預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁

1、預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁設(shè)計(jì)簡要介紹簡介預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁是專業(yè)工廠采用先張法預(yù)應(yīng)力、離心成型和蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝制成的一種細(xì)長的外方內(nèi)圓等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件，運(yùn)至工地接長弁沉入地下成為建(構(gòu)旃物的基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁按混凝土的等級強(qiáng)度及混凝土承載面的大小可分為KFZ HKFZTKFZ分別為預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁、薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁，其中 TKF在要用于以純摩擦樁為主的地質(zhì)，而HKF左要用于高層建筑上或有高耐腐蝕要求的地質(zhì)情況，KFZf TKFZ勺混凝土強(qiáng)度等級為C60 HKFZ勺混凝土強(qiáng)度等級為C80空心方樁的外邊長主要在300 300 1 000 100之間，

2、每 5協(xié)一增量。單節(jié)樁長可從6m- 60/等，每節(jié)樁之間通過特制的端頭板進(jìn)行連接，以滿足不同的地質(zhì)基礎(chǔ)要求和設(shè) 1計(jì)承載力，接樁最長可達(dá)150m空心方樁不適宜于在孤石和障礙物多、石灰?guī)r地層、有堅(jiān)硬隔層及從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層中施工，其適用的地層為流塑、軟塑狀態(tài)的軟弱地基，持力層宜為粘土層、砂層、 深埋基巖，以及強(qiáng)風(fēng)化巖層或風(fēng)化殘積土層較厚的地層，尤其適用于軟弱土層較厚的地基。優(yōu)點(diǎn)樁身適宜的有效預(yù)壓應(yīng)力，不但可以防止空心方樁在搬運(yùn)、吊裝過程中產(chǎn)生裂縫，還有就是抵消沉樁過程中的拉應(yīng)力。當(dāng)然過高的預(yù)應(yīng)力也會誘發(fā)縱向裂縫，弁且有效預(yù)壓應(yīng)力愈高，樁的軸向承載力也會有所降低。因?yàn)闃妒强招牡?、開口的，所

3、以壓樁入土的過程中，土體能擠入樁孔內(nèi)一定深度而形成土塞，甚至使樁口完全閉塞，因而其承載力跟同斷面的鋼筋混凝土方樁一樣，同時(shí)節(jié)約了材料。另外，這種空心方樁在一些軟弱土地基的工程中應(yīng)用時(shí)，因?yàn)闃渡黹_孔弁能進(jìn)一部分土，也在一定程度上減少了場地土的擠土效應(yīng)以及對周邊環(huán)境的影響。土質(zhì)較硬地基工程中，通過帶樁尖解決沉樁問題。空心方樁一般采用靜壓法施工，可以減少錘擊造成的樁身拉應(yīng)力，從而減少樁體配筋， 也能減少環(huán)境燥聲污染?？招姆綐侗裙軜队腥c(diǎn)優(yōu)越性：外截面為方形比圓形更適宜堆放，空心方樁的方形截面比圓形更有利于接樁施工，還有就是在在靜壓法施工中空心方樁不會像管樁那樣容易被夾碎；在相同面積的實(shí)體形狀中，圓周

4、長最小，即空心方樁截面的外周長一般比相同截面積的管樁的周長大，可以通過簡單的計(jì)算來說明。對于以側(cè)摩阻力為主的摩擦樁和端承摩擦樁的樁型，空心方樁占有優(yōu)勢；相同的截面積，空心方樁比管樁的截面慣性矩大些。23.設(shè)計(jì)計(jì)算方法在空心方樁中施加預(yù)應(yīng)力主要為了運(yùn)輸、吊裝過程控制裂縫產(chǎn)生，而基樁打入巖土中后，。 僅承受豎向荷載時(shí)，預(yù)應(yīng)力不發(fā)揮作用。張拉控制應(yīng)力取0.7 0.73confptk , fptk 為預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。2.1預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算包括張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮、混凝土蒸空心方樁考慮四種引起預(yù)應(yīng)力損失的因素,包括張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮、混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛以及混凝土的收縮和

5、徐變。當(dāng)計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值少于 100M附，取 100MPa參考文獻(xiàn)參考了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以及先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁中的有關(guān)條文，本文對于空心方樁的預(yù)應(yīng)力損失和有效預(yù)壓應(yīng)力的計(jì)算進(jìn)行研究得出以下公式。 TOC o 1-5 h z (1)張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失ba二一 El 1sla-張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值，可取1-3mml -張拉端至錨固端之間的距離Es -預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量a 放張之后的預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力PtaG =Pipt41 n 1人AOU。 Dcpi-扣除11的預(yù)應(yīng)力鋼筋初始的拉應(yīng)力,Pi conl 1A海凝土的截面積A -預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積 A -預(yù)應(yīng)

