PHC管樁有效預應力建筑A類

1、phc管樁有效預應力、允許承載能力、抗裂彎矩、極限彎矩、抗剪和抗拉強度理論計算方法嚴志隆一、 有效預應力（effective pre-stress）（參照jisa5337方法計算）此方法主要考慮phc管樁混凝土的彈性變形、混凝土徐變、混凝土收縮及預應力鋼筋的松弛等因素引起的預應力損失。(1) 先張法張拉后，混凝土壓縮變形后預應力鋼筋的拉應力 式1式中：先張法張拉后，混凝土壓縮變形后，預應力鋼筋（建立的）拉應力，n/mm2；預應力鋼筋初始張拉時，（千斤頂施加的）張拉應力，n/mm2；現(xiàn)預應力筋的1420 n/mm2，1275 n/mm2。千斤頂預應力張拉時，控制應力取值：；或；按jisa5337

2、要求，上述控制應力值取兩者之中小者，即994n/mm2。（關于實測鋼筋屈服強度，屈服點，抗拉強度 的問題）圖1 預應力鋼筋受拉的應力-應變曲線預應力鋼筋的截面積，mm2；現(xiàn)以500×100mm管樁為例，a級配筋為9.2mm×10根，則。管樁混凝土截面積，mm2。500×100mm管樁混凝土截面積為125700 mm2。放張時，預應力鋼筋和混凝土的彈性模量比，預應力筋彈性模量取2×106(kg·f/cm2)，混凝土的彈性模量取4×105(kg·f/cm2)，則。（關于有資料用3×105kg·f/cm2，而后

3、期管樁為4×105kg·f/cm2的問題）(2) 因混凝土徐變、收縮（干縮）引起的預應力損失 式2式中：因混凝土徐變、收縮（干縮）引起的預應力損失，n/mm2；張拉后的混凝土預（壓）應力，n/mm2；預應力筋和混凝土的彈性模量比，取5；混凝土徐變系數(shù)，取2.0；混凝土收縮（干縮）率，取1.5×10-4，即；預應力鋼筋彈性模量取2×106(kg·f/cm2)=1.96×105n/mm2。(3) 預應力鋼筋松弛引起的預應力損失 式3式中：因預應力鋼筋松弛引起的預應力損失；預應力鋼筋的凈松弛系數(shù)（即松弛率，relaxation）。圖2 預應

4、力鋼筋的松弛率隨時間變化曲線取值問題，按照日本新標準jisg3137測試方法，如用sbpdl1275/1420系列鋼筋在加荷載、常溫（20）、加荷1000小時試驗條件下，其的最大值2.5%（如用老標準jisg 3109測試方法1.5%）；在jisa5337-1993編制說明中強調(diào)：“當預應力鋼筋在應用時有溫度影響的場合下，對這因松弛引起的損失必須考慮”。本人認為，phc管樁是經(jīng)初級蒸汽養(yǎng)護（80左右，6小時）、二次壓蒸養(yǎng)護（180，共計10小時左右）條件下進行制作的，盡管未見到有關上述“蒸養(yǎng)壓蒸”模擬試驗條件下的值有多大的試驗研究資料，但可以肯定有個相當大的值。我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，對于

5、熱處理鋼筋，其松弛引起的預應力損失為。考慮我們目前使用的是低松弛管樁用pc鋼棒，其松弛引起的預應力損失可能會小于。目前國產(chǎn)pc鋼棒的實際的試驗值（按jisg3137，1000小時），在0.81.0左右?，F(xiàn)取0.025，；則。（關于有人用問題）(4) 預應力筋的有效（拉）應力 式4(5) 混凝土的有效預（壓）應力 式5總結(jié)：上述計算的預應力損失（以表示）如有人取，則所以預應力損失理論計算值大約在1215。與實測值比，上述預應力損失理論計算值偏小，實際的預應力損失會大一些，原因是：pc鋼筋自身的質(zhì)量穩(wěn)定性及被張拉鋼筋長短不一；預應力張拉時，目前國內(nèi)張拉時夾具的變形（包括螺母擰得不緊等）；熱養(yǎng)護條件

6、苛刻（溫度高、時間長）而促使pc鋼筋的應力松弛也較大；混凝土的品質(zhì)不一；張拉板孔深不一致及孔座質(zhì)量不佳等等。這些因素會影響混凝土的最終的有效預應力值。根據(jù)目前日本的經(jīng)驗，a級樁預應力損失的實測值大致在1630，而且是隨管樁的等級越高，損失越大。即a級管樁預應力損失偏小，c級管樁預應力損失偏大。附：廣東預應力混凝土管樁基礎技術規(guī)程關于管樁有效預應力推薦估算公式預應力管樁（混凝土）的有效預應力，mpa；鋼筋根數(shù)；單根鋼筋公稱面積，mm2；預應力鋼筋抗拉強度標準值，取1420mpa；管樁橫截面積，mm2；仍以500×100mm，109.2配筋為例：二、 管樁允許承載能力（allowable

7、 bearing capacity）根據(jù)bscp 2004計算 式6式中：管樁允許承載力，kn；管樁混凝土抗壓強度，mpa；預應力筋對混凝土的有效預（壓）應力，mpa；管樁的橫截面積，mm2；附：日本建筑規(guī)范中驗算長期允許承載力的方法日本建筑標準施工法則的公式（建築標準法施工令） 式7式中：管樁長期允許承載力，tf；錘擊能量，錘擊法：錘重，t；錘落距，m；最后貫入度，m?，F(xiàn)以500×100管樁，用kb-60型6t錘施打，錘落距為2.3m，最后貫入度為30mm/10擊（0.003m/擊）。則三、 管樁開裂彎矩（bending moment or crack bending moment

8、; bending capacity or crack bending capacity）按jisa 5337法 式8國外也有資料這樣寫開裂彎矩，kn·m；幾何慣性矩，或譯管樁幾何慣性矩（又稱管樁混凝土截面中心軸的附加力矩）geometrical moment of inertia，mm4；樁外半徑，mm；預應力筋對混凝土的有效預（壓）應力，n/mm2；（在抗彎下）混凝土抗拉強度(n/mm2)，取7.35 n/mm2，tensile strength of concrete in bending； 式9樁外半徑，mm；樁內(nèi)半徑，mm；預應力鋼筋面積，mm2；鋼筋與混凝土的彈性模量比主

9、筋所在的半徑，mm；也有用，圖3 500×100mm管樁截面示意圖四、 極限彎矩（ultimate capacity） 式10各級樁的極限系數(shù)；a級樁系數(shù)取1.50，ab級樁系數(shù)取1.65，b級為1.80。開裂彎矩，kn·m；例如：。五、 抗剪強度（shearing capacity） 式11（也有資料寫成，另外有些資料上公式有錯誤）。管樁抗剪強度，kn；樁身壁厚，mm；幾何慣性矩，mm4；剪切抗拉強度，對抗壓強度為80mpa的混凝土，取5.39n/mm2（日本取值）shearing tensile strength；日本大同（daido）管樁計算實例中為樁直徑，pile diameter (取值為m)，因此本例為0.5，非系數(shù)0.5；混凝土有效預應力，n/mm2；截面靜矩（也有人稱中心軸以上的截面靜矩），mm3，static moment of area；前面已知六、 抗拉強度（tensile capacity） 式12抗拉