预应力对混凝土管桩的影响及机理
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混合配筋预应力混凝土管桩一、概述混合配筋预应力混凝土管桩(以下简称“管桩”)是一种在预制构件中采用混合配筋的预应力混凝土管桩。
这种管桩结合了多种材料的优点,如钢筋、钢丝和玻璃纤维等,具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐久性好等特性,是建筑行业中广泛应用的建材之一。
二、混合配筋预应力混凝土管桩的特性1、高强度:混合配筋预应力混凝土管桩的强度高于普通混凝土管桩,能够承受更大的荷载,适用于高层建筑、桥梁等需要承受大荷载的工程。
2、轻质:混合配筋预应力混凝土管桩的重量比普通混凝土管桩轻,便于运输和安装,同时对地基的压力也较小,减少了地基的负担。
3、耐腐蚀:混合配筋预应力混凝土管桩的外表面涂有防腐层,能够有效地防止腐蚀,适用于海洋工程、化工工程等腐蚀性环境。
4、耐久性好:混合配筋预应力混凝土管桩采用高强度混凝土和多种材料的组合,使其具有较好的耐久性,能够满足长期使用的需求。
三、混合配筋预应力混凝土管桩的应用混合配筋预应力混凝土管桩在建筑行业中得到了广泛的应用,如高层建筑、桥梁、高速公路、机场等。
其优点在于能够满足大荷载的需要,同时又具有较好的耐久性和防腐性能,能够保证工程的安全性和稳定性。
四、结论混合配筋预应力混凝土管桩是一种具有高强度、轻质、耐腐蚀和耐久性好等特性的建材,适用于各种需要承受大荷载的工程中。
随着建筑行业的不断发展,混合配筋预应力混凝土管桩将会得到更广泛的应用和发展。
摘要:本文研究了混合配筋部分预应力混凝土梁的疲劳性能及其影响因素,通过疲劳试验和数值模拟,分析了梁的疲劳行为和破坏模式。
研究结果表明,混合配筋部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的性能受多种因素影响,包括配筋率、预应力筋的布置方式、混凝土强度等。
本文可为混合配筋部分预应力混凝土结构的疲劳设计和优化提供参考。
引言:混合配筋部分预应力混凝土梁是一种具有较高承载力和良好耗能性能的结构构件。
在反复荷载作用下,其疲劳性能对于结构的整体稳定性和安全性具有重要意义。
对预应力混凝土管桩上浮问题的分析近年来,预应力商品混凝土管桩由于具有承载力高、适应性强等特点得到了大力推广,但面对预应力商品混凝土管桩在施工中存在的质量问题,管桩上浮现象十分突出,必须要引起我们关注。
本文通过分析预应力商品混凝土管桩的施工特点,以某工业区工程为例,针对上浮原因,提出处理措施。
一、预应力商品混凝土管桩的施工特点1、适用条件正确选择桩型可以避免及减少挤土效应的有害影响。
(1)预应力管桩不适合用于岩溶、石灰岩地区;上部有厚淤泥软土、下部桩端直接进入中、微风化层等软硬突变的地基以及有大量孤石、有坚硬隔层的地质。
此外,由于纯摩擦桩不利于管桩桩身强度的发挥,亦应慎用预应力管桩。
(2)对于大多数建筑场地,可考虑选用预应力管桩,但应结合地质勘察报告和施工情况,充分考虑挤土效应的影响,决定是否选用预应力管桩以及桩基施工要求。
2、桩距按桩基规范,预应力管桩最小桩中心距应不小于3.5d。
当穿越饱和软土时桩中心距要求最大,穿越非饱和土或开口的部分挤土桩次之;对桩数少于9根、仅1~2排以摩擦为主的桩基,最小桩中心距可适减。
按《地基基础设计规范》要求,对非饱和土的最大布桩平面系数应控制在6.5%以内,对饱和土的最大布桩平面系数控制在5%。
正常设计可通过成桩试验来确定单桩承载力,确定桩长、压桩力、最后贯人度控制等打桩参数。
可以通过调查,参考当地有经验的地基施工单位意见来确定布桩桩距和施工参数。
如当地无管桩施工实例及施工参数,设计宜先做成桩试验。