6、力鋼筋的截面積 pn-放張時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土的彈性模量比a(3)混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)引起的預(yù)應(yīng)力損失此項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值理論上為零(3)混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)引起的預(yù)應(yīng)力損失此項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值理論上為零l 3，實(shí)際計(jì)算中，一般考慮此項(xiàng)損失的數(shù)值為15-40Mp a低松弛預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損頭(a l 4_ 戶當(dāng) 0.5/當(dāng) 0.5/0.7c0nf ptkE當(dāng) 0.7 con/ fptk0.8 時(shí),o = Za- pl 40.125 con / fptk 0.5 conCTl 40.2 con / fptk0.575 con TOC o 1-5 h z (5)混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失l5 +Q

7、 =+ Ppc45 280f。cul 51 15a =i a -a -ct )pc-受拉(壓)區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處的混凝土法向壓應(yīng)力Appcpt l 3 l 4Acf -放張時(shí)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度cu-受拉(壓)區(qū)鋼筋的配筋率 ；對于對稱配筋，配筋率按照總截面積的一半計(jì)算(6)預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效拉應(yīng)力(6)預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效拉應(yīng)力1cpeQ pe =。pt - Cl 3-(l 4 l 5(7)混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力伊A 一 pce peAc2.2空心方樁的樁基豎向承載力和樁身結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)計(jì)算(1)樁基豎向承載力計(jì)算對于計(jì)算樁的承載力一般采用“土壤力學(xué)方法”，它的基本原理是樁對下壓荷載的總抗力等于表面

8、摩擦力和底端抗力兩個分量之和。參考文獻(xiàn)估算方法是樁基規(guī)范采用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法，即根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。u q l q A Asik i pk j- u q l q A Asik i pk jQ Q Qqpkqpk極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值q -樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 sikA -樁端敞口 (內(nèi)腔)面積 nl -樁穿越第iA -樁端敞口 (內(nèi)腔)面積 nl -樁穿越第i層土的厚度 ij TOC o 1-5 h z -樁端土塞效應(yīng)系數(shù)，其計(jì)算公式如下，采用封閉樁尖時(shí)取值為1。當(dāng) /5hd二時(shí)，A0?16 h/ d HYPERLINK l bookmark

9、6 o Current Document bb當(dāng)/5hd 時(shí)，0.8b式中，h樁端進(jìn)入持力層的深度，d空心方樁的內(nèi)腔直徑b敞口部分的端阻力類似于鋼管樁的承載機(jī)理，,引入入樁端土塞效應(yīng)系數(shù)，借鑒建筑樁 =(一 O )基技術(shù)規(guī)范鋼管樁的公式，就有上式。樁身結(jié)構(gòu)受壓承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算樁身結(jié)構(gòu)受壓承載力就是樁身最大允許軸向承壓力。R 0.85* f * Apc ceaR -空心方樁樁身結(jié)構(gòu)受壓承載力設(shè)計(jì)值fc掂身混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值pce -樁身混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力A-樁身橫截面積系數(shù)0.8嬲自試驗(yàn)成果。公式中引入ce使公式力學(xué)概念明確，即有效預(yù)壓應(yīng)力越大，國值越小，弁且 R計(jì)算值的安全度增加 p樁身結(jié)構(gòu)

10、受壓承載力設(shè)計(jì)值要不小于相應(yīng)于承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)基本組合單樁所受的豎向壓力設(shè)計(jì)值 最經(jīng)濟(jì)。當(dāng)樁身結(jié)構(gòu)受壓承載力與樁土協(xié)同工作承載力相近時(shí),樁的設(shè)計(jì)樁所受的豎向壓力設(shè)計(jì)值 最經(jīng)濟(jì)。當(dāng)樁身結(jié)構(gòu)受壓承載力與樁土協(xié)同工作承載力相近時(shí),樁的設(shè)計(jì)(3)樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式的規(guī)定，此時(shí)樁僅配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。N f * Ap py pN -空心方樁樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值 pfpy -預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值A(chǔ) -預(yù)應(yīng)力鋼筋面積p樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值要不小于相應(yīng)于承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合單樁所 受的豎向拉力設(shè)計(jì)值。樁身不允許開裂的情況下，受拉承載力還

