混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁演示文稿

混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有52頁\編輯于星期四優(yōu)選混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁現(xiàn)在是2頁\一共有52頁\編輯于星期四題要

一前言二結(jié)構(gòu)三應(yīng)用1黃河的護堤工程

2建筑工程基礎(chǔ)3湖泊的護岸工程

4作構(gòu)筑物的立柱用5用于深基坑工程支護結(jié)構(gòu)

四小結(jié)現(xiàn)在是3頁\一共有52頁\編輯于星期四

一前言

預(yù)應(yīng)力高強混凝土樁，無論管樁還是離心方樁，樁身強度都很高，但由于預(yù)應(yīng)力混凝土樁抗彎性能差，破壞形式呈脆性破壞，延性差，當樁出現(xiàn)開裂后，裂縫迅速蔓延，受拉區(qū)鋼筋很快進入屈服和頸縮直至斷裂，而且具有極限彎矩和開裂彎矩相差不大等缺點。由于樁抗水平承載力不足，因此，在在抗震設(shè)防烈度不大于8度的地區(qū)抗震建筑的基礎(chǔ)施工中，在基坑工程、邊坡穩(wěn)定工程、護岸工程，軟土地區(qū)建筑樁基中的應(yīng)用受到限制

因此，需要開發(fā)適應(yīng)要求的新型樁?，F(xiàn)在是4頁\一共有52頁\編輯于星期四

黃河需要護堤樁

我們?yōu)槭裁匆邪l(fā)混合配筋制預(yù)應(yīng)力混凝土管樁？黃河是中國的母親河，她孕育中華燦爛的千年文明，但她也帶來了災(zāi)難，千百年來，流經(jīng)黃土高坡的滾滾河水帶來大量泥沙，在中下游淤積。在河南段，大約河床每年要升高8～12cm,鄭州段花園口河床比市區(qū)高5～7m,開封段已高10多m。

由于泥沙的淤積，黃河的最大特點是不停的改道，東邊河床高了流西邊，西邊河床高了流東邊，頻頻改道?，F(xiàn)在要控制流向，減少對堤岸的沖擊，就提出了＂樁壩＂的新概念?，F(xiàn)在是5頁\一共有52頁\編輯于星期四“樁壩＂是為大河堤壩的外圍設(shè)置保護層，即由預(yù)制樁組成的緩沖層，減少對大河堤壩的沖擊。對護壩樁的要求是：（1）要承受較大的抗彎力和抗剪力，危險斷面處的抗彎力達300-500kN；（2）要可將樁沉入和拔出，即樁上必須有預(yù)應(yīng)力鋼筋，能承受樁自重的應(yīng)力設(shè)計；（3）要有較好的穩(wěn)固性，即樁在泥沙中位置的穩(wěn)定性，樁截面不宜小于500mm,當然可考慮連系梁架構(gòu)?，F(xiàn)在是6頁\一共有52頁\編輯于星期四

針對護堤壩樁和基坑、抗震等基礎(chǔ)工程的需求，由鄭州大學(xué)、建華管樁集團共同研發(fā)的混合配筋制預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。即PRC樁。它同普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁一樣，亦是由混凝土、鋼筋骨架及端頭板組成，不同處在于鋼筋骨架中除了有預(yù)應(yīng)力鋼筋外，還加入一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，形成一種新型的混合配筋的骨架，配筋率高，為普通管樁的1.5～2倍。按非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的直徑數(shù)量分有多種類別、型號，我們可以根據(jù)實際工程需要，選擇相匹配的混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁?，F(xiàn)在是7頁\一共有52頁\編輯于星期四

建華管樁委托同濟大學(xué)，對混凝土混合配筋管樁、PHC管樁、和預(yù)制混凝土實心方樁三種樁型進行水平低周反復(fù)加載的對比試驗，選取有代表性的部位，通過精細的試驗量測設(shè)計，在整個試驗過程中觀測裂縫變化情況、混凝土和鋼筋的應(yīng)變變化，并繪制出反映樁在循環(huán)荷載作用下荷載與變形關(guān)系的滯回曲線及骨架曲線，為確定預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的水平抗震性能提供試驗基礎(chǔ)。