二、工程概况某工业区工程为框架结构的大型公共建筑,总建筑面积为56,780m2,柱距为l0~15m,基础采用PHC―AB600型高强预应力商品混凝土管桩,桩径Ф500m m,总桩数3956根,单桩设计承载力特征值N=3200kN,平均入土深度29.58m,持力层为强风化花岗岩,持力层土的极限端阻力特征值qpk=6000kPa。
施工采用锤击法,4台桩机分4个区域同时从中心开始。
预应力混凝土管桩施工质量问题及预防措施分析一.引言预应力混凝土管桩在全国各地区的项目建设中得到广泛应用,逐渐成为软土基础项目建设的重要组成部分。
由于地基的特殊性质,导致预应力混凝土管桩项目施工容易出现质量问题,必须要结合工程实际情况,妥善处理。
二.预应力混凝土管桩施工质量问题1.预应力混凝土管桩本身的质量问题首先是管桩本身的质量问题,预应力管桩桩身砼强度设计为C60至C80,强度只有在这一范围内才能保证建筑的安全性。
一般来说,这种管桩采用离心法工艺和蒸高技术,生产完毕要有一定的养护期,及产及用的方法是不可取的。
接着对安装管桩的设备也有一定的要求。
现阶段中,由于技术人员不合格,往往会选用不合适的建筑工具,有时候为了方便也会在不同的环节使用同一种工具。
例如一把大锤锤到底,这样做的后果就是管桩损坏,影响施工效果。
最后来说,施工中经常采用的锤击法在遇到硬土层时也会受限,锤击施工很容易造成管桩断裂。
2.预应力管桩的接头连接问题预应力管桩的接头往往会使用焊接来接头,在焊接的过程中也有许多应注意的问题。
现如今的焊接一般均是人工焊接,施工过程中,工作单位为了节省开支,会选用没有焊接证件的人员来上岗,这样会造成焊接质量差,出现裂缝,不能保证质量安全。
焊接过程中也要认真选取焊接点,焊缝要饱满,不留缝隙,气孔。
目前建筑实施过程中有两种新的管桩接头方法。
其中一种是福建省开发的,管桩机械快速螺纹连接接头。
另一种是广东的预应力混凝土管桩(机械)快速接头,是以机械啮合取代传统的焊接工艺。
3.管桩之间的位置偏差施工中应对管桩之间的距离进行严格控制。
捶打,挤压之后要再一次测量管桩之间的距离,如发生偏差要及时的修整。
在管桩密集的区位更应提高警惕,密集群桩在施工过程中会产生挤土效应,后施工的桩往往会挤压到先施工的桩,会挤压使其移位,这种情况下也需要反复测量来保证管桩位置不发生变化。
为了阻止桩与桩之间的挤压,可以开挖防挤沟和防挤孔,不仅可以减少沉桩对邻近桩的影响,还可以减少沉桩过程中浅层土体水平位移。
预应力管桩总结预应力管桩作为一种常见的基础工程桩型,在现代建筑施工中发挥着重要作用。
本文将对预应力管桩的特点、施工工艺、质量控制以及应用场景等方面进行详细阐述。
一、预应力管桩的特点1、高强度预应力管桩采用高强度混凝土和预应力钢筋制作,具有较高的抗压强度和承载能力,能够满足各种建筑工程的需求。
2、施工速度快管桩在工厂预制,质量稳定,现场施工时,沉桩速度快,能够有效缩短工期。
3、适应性强适用于多种地质条件,如软土、砂土、黏土等,并且能够承受较大的水平荷载和竖向荷载。
4、经济性好相比其他桩型,预应力管桩的造价相对较低,在保证工程质量的前提下,能够降低工程成本。
5、环保节能生产过程中能耗较低,对环境的污染较小,符合现代建筑行业的可持续发展要求。
二、预应力管桩的施工工艺1、施工准备在施工前,需要对施工现场进行平整,清除障碍物,并根据设计要求确定桩位。
同时,要对管桩的质量进行检查,确保其符合相关标准。
2、吊运和堆放管桩在吊运过程中要保持平稳,避免碰撞和损坏。
堆放时要按照规格、型号分类堆放,并设置垫木,防止管桩滚动。
3、沉桩常见的沉桩方法有锤击法、静压法和振动法。
锤击法是利用桩锤的冲击力将桩打入土中,施工速度快,但噪音较大;静压法是通过静力将桩压入土中,噪音小,但对施工场地要求较高;振动法是利用振动器的振动使桩沉入土中,适用于砂土等地质条件。
4、接桩当桩的长度不够时,需要进行接桩。
接桩的方法通常有焊接法、法兰连接法和机械连接法。
焊接法是最常用的接桩方法,焊接质量直接影响桩的承载能力。
5、送桩如果桩顶标高低于地面,需要采用送桩器将桩送至设计标高。
