PRC預(yù)制管樁jdPPT演示課件(PPT 88頁)

1、混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PRC）試驗(yàn)研究鄭州大學(xué)河南建華管樁有限公司2010年10月1第1頁，共88頁。 項(xiàng)目背景與研究目的 主要研究?jī)?nèi)容及工作成果 PRC樁試驗(yàn)研究 理論研究與分析 PRC樁性能指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)效效益分析 研究結(jié)論與展望 報(bào)告內(nèi)容2第2頁，共88頁。I、項(xiàng)目背景與研究目的3第3頁，共88頁。工作背景給管樁技術(shù)蒙上陰影，引發(fā)全國(guó)范圍的大討論現(xiàn)行管樁適用條件與樁基設(shè)計(jì)問題采用管樁基礎(chǔ)的高層建筑應(yīng)該具有足夠的基礎(chǔ)埋深；1、上海蓮花河畔景苑樓房倒塌事件后 果及帶給我們的啟示4第4頁，共88頁。5第5頁，共88頁。6第6頁，共88頁。日本設(shè)計(jì)樁基工程對(duì)地下室側(cè)壁承擔(dān)水平荷載的規(guī)定 側(cè)壁土的

2、標(biāo)貫地下室層數(shù)N=4 N=20 125%70% 250%100% 375% 4100%7第7頁，共88頁。 日本設(shè)計(jì)規(guī)定表明：建筑物樁基需要一定的水平承載力，以承擔(dān)建筑物水平荷載的作用；在一定條件下，除樁基外，建筑物地下室側(cè)壁土體也可以承擔(dān)建筑物部分或全部的水平荷載。8第8頁，共88頁。臨近建筑物施工安全與設(shè)計(jì)責(zé)任問題較厚軟土工程采用管樁基礎(chǔ)，應(yīng)通過各種工況與地基工作條件下的穩(wěn)定性驗(yàn)算，選擇合適的管樁型號(hào) 。9第9頁，共88頁。非筏板基礎(chǔ)，管樁長(zhǎng)細(xì)比較大，地基穩(wěn)定性差，選型不合理。10第10頁，共88頁?？拷右粋?cè)產(chǎn)生彎剪破壞，外側(cè)發(fā)生管樁拉斷破壞或芯樁拔出破壞，管樁型號(hào)過于節(jié)省！11第11

3、頁，共88頁。12第12頁，共88頁。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范責(zé)任與設(shè)計(jì)責(zé)任問題沒有一部法律規(guī)定，按照國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，就可以不承擔(dān)法律約束下的技術(shù)責(zé)任。社會(huì)責(zé)任、省錢有度、科學(xué)選樁13第13頁，共88頁。2、預(yù)應(yīng)力管樁市場(chǎng)與技術(shù)進(jìn)步的需要傳統(tǒng)管樁通過對(duì)鋼棒均勻施加預(yù)應(yīng)力形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，主要用于豎向承載?？箯澇休d力不足、脆性、抗裂性能差，不能用于邊坡、基坑等水平承載，及欠固結(jié)土采用樁基的情況。工作背景14第14頁，共88頁。 （引自：王重）日本鋼管混凝土管樁ACCS 樁，樁水平承載力大為提高15第15頁，共88頁。（引自：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院方鵬飛） 國(guó)內(nèi)開發(fā)的帶橫隔管樁，提高抗彎能力、延

4、性16第16頁，共88頁。中交三航局寧波分公司研制的先張法鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡(jiǎn)稱SPHC樁） 17第17頁，共88頁。（引自：王重） 日本研發(fā)出擴(kuò)端預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，以提高樁端承載力18第18頁，共88頁。（引自：王重） 日本研制的變節(jié)AG樁，用于提高樁側(cè)阻力19第19頁，共88頁。 增加品種，給用戶、設(shè)計(jì)者更多的選擇工程科技工作者共同的責(zé)任3、研究目的20第20頁，共88頁。II、主要研究?jī)?nèi)容與工作成果21第21頁，共88頁。編制標(biāo)準(zhǔn)圖集、推廣使用研究工作思路新型管樁項(xiàng)目立項(xiàng)新型預(yù)制混凝土管樁理論研究與分析新型混合配筋管樁試驗(yàn)研究抗彎性能抗彎剛度抗壓性能抗剪性能22第22頁，共88頁。