二混凝土混合配筋管樁、PHC管樁、實心方樁抗震性能的試驗研究現(xiàn)在是8頁\一共有52頁\編輯于星期四加載設(shè)備現(xiàn)在是9頁\一共有52頁\編輯于星期四混合配筋管樁PHC管樁實心方樁試驗加載程序采用荷載控制和位移控制兩種方法。現(xiàn)在是10頁\一共有52頁\編輯于星期四1對比試驗

試驗中觀測到的試件損傷發(fā)展歷程大致如下:(1)、當水平荷載小于開裂荷載時，試件水平力與位移呈線性關(guān)系。(2)、隨著荷載的增大，混凝土裂縫開始出現(xiàn)，此時裂縫寬度一般在0.02mm以內(nèi)。(3)、荷載繼續(xù)增大：

1）實心方樁中縱向受拉鋼筋開始屈服，接著受壓側(cè)混凝土保護層開始壓碎、剝落，繼而縱向受壓鋼筋壓屈，試驗結(jié)束；2）PHC管樁中受壓側(cè)混凝土保護層開始壓碎、剝落，縱向受拉鋼筋（預(yù)應(yīng)力鋼筋）逐漸達到屈服強度，直至最后斷裂，試驗結(jié)束；3）混合配筋管樁中受壓側(cè)混凝土保護層開始壓碎、剝落，縱向受拉鋼筋（預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋）逐漸達到屈服強度，直至最后預(yù)應(yīng)力鋼筋斷裂，非預(yù)應(yīng)力鋼筋壓屈，試驗結(jié)束?，F(xiàn)在是11頁\一共有52頁\編輯于星期四PHC管樁水平位移幅值80mm東側(cè)混凝土破壞情況實心方樁水平位移幅值60mm南側(cè)混凝土破壞情況

2試驗破壞情況現(xiàn)在是12頁\一共有52頁\編輯于星期四混合配筋管樁水平位移幅值95mm東側(cè)混凝土破壞情況現(xiàn)在是13頁\一共有52頁\編輯于星期四

實心方樁在保持80mm峰值位移時，負向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而大幅降低，剛度明顯退化，試驗結(jié)束。PHC管樁在保持70mm峰值位移時，正向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而開始大幅下降，一側(cè)混凝土已壓碎；而在保持80mm峰值位移時，另一側(cè)混凝土突然壓碎，試驗結(jié)束。

混合配筋管樁的水平極限承載力出現(xiàn)在80mm荷載級，在保持80mm峰值位移時，負向峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增多而有所降低，但未大幅下降；繼續(xù)加載，在保持85mm、90mm峰值位移時，峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸降低，但依然沒有大幅下降，說明混合配筋管樁具有較好的延性性能。最終在95mm峰值位移時，水平承載力明顯降低，試驗結(jié)束?，F(xiàn)在是14頁\一共有52頁\編輯于星期四3試驗比較與分析

從上表中可以看出，三根樁型軸壓比相同，剪跨比基本接近，這為比較三種樁型的延性性能提供了可比性。配箍率實心方樁比兩根管樁高出30%左右，這對方樁的延性性能有一定的增強作用?？箯潉偠葍筛軜冻龇綐督?0%左右，使管樁的抗彎能力大大提高。另外混合配筋管樁由于增配了非預(yù)應(yīng)力鋼筋，因此縱向配筋率超出方樁和PHC管樁近50%左右，這將有助于提高混合配筋管樁的水平極限承載力；而且由于增配的是非預(yù)應(yīng)力鋼筋，因此將會改善其延性性能。三種樁型相關(guān)參數(shù)比較參數(shù)樁型規(guī)格mm配筋規(guī)格EI103KN.m2縱筋配筋率箍筋配筋率（加密區(qū)）軸壓比剪跨比實心方樁400X4004Φ1878.0921.27%1.08%0.28.6PHC管樁500(100)13φD12.6107.0541.2%0.83%0.28.1混合配筋管樁500(100)16φD10.7,16Φ12111.3072.27%0.83%0.28.1現(xiàn)在是15頁\一共有52頁\編輯于星期四4延性性能系數(shù)比較