6、终止沉桩当桩达到设计要求的承载力或入土深度时,即可终止沉桩。
三、预应力管桩的质量控制1、原材料质量控制严格控制混凝土、钢筋等原材料的质量,确保其符合相关标准和设计要求。
2、制作过程质量控制在管桩制作过程中,要对模具、钢筋加工、混凝土浇筑、养护等环节进行严格监控,保证管桩的质量。
预应力对混凝土管桩的影响及机理在建筑工程领域,混凝土管桩作为一种重要的基础构件,被广泛应用于各类建筑的基础工程中。
预应力技术的应用,更是为混凝土管桩带来了诸多显著的影响,深入理解其影响及机理对于优化管桩设计、提高施工质量以及保障建筑安全具有重要意义。
预应力,简单来说,就是在混凝土构件承受使用荷载之前,预先对其施加的压力。
对于混凝土管桩而言,通过对钢筋施加张拉应力,使其在管桩内部产生预压应力。
预应力对混凝土管桩的首要影响体现在提高管桩的承载能力上。
在承受竖向荷载时,管桩需要具备足够的抗压能力。
由于预先施加了预应力,混凝土管桩在受到外部压力时,内部的预压应力能够抵消一部分外部荷载产生的拉应力,从而延缓混凝土的开裂。
这意味着管桩能够承受更大的竖向压力,提高了其承载能力,使得建筑物的基础更加稳固可靠。
其次,预应力能够有效控制管桩的裂缝开展。
混凝土材料本身具有抗拉强度低的特点,在受到拉应力作用时容易开裂。
而预应力的存在使得管桩在正常使用阶段处于受压状态,大大减少了拉应力的出现。
即使在较大荷载作用下产生裂缝,由于预应力的作用,裂缝的宽度和发展速度也能得到有效的控制,保证了管桩的耐久性和使用性能。
再者,预应力有助于提高管桩的抗弯性能。
在建筑基础中,管桩往往需要承受水平荷载和弯矩作用。
预应力的施加增加了管桩的抗弯刚度,使其在受到弯矩时变形减小,提高了管桩抵抗弯曲变形的能力,减少了因弯曲而导致的破坏风险。
预应力还能够增强管桩的抗冲击性能。
在一些特殊情况下,如地震等自然灾害,建筑物基础会受到瞬间的冲击作用。
预应力管桩由于内部存在预压应力,能够更好地吸收和分散冲击能量,降低了管桩在冲击作用下发生破坏的可能性。
从机理方面来看,预应力对混凝土管桩的影响主要基于以下几个方面。
其一,预应力通过钢筋的张拉在混凝土中产生预压应力,这种预压应力在混凝土内部形成了一种“预应力场”。
当外部荷载作用时,这个预应力场能够与外部荷载产生的应力相互作用,从而改变混凝土内部的应力分布,提高混凝土的抗压和抗拉能力。
预应力混凝土管桩打桩过程中的注意及措施默认分类 2009-10-06 15:03 阅读219 评论0字号:大中小预应力混凝土管桩打桩过程中的注意及措施(2009-09-26 14:30:00)1 前言预应力混凝土管桩(以下简称管桩)在施打过程中,由于经受高温能量桩锤的反复冲击,在桩顶部和桩身均产生打桩应力,而且应力的峰值波动较大,有时还会超过桩静态极限承载力的允许应力,使桩顶部的混凝土在打桩过程中受到破坏或桩身出现环向裂缝,致使打桩中断,甚至危及桩的完整性,以至于使桩的承载力与耐久性受到削弱。
因此,在管桩基础施工中,绝不可忽视打桩应力的影响。
2 打桩应力的形式打桩应力是在打桩过程中产生的,其主要形式有压应力和拉应力,大小、形式与桩锤、土体抗力、打桩操作有关。
打桩应力可以通过PDA动测仪探测到。
一般管桩多采用中高能量柴油锤施打,也可以用落锤施打。
桩顶部在桩锤的打击下,产生高值压应力,以压力波的形式迅速传到桩底,并产生反射应力波。
当桩顶部的初始压应力向下传到桩尖时,如果桩尖处土层的阻力很大,那么反射的是压应力波,反射波传到桩顶,如果桩顶部的自由度大,压应力波又以拉应力波的形式向下反射。
如果桩尖处土层阻力很小,那么,向上反射的是拉应力波。
桩截面任意点的应力值是向下传递的压应力和向上反射的拉应力的代数和。
据有关工程实测资料显示,打桩应力的峰值多数在35~50MPa之间,拉应力在有些情况下甚至达到50MPa以上。
在大多数情况下,拉应力是由拉压交替作用的。
打桩应力的产生是复杂的,受打桩阻力、打桩机具、打桩方法等因素的影响,因此,必须具体分析。