5、1 進(jìn)行了12組混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎性能試驗(yàn)；2 提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗裂彎矩、抗彎承載力標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式，進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算分析；提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗剪承載力及抗裂剪力的計(jì)算公式，進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算分析；主要工作內(nèi)容 主要工作內(nèi)容23第23頁，共88頁。提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁樁身材料豎向承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式，并進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算分析；提出了混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁抗彎剛度計(jì)算公式，給出了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的撓度實(shí)測(cè)值，供工程參考使用；編制出河南省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)：混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁標(biāo)準(zhǔn)圖集。主要工作內(nèi)容24第24頁，共88頁。III、 PRC樁試驗(yàn)研究25第25頁，共88頁。1.混

6、合配筋預(yù)應(yīng)力管樁-PRC樁概念的提出 在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁中加入一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，形成一種新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁PRC樁。其中，非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用全截面對(duì)稱配筋和扇形截面對(duì)稱配筋。 26第26頁，共88頁?；旌吓浣钿摻罨\成品27第27頁，共88頁。 與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管樁相比，PRC樁水平承載力有所提高，變形性能得到改善，適用于一般工業(yè)與民用建筑的低承臺(tái)樁基礎(chǔ)，也可用于基坑、邊坡、堤岸、及軟土地區(qū)的樁基、剛性樁復(fù)合地基工程。 28第28頁，共88頁。 試驗(yàn)所用試件共12根，D=500mm和D=600mm兩種直徑。非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用扇形軸對(duì)稱配置。 2.PRC樁試件設(shè)計(jì)29第29頁，共88頁。規(guī)格型號(hào)

7、樣品鋼筋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試件型號(hào)與配筋表新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計(jì)30第30頁，共88頁。新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁試件設(shè)計(jì)31第31頁，共88頁。32第32頁，共88頁。管樁抗彎試驗(yàn)加載示意圖3.PRC樁試驗(yàn)方案33第33頁，共88頁。34第34頁，共88頁。 試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容開裂荷載和極限荷載 ；各級(jí)荷載作用下的裂縫寬度及開展情況 ；各級(jí)荷載作用下的撓度變形 ；各級(jí)荷載作用下混凝土應(yīng)變。35第35頁，共88頁。按理論抗裂彎矩的20%的級(jí)差加載至抗裂彎矩的80%；按抗裂彎矩的10%的級(jí)差加載至抗裂彎矩的100%。觀察是否有裂縫出

9、現(xiàn)，并測(cè)定和記錄裂縫寬度。如果在抗裂彎矩達(dá)100%時(shí)未出現(xiàn)裂縫，則按抗裂彎矩的5%的級(jí)差加載至裂縫出現(xiàn)。按極限彎矩5%的級(jí)差繼續(xù)加荷載直至試驗(yàn)樁破壞，具體表現(xiàn)為受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉斷或受壓區(qū)混凝土被壓碎，標(biāo)志試驗(yàn)樁已經(jīng)破壞，停止試驗(yàn)。試驗(yàn)加載步驟36第36頁，共88頁。4、試驗(yàn)過程及現(xiàn)象分析 37第37頁，共88頁。管樁試驗(yàn)過程及現(xiàn)象分析38第38頁，共88頁。PRC管樁和普通預(yù)應(yīng)力管樁試驗(yàn)結(jié)果比較表 管樁試驗(yàn)結(jié)果分析裂縫條數(shù)破壞時(shí)裂 縫寬度破壞形態(tài)破壞荷載跨中撓度 PRC- 160.65mm受拉鋼筋屈服、受壓區(qū)混凝土壓碎630kN 41mm PC 81.3mm預(yù)應(yīng)力鋼筋拉斷550kN34mm

10、39第39頁，共88頁。管樁試驗(yàn)結(jié)果分析 PRC-600樁 PC600樁荷載-跨中撓度曲線比較40第40頁，共88頁。荷載-跨中撓度曲線比較管樁試驗(yàn)結(jié)果分析PC- 500PC 600PRC-II 60041第41頁，共88頁。管樁截面應(yīng)變 管樁試驗(yàn)結(jié)果分析42第42頁，共88頁。 PC600樁 PRC-600樁 PRC-600樁荷載-撓度曲線比較43第43頁，共88頁。5、試驗(yàn)結(jié)果比較 試件編號(hào)開裂荷載（kN） 極限荷載（kN）最大撓度值(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頁，共88頁。、理論研究與分析45第45頁，共88頁。1、抗彎性能理論研究混凝土離心工藝系數(shù)混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力（考慮非預(yù)應(yīng)力筋作用） 管樁抗裂彎矩 46第46頁，共88頁。其中，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 預(yù)應(yīng)力鋼筋因松弛引起的的拉應(yīng)力強(qiáng)度損失，。47第47頁，共88頁?；炷恋男熳兗笆湛s引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力強(qiáng)度損失 48第48頁，共88頁。 管樁極限抗彎承載力標(biāo)準(zhǔn)值（檢驗(yàn)值） 抗彎性能理論研究49第49頁，共88頁。 管樁抗彎承載力設(shè)計(jì)值 抗彎性能理論研究50第50頁，共88頁。規(guī)格預(yù)應(yīng)力鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋開裂彎矩極限彎矩標(biāo)準(zhǔn)值彎矩設(shè)計(jì)值理論值試驗(yàn)值試驗(yàn)/理論理論值試驗(yàn)值試驗(yàn)/理