從三種樁型試件的延性系數(shù)比較來看，實心方樁和混合配筋管樁較為接近，均比PHC管樁的延性系數(shù)要大，因此在原有管樁基礎(chǔ)上增配非預(yù)應(yīng)力鋼筋的混合配筋管樁的延性得到了較大地提高，從而改善了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗震性能?，F(xiàn)在是16頁\一共有52頁\編輯于星期四5抗震試驗結(jié)論和建議（1）破壞模式實心方樁的破壞主要表現(xiàn)為受拉鋼筋屈服、受壓鋼筋壓屈以及受壓區(qū)混凝土壓碎。PHC管樁的破壞主要表現(xiàn)為預(yù)應(yīng)力鋼筋拉斷和受壓區(qū)混凝土壓碎。

混合配筋管樁的破壞主要表現(xiàn)為受拉鋼筋（非預(yù)應(yīng)力鋼筋）屈服、受壓鋼筋（非預(yù)應(yīng)力鋼筋）壓屈、預(yù)應(yīng)力鋼筋拉斷以及受壓區(qū)混凝土壓碎。（2）極限承載力反復(fù)荷載下，管樁的抗彎極限承載力超出實心方樁的極限承載力約40%，而兩種管樁的抗彎極限承載力基本接近。現(xiàn)在是17頁\一共有52頁\編輯于星期四（3）延性與耗能性能三種樁型試件的滯回曲線形狀均不夠飽滿，呈捏攏形（兩根管樁的滯回曲線較扁平），延性系數(shù)均小于3，耗能系數(shù)均小于1，因此表明抗震性能都不是非常理想。在極限荷載前，每級荷載下的滯回環(huán)重合良好，試件剛度退化不明顯；當荷載加到極限荷載后，每級荷載下的滯回環(huán)不再重合，承載力退化明顯。

混合配筋管樁的延性系數(shù)和實心方樁相比較為接近，而且其數(shù)值超過了PHC管樁的20%左右；另外，混合配筋管樁的耗能系數(shù)也超出了PHC管樁近30%左右，說明PHC管樁的延性性能得到了較大地改善，且與實心方樁的延性性能相近?，F(xiàn)在是18頁\一共有52頁\編輯于星期四6結(jié)論

PRC樁與PHC樁相比，它的性能明顯提高；抗裂彎矩提高了10～20%；極限彎矩和設(shè)計彎矩提高30～50%；樁身強度提供的豎向承載力提高了10～20%；在標準試驗條件下，延性增加8%～30%；裂縫寬度：在工作條件下裂縫寬度減少50%，為管樁受彎、受拉時的裂縫寬度控制、耐久性設(shè)計提供了技術(shù)條件。破壞形式為塑性破壞；而普通管樁延性稍差，破壞形式為脆性破壞，具有突然性和不可預(yù)見性。

PRC樁開發(fā)四年來，在各類建筑基礎(chǔ)工程實踐中，得到了成功地應(yīng)用?，F(xiàn)在是19頁\一共有52頁\編輯于星期四二結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋1、非預(yù)應(yīng)力鋼筋2，螺旋筋3、混凝土4

現(xiàn)在是20頁\一共有52頁\編輯于星期四非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用扇形軸對稱配置現(xiàn)在是21頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是22頁\一共有52頁\編輯于星期四混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集現(xiàn)在是23頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是24頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是25頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是26頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是27頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是28頁\一共有52頁\編輯于星期四

三應(yīng)用

1在黃河護堤鄭州段建成移動式不搶險潛壩

護堤壩樁設(shè)計成兩層保護層：樁壩第一保護層設(shè)計樁長為15m,是在當水流量為1000m3/s以下時，水從樁與樁間間隙流出，起到緩沖保護河堤的作用；當水流量增大到超過1000m3/s時，就從樁壩上部漫出；流到第二保護層，第二層“樁壩”樁長為24m，控制流量為4000m3/s，水亦是從樁與樁間間隙流出，當流量超過4000m3/s時，從水樁壩上部漫出，保證洪水的順暢流動，緩解河水對堤壩的沖刷。試驗段設(shè)計的是第一保護層?，F(xiàn)在是29頁\一共有52頁\編輯于星期四