3 影响打桩应力的主要因素在管桩基础施工中,普遍出现的问题主要有两类:一是由于不规则的高压应力作用,造成桩顶部混凝土的破损(如图1所示);二是由于不规则的拉压应力的作用,产生环向裂缝或混凝土破损(如图2所示)。
这两种情况都是不规则的高值打桩应力超过桩的极限强度所致。
根据统计情况分析,导致产生高值打桩应力的因素是多方面的,主要有以下几个方面的原因:3.1 在打桩方面,主要是桩垫不好,偏心打桩所致。
预应力对混凝土管桩的影响及机理
1前言随着预应力混凝土管桩应用范围的日益扩大,如港口、码头、地下水中侵蚀性介质浓度较高地区等,其耐久性的问题显得越来越突出。
设计文件中提出的管桩基础使用寿命多为50~100a,但是很少提出如何保证达到设计使用寿命的技术措施。
在管桩的设计、施工过程中,有关耐久性的问题目前也并未足够考虑。
工程调查发现,许多使用了预应力混凝土管桩的工程,尤其是海港等处于腐蚀性环境中的工程,管桩的耐久性问题非常突出,有些码头在投入使用不到20a就出现了大面积的管桩损坏,有的则需要维修。
最新施行的《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)在原规范有关耐久性规定较少的基础上,专门提出了耐久性设计的要求,可见混凝土结构的耐久性问题已弓1起广泛重视。
预应力混凝土管桩是混凝土结构中较易产生耐久性问题的结构,且其耐久性问题也越来越突出。
2研究现状我国对钢筋混凝土耐久性问题始于2O世纪6O年代初南京水利科学研究院的钢筋锈蚀研究,从2O世纪80年代起日益引起重视。
中国建筑科学研究院、山东建研所等根据试验分别提出了钢筋锈蚀时间计算模型;金伟良等对钢筋锈蚀问题进行了研究;肖从真,刘西拉提出以纵向开裂结构截面损失率达5%作为寿命终点;陈新华等对海滨环境下的预制方桩耐久性进行了初步的研究等等。
现有的研究基础对混凝土结构耐久性破坏机理研究比较多,尤其是对混凝土碳化中性化腐蚀及氯离子侵蚀耐久性破坏研究较为深入,但研究大多集中在单一影响因素,很少涉及多因素影响
下的耐久性问题,对预应力混凝土管桩的耐久性仍缺少系统的研究。
3影响因素预应力混凝土管桩的耐久性状态是一个与时间有关的动态的渐变过程,其影响因素很多,经过分析研究,结合工程实际现象,大体可归纳为环境因素、结构荷载因素、材料因素、设计和施工因素等,其中侵蚀性环境是导致预应力混凝土管桩结构耐久性失效的直接因素。
3.1环境因素环境因素包括大气环境(二氧化碳、水汽、腐蚀气体等)、海洋环境(氯离子、硫酸根离子等)、土壤环境(有害离子、微生物、水等)和工业环境(工业废渣废水、水汽等),环境因素的影响主要包括氯离子、硫酸根离子等的腐蚀作用、二氧化碳的碳化作用、冻融破坏和侵蚀性介质破坏等。
氯离子可与混凝土中的某些固相组分发生化学反应而生成易溶的氯化钙和带有大量结晶水、比反应物体积大几倍的固相化合物,造成混凝土的膨胀破坏,同时,氯离子还会破坏钢筋钝化膜,导致钢筋锈蚀。
硫酸根离子可与混凝土内部水泥石的某些固相组分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物,这些难溶的盐类矿物由于吸收了大量的水分子而产生体积膨胀,形成膨胀内应力,当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时就会导致混凝土的开裂破坏。
碳化作用是指空气中的二氧化碳通过混凝土的孔隙溶解于其毛细孔中的液相,并与水泥水化产生的碱性物质反应,生成中性的碳酸钙,使混凝土的碱度降低,在一定环境下导致钢筋混凝土脱钝生锈。
混凝土水化结硬后,内有很多毛细孔,低温时,滞留在毛细孔中多余的水分因结冰产生体积膨胀,引起混凝土内部结构破坏,高温时融化,反复多次,就
会使混凝土的损伤累积达到一定程度而引起结构破坏,即冻融破坏。
3.2结构荷载因素结构荷载因素主要包括施工荷载因素和使用荷载因素。
