預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗彎性能研究

【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的特點(diǎn)是環(huán)保節(jié)能、較快的施工速度、較高的強(qiáng)度，于是被廣泛應(yīng)用到城鄉(xiāng)建筑工程中，但是在實(shí)際應(yīng)用中預(yù)應(yīng)力混凝土管樁出現(xiàn)了較低的鋼筋強(qiáng)度利用率、較差的承載力等問題，使得很難將其全面推廣到支護(hù)類工程中。因此本文主要研究預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的含義和應(yīng)用優(yōu)勢，并從具體的試驗中探究其抗彎性能，希望能夠為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的發(fā)展提供借鑒，實(shí)現(xiàn)其抗彎性能提升的目的。

【關(guān)鍵詞】抗彎性能；混凝土管樁；預(yù)應(yīng)力

前言：

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)與離心制管技術(shù)相結(jié)合的空心體細(xì)長混凝土預(yù)制構(gòu)件就是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的發(fā)展在各類工程中逐漸開始應(yīng)用。尤其是在基坑支護(hù)工程中得到了極大的應(yīng)用。但是由于較低的承載力等問題的出現(xiàn)，使得預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用、發(fā)展受到了限制，因此對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗彎性能進(jìn)行深入的了解，對提高其承載能力、促進(jìn)其性能的完善具有重要意義。

1、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的含義和應(yīng)用優(yōu)勢

1.1含義

根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋具有不同的張拉時間的特點(diǎn)，可以將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁分為兩種類型，即后張法、先張法，其中分類較多、應(yīng)用較為普遍的是先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，而港口工程中使用的大直徑管樁主要是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。

根據(jù)混凝土的不同等級可以將先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC）、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC）；根據(jù)其不同的預(yù)壓應(yīng)力值可以將其分為C型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、B型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、A型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、AB型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；根據(jù)其預(yù)應(yīng)力筋的鋼棒的不同直徑可以將其分為800mm、700mm、500mm、400mm等不同的規(guī)格[1]。

1.2應(yīng)用優(yōu)勢

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：具有較為寬廣的適應(yīng)范圍，可以將其應(yīng)用到擋土墻工程、橋梁基礎(chǔ)工程、建筑工程中等，而且將其應(yīng)用到各種地層中所表現(xiàn)出的穿透能力也是相當(dāng)強(qiáng)大的。而且預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可以達(dá)到的C80的強(qiáng)度；在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用過程中會需要使用離心工藝手段，所以配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋要求質(zhì)量高強(qiáng)，其抗彎剛度、抗裂性也要較強(qiáng)，以便在施工、運(yùn)輸時可以對其自身的完好性提供保障；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的經(jīng)濟(jì)價值較高，所以該管樁具有較高的豎向承載力，于是境地了工程建設(shè)的樁基礎(chǔ)成本，有助于加快施工進(jìn)度，達(dá)到施工工期縮短的良好效果[2]。

2、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗彎性能的具體研究

2.1試驗探究

為了對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗彎性能進(jìn)行深入的研究，可采取試驗的方法，對兩根預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁進(jìn)行試驗，對其極限彎矩、開裂彎矩進(jìn)行測定試驗，檢驗該產(chǎn)品是否能夠與相應(yīng)的規(guī)范要求相符合。本實(shí)驗選擇的材料是一根AB型PHC管樁、一根B型PHC管樁，主要檢測其抗彎承載力。選擇的這兩根PHC管樁應(yīng)當(dāng)具有相同的橫截面尺寸。即具體規(guī)格為110mm壁厚、800mm外徑、13m樁長。管樁內(nèi)選擇冷拔低碳鋼絲作為其內(nèi)螺旋箍筋，與樁端相距2米，且具有45mm的間距，中間部分為80mm間距。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒作為管樁的預(yù)應(yīng)力鋼筋，兩根PHC管樁的配筋量分別為AB型φP12.6×15、A型φP10.7×30。

然后根據(jù)GB13476-2009進(jìn)行具體的試驗操作，將簡支梁對稱加載裝置應(yīng)用到試驗中，施加集中力到跨中兩端的0.5米位置處，可得知該管樁有1.0米的純彎段，可以對其跨度進(jìn)行計算得到最后的數(shù)據(jù)為7.8米。其中壓力傳感器、變頻器、HZ型油泵為試驗所使用的加載設(shè)備，由超高壓油泵加載兩臺千斤頂，并利用變頻器控制油泵的加載速率，最終保證加載同步、勻速的進(jìn)行，對于荷載的大小的控制可以使用數(shù)據(jù)采集儀器的壓力傳感器。另外應(yīng)設(shè)置5個應(yīng)變測點(diǎn)，傳感器應(yīng)選用靜態(tài)應(yīng)變傳感器，在管樁的最下緣處縱向布置，以便對管樁的實(shí)時應(yīng)變值進(jìn)行測量，最終達(dá)到對管樁的開裂荷載進(jìn)行確定的目的[3]。

在對管樁進(jìn)行加載時會有裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為前一級荷載值；若是在荷載持續(xù)的規(guī)定時間內(nèi)有裂縫問題產(chǎn)生，其抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為前一級荷載值、本級荷載值的平均值；若是裂縫發(fā)生在結(jié)束規(guī)定的荷載持續(xù)時間時，其抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為本級荷載值。而在確定管樁是否受到了極限的荷載，應(yīng)當(dāng)確定其是否出現(xiàn)受壓區(qū)混凝土破壞、拉斷受拉鋼筋、受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)1.5mm寬度的裂縫情況。若是對管樁進(jìn)行加載時出現(xiàn)了其中某一種情況，抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為前一級荷載值；若是在荷載持續(xù)的規(guī)定時間內(nèi)出現(xiàn)了其中某一種情況，其抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為前一級荷載值、本級荷載值的平均值；若是其中某一種情況出現(xiàn)在結(jié)束規(guī)定的荷載持續(xù)時間時，其抗裂荷載實(shí)測值應(yīng)選為本級荷載值[4]。

2.2結(jié)果分析

在加載終止時，預(yù)應(yīng)力鋼筋的屈服強(qiáng)度沒有達(dá)到要求，只有少量的混凝土剝落在受壓區(qū)內(nèi)，且明顯的塑性變形問題也沒有發(fā)生，在將其加載裝置緩慢的卸載之后，在預(yù)應(yīng)力筋的作用下，基本閉合了管樁的樁身裂縫。另外主要在管樁的純彎段、附近3米范圍內(nèi)出現(xiàn)裂縫問題。由此可以看出試驗的兩個管樁在彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O限狀態(tài)的過程中，明顯的塑性階段并沒有經(jīng)歷，而且在管樁變?yōu)闃O限狀態(tài)時，其具有比較小的塑性變形，而且在極限狀態(tài)中也沒有壓碎受壓區(qū)的混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋的屈服現(xiàn)象也沒有發(fā)生，裂縫控制其破壞狀態(tài)。則可以說明這兩根管樁具有一定的抗彎性能[5]。

總結(jié)：

綜上所述，通過對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗彎性能的深入研究，從中可以了解到預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有較強(qiáng)的抗彎性可以保證其應(yīng)用的安全性，也有利于實(shí)現(xiàn)良好的施工效果。

參考文獻(xiàn)：

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[3]盧松.簡述先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁抗彎性能試驗及破型檢測要點(diǎn)[J].安徽建筑，2014，（03）：201-202.

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[5]林如丹.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁抗拔性能的研究[J].建筑知識，2010，（S2）：113-116.