洪湖PRC管桩 管桩

湖北卓南基础工程有限公司

管桩按外径分为300毫米、350毫米、400毫米、450毫米、500毫米、550毫米、600毫米、800毫米和1000毫米等规格，实际生产的管径以300毫米、400毫米、500毫米、600毫米为主。目前以直径400、600外径为主，管桩全是工厂化生产，常用节长8-12米，98年上海三航局预制厂为适应深水港码头建设的需要，生产节长30米的管桩，还根据设计使用的要求，少量生产4-5米的短节桩。 管桩按桩身抗裂弯矩的大小分为A型、AB型和B型、C型。A型的有效预应力约为4Mpa，AB型为6Mpa，B型约为8Mpa，C型约为10MPa。一般管桩有4-5Mpa的有效预应力，打桩时桩身混凝土可有效地抵抗仃桩拉应力，所以，对于一般的建筑工程，选用我国规定的A或AB型的管桩就可以。 每节管桩都有出厂标记，表示在管桩表面距端头1.0米左右的地方。

主要有柴油锤击打或静力压桩两种，柴油锤要根据承载力合理选用锤重和冲击能量，原则是重锤低击优于轻锤高击，轻锤高击容易打烂桩帽。打入式成桩主要控制有桩长和最后三阵贯入度或两者双控。静力压桩选用压桩重种约为特征值的2.2～2.5倍，静力压桩比较直观，成桩后承载力比较有保证。静力压桩的机械笨重，占地大，对场地尺寸和表层地基承载力有要求。两种成桩方式静力压桩要贵，机械进退场费也贵一点。目前珠三角大约是相差10Yuan/m。施工过程对配桩和接桩有些要求：例如配桩宜一根桩到底不用接桩，有接头宜接头在深处不宜在表面，接桩焊接要求高，要有专业焊工证，焊缝要均匀饱满，焊面有“鱼鳞状”纹路为好，焊接后要等凉却一定时间后才能继续施工，以免焊缝处入土急冷后冷脆影响使用寿命，有抗浮设计要求的，对焊缝要求很高，更应该控制好质量。