混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁正是為適應(yīng)黃河樁壩的要求而設(shè)計的。樁壩利用該壩體可拆裝重組和靈活移動特性，有效適應(yīng)了游蕩性河段河勢變化的不確定性，解決了已有中水河道整治工程不能較好適應(yīng)目前及將來小水河勢的控制問題，實現(xiàn)了治河工程設(shè)計思想的創(chuàng)新，為遏制黃河下游畸形河勢發(fā)展、提高工程利用效率、穩(wěn)定主槽提供了技術(shù)手段?，F(xiàn)在是30頁\一共有52頁\編輯于星期四

護堤壩樁的端部現(xiàn)在是31頁\一共有52頁\編輯于星期四在樁壩的施工現(xiàn)場現(xiàn)在是32頁\一共有52頁\編輯于星期四建成的樁壩試驗段（A）現(xiàn)在是33頁\一共有52頁\編輯于星期四在黃河激流中的樁壩現(xiàn)在是34頁\一共有52頁\編輯于星期四產(chǎn)生的效益50m壩長試驗工程修建后（用樁900m），即對鄭州95灘供水機井起到了很好的保護作用，保證了3眼機井及其附屬管線在2008、2009和2010年的正常生產(chǎn)和運行，產(chǎn)生了500余萬元效益；試驗工程在一定程度上阻止延緩了河水對鄭州95灘沖蝕，對保護灘地、穩(wěn)定河勢產(chǎn)生了一定的社會效益和防洪效益

現(xiàn)在是35頁\一共有52頁\編輯于星期四

成果已在黃河下游鞏義黃河灘區(qū)豫聯(lián)供水工程和菏澤黃河河道整治工程2處推廣應(yīng)用3km（用樁8萬米），洞庭湖安澧垸松滋河軟基堤段7+600～8+100和13+400～13+800堤坡抗滑加固設(shè)計推廣應(yīng)用1.1km（用樁10萬米）

現(xiàn)在是36頁\一共有52頁\編輯于星期四

該獨特設(shè)計壩型是可以多年重復(fù)使用的，非常適用于旨在調(diào)整畸形河勢、工程搶險而需快速修建的臨時導(dǎo)流工程,可修筑垂直護岸或碼頭，還可在城市高層建筑基坑開挖施工中，代替鋼筋混凝土灌注樁或鋼樁進行基坑開挖支護，并可回收重復(fù)利用。

該項目榮獲2011年黃委會科技進步一等獎獲2012年水利部大禹科技進步二等獎現(xiàn)在是37頁\一共有52頁\編輯于星期四2建筑工程基礎(chǔ)

在抗震設(shè)防烈度8度或者接近8度邊緣的地區(qū)的基礎(chǔ)工程中采用抗震性能比較好的PRC樁，對抗震要求較高橋梁基礎(chǔ)經(jīng)過核算也得到了應(yīng)用。采用與PHC樁聯(lián)合使用，形成上下組合樁，較好解決管樁抗彎、水平承載力不足的問題

對完全采用PHC樁可能不適用的工程，可采用上部PRC樁、下部PHC樁；或者，依據(jù)計算結(jié)果，按不同深度上下混合配置，以滿足不同深度位置水平荷載的作用效應(yīng)要求

現(xiàn)在是38頁\一共有52頁\編輯于星期四

上下節(jié)采用不同類型的管樁。

現(xiàn)在是39頁\一共有52頁\編輯于星期四

對建筑工程低承臺樁，當上部或中部存在軟土、可液化土、濕陷性黃土、人工填土等欠固結(jié)土時，可以根據(jù)水平荷載作用效應(yīng)，采用分段組合樁形式，以節(jié)省工程造價

現(xiàn)在是40頁\一共有52頁\編輯于星期四拱橋樁基工程基礎(chǔ)現(xiàn)在是41頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是42頁\一共有52頁\編輯于星期四現(xiàn)在是43頁\一共有52頁\編輯于星期四3湖泊護岸工程

水利部洞庭湖護岸工程某加固段，設(shè)計采用抗滑樁和水泥土攪拌樁復(fù)合地基抗滑體?？够瑯对O(shè)計采用PHC樁，直徑600mm，樁長35m，水泥土攪拌樁長20m。經(jīng)專家論證，考慮穩(wěn)定性控制時，管樁水平承載力以抗彎承載力為控制條件，調(diào)整抗滑樁設(shè)計為直徑500mmPRC樁，設(shè)計試驗段約2km，管樁使用量約14萬米，每米