PHC管樁水平承載力試驗研究

1、phc管樁水平承載力試驗研究徐志山，朱維平(大連先鋒建筑設(shè)計咨詢有限公司，大連116021)摘耍 在抗震設(shè)防烈度為8度及以上的地區(qū)，當(dāng)建筑物的基礎(chǔ)采 用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁時，應(yīng)驗算樁的抗剪承載力能否滿足較大底部剪力的要求。本文通過某小區(qū)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混 凝土管樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合樁的水平承載力試驗，探討8度區(qū)預(yù)應(yīng)力高 強(qiáng)混凝土管樁的適用性，并指出了布樁設(shè)計時應(yīng)注意的關(guān)鍵問題。關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁；水平承載力；水平位移中圖分類號：tu318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：0 前言由于高烈度地區(qū)建筑物在地震作用下基底剪力較大，管樁的抗剪承載 力能否滿足要求就變成設(shè)計中不可忽視的環(huán)節(jié)。建筑橋基技術(shù)規(guī)范1(

2、jgj94-2008)提出了樁的水平承載力估算公式，但公式較繁瑣，經(jīng)驗因 素較大，且未考慮預(yù)應(yīng)力對2樁水平承載力的影響；文獻(xiàn)通過對天津16個場地預(yù)應(yīng)力管樁的水平 靜載荷試驗結(jié)果，分析預(yù)應(yīng)力管樁單樁水平承載力與豎向承載力z間的關(guān) 系，建立了簡便的估算公式，但有地區(qū)性限制。本文通過某小區(qū)預(yù)應(yīng)力高 強(qiáng)混凝土管樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合樁的水平承載力試驗，探討8度區(qū)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的適用性。1 工程概況大連市某小區(qū)，總建筑面積34萬應(yīng)，共45棟單體建筑，地上五至十 八層不等，抗震設(shè)防烈度為8度(0.2g), ii類場地。六層以下采用框架結(jié)構(gòu)， 十五層以上采用剪力墻結(jié)構(gòu)，其余采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)條件

3、如 下：ml%1 素填土(q4)：層厚 0.50-1.20mom%1 淤泥(q4)：層厚 2.404.30m。al+pl%1 粉質(zhì)粘土(q4)：層厚1.10-2.30moal+pl%1 粉質(zhì)粘土(q4)：層厚9.1010.70mo全風(fēng)化頁巖(qrrn)：層厚 4.908.80mo2強(qiáng)風(fēng)化頁巖(qnn)：層厚3lrm%1 3中風(fēng)化頁巖(qnn)：最大揭露厚度7.20m。-1全風(fēng)化混合巖(ml)： 層厚6.8m。2強(qiáng)風(fēng)化混合巖(ml)：層厚3.06.2m。3中風(fēng)化混合巖 (ml)：最大揭露厚度7.40m。根據(jù)上述地質(zhì)條件，確定基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力高 強(qiáng)混凝土管樁，樁長30m,樁徑400mm, ab型。樁

4、端持力層為強(qiáng)風(fēng)化頁 巖或強(qiáng)風(fēng)化混合巖。2 不同結(jié)構(gòu)形式對樁水平承載力的耍求根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式計算各構(gòu)件底部剪力來考慮對樁的水平承載力要求，見表1。3 單樁水平承載力試驗試驗采用8根非工程樁，單樁豎向承載力特征值loookno其中，2根 （編號9001、9002）未加載荷，3根（編號9003、9004、9008）樁頂施加600kn 豎向載荷,3根（編號9005、9006、9007）樁頂施加900kn豎向載荷。樁頂 水平位移限值為lornrrio根據(jù)建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范（jgj106-2003）,單樁水平靜載試驗采 用慢速維持3荷載法。每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂位移

5、 量，以后毎隔30min測讀一次。試樁位移相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每一小時的樁頂位移量不超過0.1mm,并連 續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min 的位移觀測值計算）。當(dāng)橋頂位移速率達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)吋，再施加下一級 荷載。水平試驗各級荷載與水平位移對應(yīng)的檢測結(jié)果見表2- 4和圖lo樁頂白由時,qs對應(yīng)表表2樁頂施加600kn約束時，qs對應(yīng)表表3樁頂施加900kn約朿時，qs對應(yīng)表表44 按規(guī)范計算的單樁水平承載力特征值4.1規(guī)范計算公式1建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj94-2008）提出了灌注樁的單樁水平承載力 特征值按下式計算：r?0.75?mftw0?(1.25?

6、22?nnkhag)(l?)(1) m?mftan式中 a =(mbl/5o/ei)(2)取 m=4.0mn/m4,并考慮預(yù)加應(yīng)力，則樁頂自由時,r10-3ha=24.5l+1.2xny(3)樁頂固接時，r-3ha=20.3l+1.2x 10(nk+ny) (4)式中 ny 為樁預(yù)應(yīng)力有效壓力。根據(jù)及可以計算出：樁頂口由時，rha=40.0kn樁頂固接時，rha二47.8kn (樁頂600kn約束)rha=55.1kn (樁頂 900kn 約束)圖1 9001號9008號樁qs曲線4.2規(guī)范計算公式2建筑樁基技術(shù)規(guī)范(jgj9牛2008)提出了樁的單樁水平承載力特征值按下式計算：r0.75?3

7、elha?0a(5)x取 m=4.0mn/m4,并考慮預(yù)加應(yīng)力，根據(jù)及可以計算出：樁頂自由時，rha二26.9kn 樁頂固接時，rha=69.9kn5 試驗及計算結(jié)果分析（1）根據(jù)規(guī)范耍求，單樁水平承載力特征值可取地面處水平位移為 10mm所對應(yīng)荷載的75%,故樁頂自由時，實測單樁水平承載力特征值為54kn,水平承載力極限值（側(cè) 向位移30mm）為178kn；樁頂施加600kn約束時，實測單樁水平承載力特 征值為95kn,水平承載力極限值為339kn；樁頂施加900kn約束時，實 測單樁水平承載力特征值為140kn,水平承載力極限值為542kno（2）樁水平承載力極限值與水平承載力特征值之比為

8、3.30-3.87，樁 的水平承載能力具有較高的安全度。（3）豎向荷載對單樁水平承載力有較大影響。多遇地震時樁最小豎 向軸力不小于600kn時（如某些中間墻、柱），單樁豎向水平承載力特征值 可取95kno（4）驗算地震作用樁基水平承載力時，實測值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)1.25, 即單樁水平承載力為67.5kn,多遇地震樁的水平承載力滿足設(shè)計要求；單 樁極限承載力為222.5kn,設(shè)防地震樁的剪力小于單樁極限承載力。6 結(jié)論（1）8度區(qū)采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，應(yīng)注意驗算樁基水平承載力 能否滿足設(shè)計要求，對于框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻下樁基及軸力較小的框架柱應(yīng) 以剪力為布樁控制條件。（2）樁的豎向荷載（包括樁口身預(yù)壓應(yīng)力）能較大地提高水平承載力, 對于地震工況軸力較大的樁基可以適當(dāng)提高其水平承載力。（3）預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁按規(guī)范計算的水平承載力特征值偏小, 實際工程應(yīng)進(jìn)行單樁水平承載力試驗。(4) 8度設(shè)防多層結(jié)構(gòu)宜設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。高層結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置地下室，利 用被動土壓力減小基底剪力，并宜采用樁筏基礎(chǔ)以滿足罕遇地震承的載力 要求。參考文獻(xiàn)