分析 PRC-600桩 PC600桩荷载荷载-跨中挠度曲线比较跨中挠度曲线比较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桩荷载荷载-挠度曲挠度曲线比较线比较43第43页,共88页。5、试验结果比较试验结果比较 试件编号开裂荷载(kN)极限荷载(kN)最大挠度值(mm)PRCPRC-500 500*1210.71210.7(1 1)185.6353.941.5PRCPRC-500 500*1210.
16、71210.7(2 2)185.6392.542.0PRCPRC-500 500*1410.71410.7(1 1)233.1421.234.1PRCPRC-500 500*1410.71410.7(2 2)233.1430.832.0PRCPRC-500 500*1610.71610.7(1 1)233.1430.832.0PRCPRC-500 500*1610.71610.7(2 2)223.5517.834.0PRCPRC-600 600*1610.71610.7(1 1)322.9609.137.5PRCPRC-600 600*1610.71610.7(2 2)322.9609.139
17、.5PRCPRC-600 600*1810.71810.7(1 1)341.1580.0 30.0PRCPRC-600 600*1810.71810.7(2 2)330.4660.442.7PC 500*1610.7227.4367.432.6PC 600*1610.7307.8529.134.444第44页,共88页。、理论研究与分析、理论研究与分析45第45页,共88页。1、抗弯性能理论研究抗弯性能理论研究混凝土离心工艺系数混凝土离心工艺系数2k 0WkfMtkpccr混凝土有效预压应力(考虑非预应力筋作用)混凝土有效预压应力(考虑非预应力筋作用)pc50peplspcAAA 管桩抗裂弯矩
18、管桩抗裂弯矩 46第46页,共88页。40.77 0.03lcon0.72conptkf其中,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混凝土的徐变及收缩引起的预应力钢筋拉应力强度损失 l50.91 15ppcIsE 32.41.16ckf-432.41.59 10ckf48第48页,共88页。管桩极限抗弯承载力标准值(检验值)管桩极限抗弯承载力标准值(检验值)抗弯性能理论研究1120sinsinsin()()222sinsin2tuckpyppptkppptyk
19、ssMf A rrf A DfA Df AD 0100.550.450.50.45()ppptkpyksckpypptkppyksAfAfAf AfAfAfA)1(45.0t49第49页,共88页。管桩抗弯承载力设计值管桩抗弯承载力设计值 1120sinsinsin()()222sinsin2tcpyppptppptyssMf A rrfA DfA Df A D0100.550.450.50.45()ppptkpyscpypptkppysAfAf Af AfAfAf A)1(45.0t抗弯性能理论研究50第50页,共88页。规规格格预应力预应力钢筋钢筋非预应非预应力钢筋力钢筋开裂弯矩开裂弯矩极
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