13、論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 理論計(jì)算值和試驗(yàn)值比較 【試驗(yàn)/理論】平均：開裂彎矩1.25；極限彎矩1.22抗彎性能理論研究51第51頁，共88頁。52第52頁，共88頁。2、抗剪性能理論研究 抗剪承載力理論計(jì)算方法1：等效矩形截面法面積和慣性矩相等效53第53頁，共88頁。 抗剪承載力理論計(jì)算2：規(guī)范等效截面法 將環(huán)形截面按二個(gè)圓形截面（直徑分別為管樁外徑和管樁內(nèi)徑）等效成矩形截面，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)

15、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-）有關(guān)規(guī)定計(jì)算，二者抗力剪力之差即為管樁抗剪承載力。抗剪性能理論研究54第54頁，共88頁。55第55頁，共88頁。管樁編號(hào)理論計(jì)算公式1理論計(jì)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抗剪承載力理論計(jì)算結(jié)果比較抗剪性能理論研究56第56頁，共88頁。日本管樁規(guī)范抗剪承載力計(jì)算公式：水平承載管

17、樁達(dá)到抗彎承載力時(shí)的剪力實(shí)驗(yàn)值57第57頁，共88頁。 構(gòu)件型號(hào)日本公式Q(N)）實(shí)驗(yàn)值Vt等效矩形Vu1（2-20）規(guī)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理論公式計(jì)算值及與試驗(yàn)比較58第58頁，共88頁。構(gòu)件型號(hào)日本公式 Q(N)）實(shí)驗(yàn)值Vt等效矩形Vu1（2-20）規(guī)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頁，共88頁。 斜裂剪力理論計(jì)算方法 將環(huán)形截面按二個(gè)圓形截面（直徑分別為管樁外徑和管樁內(nèi)徑）等效成矩形截面計(jì)算，忽略箍筋的作用，二者抗力剪力之差即為管樁抗裂剪力。其中混凝土強(qiáng)度取樁身混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?？辜粜阅芾碚撗芯?0第60頁，共88頁?？辜粜阅芾碚撗芯?1第61頁，共88頁。 推導(dǎo)

20、理論方法3、樁身材料豎向承載力理論研究 管樁規(guī)范方法62第62頁，共88頁。計(jì)算結(jié)果比較管樁編號(hào)管樁規(guī)范公式1理論推導(dǎo)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樁身豎向承載力理論研究平均1.163第63頁，共88頁。4、管樁抗彎剛度及撓度試驗(yàn)結(jié)果和理論分析（1）管樁短期抗彎剛度理論計(jì)算規(guī)范公式64第64頁，共88頁。（2）管樁撓度有限元計(jì)算分析65第65頁，共88頁。（3）管樁撓度理論

22、計(jì)算、有限元計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果比較PRC-500*1210.7型樁的荷載-撓度曲線圖 66第66頁，共88頁。PRC- 600*1610.7型樁的荷載-撓度曲線圖 67第67頁，共88頁。PRC- 600*1810.7型樁的荷載-撓度曲線圖 68第68頁，共88頁。PRC- 700*1810.7型樁的荷載-撓度曲線圖 69第69頁，共88頁。、主要性能指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益分析70第70頁，共88頁?？沽褟澗?與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（GB13476-）相比提高5% 10%。71第71頁，共88頁。彎矩設(shè)計(jì)值 與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（GB13476-）相比平均提高了28%。72第72頁，共88頁。樁身強(qiáng)

23、度提供的豎向抗壓承載力 與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（GB13476-）相比，提高了1020%。73第73頁，共88頁。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下延性 比傳統(tǒng)PC樁增加8%30%。管樁編號(hào)撓度（mm） 荷載（kN）試驗(yàn)值開裂撓度開裂荷載破壞撓度破壞荷載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頁，共88頁。裂縫寬度與耐久性 與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（GB13476-）相比，在工作條件下裂縫寬度減少50%，為解決管樁作為受彎構(gòu)件、受拉構(gòu)件時(shí)的裂縫寬度控制，即耐久性控制設(shè)計(jì)問題，提供了條件。75第75頁，共88頁。與普通PHC樁聯(lián)合使用，形成上下組合樁，可以較好解決管樁抗彎即水平承載力不足的問題