预应力混凝土管桩抗弯性能研究

预应力混凝土管桩抗弯性能研究

邱昊

镇江市建科工程质量检测中心有限公司 江苏镇江 212000

 

摘要：预应力混凝土管桩的特点是环保节能、较快的施工速度、较高的强度，于是被广泛应用到城乡建筑工程中，但是在实际应用中预应力混凝土管桩出现了较低的钢筋强度利用率、较差的承载力等问题，使得很难将其全面推广到支护类工程中。因此本文主要研究预应力混凝土管桩的含义和应用优势，并从具体的试验中探究其抗弯性能，希望能够为预应力混凝土管桩的发展提供借鉴，实现其抗弯性能提升的目的。

关键词：抗弯性能；混凝土管桩；预应力

 

前言：

将预应力技术与离心制管技术相结合的空心体细长混凝土预制构件就是预应力混凝土管桩，随着预应力混凝土管桩的发展在各类工程中逐渐开始应用。尤其是在基坑支护工程中得到了极大的应用。但是由于较低的承载力等问题的出现，使得预应力混凝土管桩的应用、发展受到了限制，因此对预应力混凝土管桩的抗弯性能进行深入的了解，对提高其承载能力、促进其性能的完善具有重要意义。

1、预应力混凝土管桩的含义和应用优势

1.1含义

根据预应力筋具有不同的张拉时间的特点，可以将预应力混凝土管桩分为两种类型，即后张法、先张法，其中分类较多、应用较为普遍的是先张法预应力混凝土管桩，而港口工程中使用的大直径管桩主要是后张法预应力混凝土管桩。

根据混凝土的不同等级可以将先张法预应力混凝土管桩分为预应力混凝土管桩（PC）、预应力高强混凝土管桩（PHC）；根据其不同的预压应力值可以将其分为C型预应力混凝土管桩、B型预应力混凝土管桩、A型预应力混凝土管桩、AB型预应力混凝土管桩；根据其预应力筋的钢棒的不同直径可以将其分为800mm、700mm、500mm、400mm等不同的规格^[1]。

1.2应用优势

    预应力混凝土管桩的应用优势主要表现为：具有较为宽广的适应范围，可以将其应用到挡土墙工程、桥梁基础工程、建筑工程中等，而且将其应用到各种地层中所表现出的穿透能力也是相当强大的。而且预应力混凝土管桩可以达到的C80的强度；在预应力混凝土管桩的应用过程中会需要使用离心工艺手段，所以配置的预应力钢筋要求质量高强，其抗弯刚度、抗裂性也要较强，以便在施工、运输时可以对其自身的完好性提供保障；预应力混凝土管桩的经济价值较高，所以该管桩具有较高的竖向承载力，于是境地了工程建设的桩基础成本，有助于加快施工进度，达到施工工期缩短的良好效果^[2]。

2、预应力混凝土管桩的抗弯性能的具体研究

2.1试验探究

为了对预应力混凝土管桩的抗弯性能进行深入的研究，可采取试验的方法，对两根预应力高强混凝土管桩进行试验，对其极限弯矩、开裂弯矩进行测定试验，检验该产品是否能够与相应的规范要求相符合。本实验选择的材料是一根AB型PHC管桩、一根B型PHC管桩，主要检测其抗弯承载力。选择的这两根PHC管桩应当具有相同的横截面尺寸。即具体规格为110mm壁厚、800mm外径、13m桩长。管桩内选择冷拔低碳钢丝作为其内螺旋箍筋，与桩端相距2米，且具有45mm的间距，中间部分为80mm间距。预应力混凝土用钢棒作为管桩的预应力钢筋，两根PHC管桩的配筋量分别为AB型φ^P12.6×15、A型φ^P10.7×30。

然后根据GB13476-2009进行具体的试验操作，将简支梁对称加载装置应用到试验中，施加集中力到跨中两端的0.5米位置处，可得知该管桩有1.0米的纯弯段，可以对其跨度进行计算得到最后的数据为7.8米。其中压力传感器、变频器、HZ型油泵为试验所使用的加载设备，由超高压油泵加载两台千斤顶，并利用变频器控制油泵的加载速率，最终保证加载同步、匀速的进行，对于荷载的大小的控制可以使用数据采集仪器的压力传感器。另外应设置5个应变测点，传感器应选用静态应变传感器，在管桩的最下缘处纵向布置，以便对管桩的实时应变值进行测量，最终达到对管桩的开裂荷载进行确定的目的^[3]。

在对管桩进行加载时会有裂缝现象的发生，抗裂荷载实测值应选为前一级荷载值；若是在荷载持续的规定时间内有裂缝问题产生，其抗裂荷载实测值应选为前一级荷载值、本级荷载值的平均值；若是裂缝发生在结束规定的荷载持续时间时，其抗裂荷载实测值应选为本级荷载值。而在确定管桩是否受到了极限的荷载，应当确定其是否出现受压区混凝土破坏、拉断受拉钢筋、受拉区混凝土出现1.5mm宽度的裂缝情况。若是对管桩进行加载时出现了其中某一种情况，抗裂荷载实测值应选为前一级荷载值；若是在荷载持续的规定时间内出现了其中某一种情况，其抗裂荷载实测值应选为前一级荷载值、本级荷载值的平均值；若是其中某一种情况出现在结束规定的荷载持续时间时，其抗裂荷载实测值应选为本级荷载值^[4]。

2.2结果分析

    在加载终止时，预应力钢筋的屈服强度没有达到要求，只有少量的混凝土剥落在受压区内，且明显的塑性变形问题也没有发生，在将其加载装置缓慢的卸载之后，在预应力筋的作用下，基本闭合了管桩的桩身裂缝。另外主要在管桩的纯弯段、附近3米范围内出现裂缝问题。由此可以看出试验的两个管桩在弹性状态转变为极限状态的过程中，明显的塑性阶段并没有经历，而且在管桩变为极限状态时，其具有比较小的塑性变形，而且在极限状态中也没有压碎受压区的混凝土，预应力钢筋的屈服现象也没有发生，裂缝控制其破坏状态。则可以说明这两根管桩具有一定的抗弯性能^[5]。

总结：

综上所述，通过对预应力混凝土管桩的抗弯性能的深入研究，从中可以了解到预应力混凝土管桩具有较强的抗弯性可以保证其应用的安全性，也有利于实现良好的施工效果。

参考文献：

[1]王新玲,高会宗,周同和,杜琳.新型混合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能试验研究[J].工业建筑,2012,（08）:64-68.

[2]丁百湛,孙明,雍洪宝.浅谈预应力混凝土管桩抗弯性能和抗剪性能的检测[J].工程质量,2014,（03）:34-37.

[3]卢松.简述先张法预应力高强混凝土管桩抗弯性能试验及破型检测要点[J].安徽建筑,2014,（03）:201-202.

[4]黄广龙,颜荣华,陆春其.水平承载预应力混凝土管桩应用现状及展望[J].建筑结构,2011,（S2）:341-344.

[5]林如丹.预应力高强混凝土管桩抗拔性能的研究[J].建筑知识,2010,（S2）:113-116.