施工荷载因素指施工过程荷载对管桩耐久性的影响,如不同施工方法成桩过程对管桩造成的损伤等。
使用荷载因素指使用过程荷载或荷载的变化对管桩耐久性的影响,如低周反复荷载等。
3.3材料因素材料因素包括水泥品种、骨料与级配、水灰比、外掺剂、混凝土保护剂等,产生的影响包括管桩质量问题、管桩抗腐蚀性能、碱一骨料反应等。
碱一骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部膨胀,导致混凝土剥落、开裂,甚至破坏的现象。
3.4其他因素其他因素包括设计因素、施工因素等。
设计因素主要包括工程设计的耐久性标准过低、设计时环境作用的耐久性问题没有得到重视、钢筋保护层过薄、混凝土等级过低等问题。
施工因素主要包括施工进度的不适当追求、偷工减料、未按设计要求施工、施工技术水平等问题。
4沉桩机理沉桩方式有锤击型和静压型两种方式。
但是锤击型有振动大、噪音大等不利因素。
静压型被广泛应用。
4.1静压压桩机理静压沉桩过程中,桩在施工压力作用下克服桩侧阻力,桩尖将土体冲剪破坏并向四周挤压。
桩端土为黏土层时,黏土经挤压重塑并产生超静水压力,超静水压力扰动了土体结构,降低土体抗剪强度,减少了桩侧摩擦力及桩端阻力,沉桩贯入度较大;桩端土为砂土层时,由于砂土颗粒、孔隙比均较大、透水性较强,加之施加于桩侧土体的荷载非振动荷载,桩侧土不会形成重塑区,也不会产生超静
水压力,沉桩过程中砂土被挤密,提高了砂土的抗剪强度,使桩端阻力骤升,施工贯入度较小:因沉桩过程中桩土间的相对运动,桩侧土施加给桩侧的阻力为动摩擦力,显然,动摩擦力小于静止摩擦力。
桩施工完毕,随着时间的推移,桩侧黏土超静水压力逐渐消散,土体重新固结,抗剪强度及桩侧阻力逐渐恢复并有所提高;桩施工完成后,桩侧被挤密的砂土颗粒结构重组,逐渐恢复到施工前的状态,孔隙比增大,砂土的抗剪强度降低,使砂土自重应力产生的侧压力和沉桩过程中产生的挤压力均减小,导致桩侧阻力降低。
4.2静压沉桩的终压控制原则及方法静压沉桩的终压标准不能一律以终压力不小于单桩的竖向抗压极限承载力控制。
静力压桩的静压力应根据场地地质条件、桩型、设计采用的单桩竖向抗压极限承载力、桩的布置等综合考虑。
(1)静压沉桩的终压控制原则:①对端承摩擦桩,以桩长控制为主,终压力控制为辅;②对摩擦端承桩,在桩端进入持力层后,以终压力控制。
(2)静压沉桩的终压控制方法:①对桩周土质较差而承载力较高的桩、桩端位于砂质土层及遇水易软化的土层的桩,沉桩到位后应间隔一定时间复压2~3遍。
复压过程中,油压表读数稳定或上升可终压,否则,应继续压桩。
②砂土地基中终压力不应小于桩的竖向抗压极限承载力。
因砂土地基中不可预测的因素较多,静压沉桩的终压标准应经试压桩及承载力检验后确定。
③饱和黏土层中终压力可取桩的竖向抗压极限承载力,静压沉桩的终压标准应经试压桩及承载力检验后确定。
4.3桩身完整性检测桩身完整与否,直接影响到桩的承载力及耐久性。
桩
身完整性检测以低应变法为主。
因管桩是空心构造,这样就给桩身完整性检测提供了一个天然的检测通道,并可根据桩内壁混凝土光滑程度以及渗水痕迹,判断内壁混凝土的完整性、桩身裂缝位置、接头质量等。
对于直径较大、桩较短的管桩,在沉桩后或一段时间内即可采用灯光照亮管桩内壁进行目测检测;对直径较小或桩较长的管桩,可利用孔内摄像仪进行检测。
灯光照亮管桩内壁或孔内摄像仪进行检测比较适用于管桩端位于地面以上或送桩一定深度、地下水位位于桩端以下及送桩孔的孔壁土体稳定等情况。
采用孔内检查,必须设置封闭桩尖。
孔内壁灯光或摄像检查只是对桩身完整性的宏观的检查,沉桩后还应采用低应变法结合孔内检查情况进行抽查。
按以上步骤实施,桩身完蛰眭就能得到很好的保障。
5结束语随着科学技术的不断发展,通过分析预应力混凝土管桩的影响因素,对每种因素采取合理的措施,结合适宜的沉桩工艺。
来保证工程质量的耐久性及安全性。
实际应用过程中只有不断积累经验,改进设计及施工工艺,扬长避短,才能做到技术先进、安全、经济合理、确保质量。