11、應(yīng)進(jìn)行如下計(jì)算(3)樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式的規(guī)定，此時(shí)樁僅配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。N f * Ap py pN -空心方樁樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值 pfpy -預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值A(chǔ) -預(yù)應(yīng)力鋼筋面積p樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力設(shè)計(jì)值要不小于相應(yīng)于承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合單樁所 受的豎向拉力設(shè)計(jì)值。樁身不允許開裂的情況下，受拉承載力還應(yīng)進(jìn)行如下計(jì)算Nf * Apkce tkN-空心方樁樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值pkf粒身混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值tk樁身結(jié)構(gòu)受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值要不小于相應(yīng)于正常使用狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合單樁所受的 豎向拉力標(biāo)準(zhǔn)值。.空心方樁的抗裂彎矩和抗彎

12、彎矩的設(shè)計(jì)計(jì)算-空心方樁截面特征值2213 d1面積A D d彈性抵抗矩4忸性矩4W DJ D6D1612(1抗裂彎矩計(jì)算YVyII4Mf Wcrce 1 2 tk 3043 d4161 ,2 ,3-混凝土構(gòu)件的截面抵抗矩塑性影響系數(shù)，混凝土離心法強(qiáng)度增大系數(shù)僭心工藝系數(shù))，制作偏差抵抗矩增大系數(shù);為簡化計(jì)算，其中1與2之積統(tǒng)一取為 1.75也是沿襲了舊混凝土規(guī)范矩形截面的取值3取為1,作為安全儲備ce -截面混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力W-樁換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩，可以簡化計(jì)算為素混凝土截面，偏于安全 0(2柱的抗彎彎矩計(jì)算 TOC o 1-5 h z 根據(jù)空心方樁的特點(diǎn)提出了幾點(diǎn)假定條件：(l

13、)受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋不參與抗彎；(2愛拉區(qū)鋼筋全部達(dá)到屈服；(3愛拉區(qū)的混凝土不參加工作；(4/混凝土受壓區(qū)高度小于2a時(shí)取為2a , a表面受壓邊緣的距離(5班截面配筋率適中或較低，但不宜小于0.35%(6預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度值不考慮材料分項(xiàng)系數(shù)。fcDX fpy Aa-系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過c5CW,取為1.0當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C6耐，取為0.98當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C70寸，取為0.96當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80寸，取為0.94其間按線性內(nèi)插法確定f -預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 py樁正截面抗彎彎矩M計(jì)算如下：u TOC o 1-5 h z .yXM f A hupy pi i 2A -第

14、i排受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積；pih -第i排受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋距離混凝土受壓區(qū)外邊緣的距離。 i抗彎彎矩計(jì)算的幾點(diǎn)假定條件也有充分的理論依據(jù)：(l)受壓區(qū)鋼筋對抗彎承載力影響不大；(2預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力度比較高，張拉控制應(yīng)力就是70%勺鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值，那么在極限狀態(tài)時(shí)可以認(rèn)為受拉區(qū)鋼筋全部達(dá)到屈服；(3愛拉區(qū)的混凝土不參加工作是混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的通常的假定；(4混凝土受壓區(qū)高度不小于2a也是混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的通常的假定；2a附近,(5班截面配筋率適中或較低，是為了保證不超筋，弁且混凝土受壓區(qū)高度在 當(dāng)然配筋率也不宜小于2a附近,(6輛筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度不考慮材料分項(xiàng)系數(shù)，因?yàn)檫^大的安全系數(shù)不適用于空心方樁。

15、4.進(jìn)一步研究內(nèi)容(1)復(fù)雜受力狀態(tài)分析但對于軸心受拉等情但對于軸心受拉等情況，則就不知道強(qiáng)度條件和抗裂條件值，這就對于設(shè)計(jì)或施工中判斷樁在復(fù)雜的受力狀態(tài)下是否滿足強(qiáng)度和剛度條件帶來困難。因此通過對各種受力狀態(tài)：偏心受壓、偏心受拉、 軸心受壓、軸心受拉和彎矩進(jìn)行強(qiáng)度條件和剛度條件的分析，得出了樁在各種受力狀態(tài)下的力學(xué)性能曲線，供設(shè)計(jì)和施工參考。 (1)完善其他配套工作空心方樁的價(jià)格、沉樁費(fèi)用的組成需補(bǔ)充定額，以便工程造價(jià)有章可依。依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，完善國家級或省一級的圖集，圖集要有權(quán)威性。(2)新材料研究研究磨細(xì)礦物摻合料在生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括磨細(xì)石英砂、磨細(xì)潔凈建筑砂、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、碎石砂等。(3)新工藝研究研究離心成形混凝土空心方樁的無浮漿工藝和離心