管桩功能分析
试件破坏形态
基本试件破坏的主要特征为裂缝尚未充分发展，受压区混凝土应变远未达到设计的极限压应变，试件就由于受拉区的预应力钢棒受拉断裂而丧失承载力，脆性破坏特征显著，破坏时，受压区混凝土形态较为完整，未出现压碎现象，高强混凝土的承压性能未能得到充分发挥。与之相比，P507(见图3)和P508(见图2b)试件破坏时，由于加入非预应力筋，试件经历较大变形,加载位置处受压区混凝土压碎现象明显，试件P507被压碎脱落的混凝土块的尺寸约为200mm，箍筋外露，裂缝发展较为充分，凭借高强混凝土的高承载力使脆性破坏得到明显改善。
荷载-位移滞回曲线
各试件桩身的荷载-位移滞回曲线见图4。该类曲线反映了试件在整个往复荷载作用下的变形和耗能能力，是描述试件抗震性能的重要指标。通过5根PHC管桩荷载-位移滞回曲线的对比发现，基本试件P504在进入弹塑性工作阶段后，由于刚度退化严重，滞回曲线呈现反S型，出现明显的“捏缩”现象，滞回环面积较小，计算得出的能量耗散系数偏低，试件的耗能性能较差。这是由于管桩水平方向承载力及刚度主要是由管桩的预应力纵筋及处于预压状态下的高强混凝土提供，而这两者均呈脆性破坏，混凝土的裂缝未能充分发展，故试件的耗能能力较差。通过对比可知，采取箍筋加密和加粗措施的P502、P505试件，滞回过程中的“捏缩”现象稍有缓解，但效果不明显，其水平承载力也未得到提高。这表明加密、加粗箍筋产生的混凝土环箍效应对PHC管桩的水平承载力及耗能性能的改善作用不明显：采取配置非预应力筋措施的P507、P508试件，水平承载力有大幅提高，与基本桩P504相比，配置11根16mm非预应力筋的P507试件水平承载力提高60.4%，配置11根覫D18mm非预应力筋的P508试件水平承载力提高72.25%。试件的耗能能力也明显改善，滞回环呈弓形，形态较饱满，能量耗散系数增大，“捏缩”现象基本消失。主要原因是加入的非预应力筋在塑性阶段与预应力纵筋共同作用，并且在预应力钢棒退出工作后，继续与受压区混凝土共同工作提供承载力，利用高强混凝土的高抗压强度使其水平承载力明显提高。由于非预应力筋的塑性变形性能明显优于处在预拉状态的预应力钢棒，试件在滞回过程中的耗能明显增强，抗震性能得到显著改善。
混凝土管桩
延性系数
常用的衡量延性的量化指标为曲率延性系数前者反映延性结构构件临界截面的相对延性;后者用于反映延性结构构件局部的相对延性。本文从这两个方面对PHC管桩的抗震延性进行分析，其中试件的曲率为倾角变化量与两倾角仪中心距离的比值，屈服变形均根据绘出的骨架曲线采用能量等面积法确定，极限位移确定条件为临界截面的承载力下降到承载力值的85%。各试件的位移延性系数和曲率延性系数数据结果分别见表3和表4。
由表可知，基本桩试件P504的位移延性系数和曲率延性系数均较小，延性性能较差。综合基本桩试件的裂缝开展形式、破坏形态及破坏时塑性铰区混凝土应力状况分析其原因，在拟地震力作用下，PHC管桩桩身中部的受力状态主要为正截面的受弯状态，而管桩的受力纵筋是直径仅为9mm且处于张拉状态下的预应力钢棒，其塑性变形及耗能能力明显不足，使试件在地震荷载作用下的延性性能受到影响，同时限制了高强混凝土承压性能的发挥，未达到提高水平承载力的效果。与基本试件P504相比，采取提高配箍率措施的试件P502的位移延性与曲率延性均没有提高，说明该措施对于改善预应力高强混凝土管桩的变形、延性性能没有明显作用，这是由于提高配箍率的主要作用是提高试件的抗剪性能以及在环箍效应下的约束混凝土的作用，而对于在地震力荷载作用下的管桩正截面抗弯和延性性能几乎不起作用，故管桩的抗震性能无法得到有效改善。
配置16mm非预应力筋的试件P507的位移延性较之基本试件P504有了明显的改善，屈服位移和极限位移分别增加了20%和63%，位移延性系数增大了38%，而其塑性铰区截面曲率延性较试件P504虽有提高，但幅度较位移延性减小，极限曲率增大33%，延性系数增大27%。这表明，PHC管桩在配置非预应力筋后，混凝土塑性铰区出现外移迹象，结合试验现象分析得出，配置的非预应力筋能够在预应力钢棒退出工作后继续受力，有较强的塑性变形能力，使得高强混凝土的力学性能得到更充分的发挥，延缓了试件的破坏，并由于受力纵筋数量的增加使混凝土的应力分布更为均匀、合理，从而改善了PHC管桩的受力状况，使管桩的变形及延性性能显著增强。但是，在增加非预应力筋后，配置覫b18mm非预应力筋的试件P508的改善效果比试件P507略有降低，由此可以得出，非预应力筋的用量在**出一定范围后对提高管桩延性的作用将会变小。
刚度退化
刚度与承载能力、延性一样，也是构件抗震性能的一个重要指标。结构构件在承受地震作用时，其刚度会逐渐减小。定义坐标原点与某次循环的荷载峰值(即骨架曲线上的点)连线的斜率为等效刚度，其值由K=F/Δ得到。各试件的刚度退化曲线如图5所示。由图5(a)可知，基本试件P504及采用提高配箍率措施的改善型试件P502和P505的刚度退化曲线十分相似，刚度退化规律及退化速度基本相同，试件在混凝土开裂后，刚度退化速度，而在屈服后刚度退化速度明显放缓，刚度衰减比较均匀，没有发生刚度突变。由图5(b)可知，对比基本试件P504，配置非预应力筋的P507和P508试件，在混凝土开裂后刚度退化速度明显变慢，刚度衰减量大幅度减小。这表明，非预应力筋的加入能够有效缓解受拉区混凝土退出工作对试件刚度的削弱作用，延缓其刚度退化现象，明显改善PHC管桩的抗震性能。

PC桩和PTC桩一般采用常压蒸汽养护，一般要经过28天才能施打。而PHC桩，脱模后进入高压釜蒸养，经10个大气压、180度左右的蒸压养护，混凝土强度等级达C80从成型到使用的较短时间只需一两天。