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基于 PHC管桩抗弯性能研究分析摘要：在建筑工程施工期间，关于PHC管桩承载能力的极限状态计算基本一致，但是常规利用极限状态的要求和计算并不相符，对于不允许管桩带裂缝工作的结构，其开裂弯矩为抗弯承载极限值；而对于允许管桩带裂缝工作的结构，管桩抗弯承载极限值也就是极限弯矩。
故此，文章将分析PHC管桩抗弯性能，以期为业内工作者提供可靠依据。
关键词：PHC管桩；抗弯性能；抗裂弯矩；极限弯矩基础工程作为建筑工程的重要一环，在新时代背景下，PHC混凝土管桩运用十分普遍，但是预应力混凝土管桩常常面临水平承载能力较弱、抗震性能比较差的缺陷。
当前，关于管桩抗弯性能研究十分丰富，具体集中于桩土效应与抗碱性能方面，而对于PHC管桩抗弯性能研究并不多见。
PHC管桩受弯时混凝土压应力与预应力钢筋应力分布情况的研究以及抗弯承载力算法，都是基础工程设计的主要内容。
1.开裂弯矩的计算分析1.离心成型与塑性的影响有关桩的开裂弯矩计算公式为：（1）。
在该计算公式中，表示桩的抗裂弯矩（N×mm）；表示桩身混凝土有效预压应力（N÷mm2）；表示离心工艺影响与截面抵抗矩塑性影响的综合系数，对C60取 =2.0，对于C80取 =1.9；表示管桩换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩（mm3）。
由于上述公式进一步考量离心工艺与截面塑性发展对于开裂弯矩综合影响，能够导入考量离心工艺影响及截面抵抗矩塑性影响综合系数，可以假设（2），其中，表示离心工艺影响系数；表示截面抵抗矩塑性影响系数。
值得注意的是[1]，混凝土开裂情况下，对应变超过最大应力对应的应变。
为此，在桩身没有预压应力，也就是以及没有利用离心成型技术的情况下，只受到的影响，受拉边缘应力达到混凝土抗拉强度，相应的应变低于混凝土开裂应变，此时构件抗裂能力没有完全展现；出于对截面塑性发展的考量，也就是荷载出于，受拉区域变形增强，受拉区域边缘混凝土的应变出于开裂应变，此时构件达到开裂极限状态。
浅谈phc管桩的力学性能计算
PHC管桩是目前应用最广泛的混凝土结构，具有质量稳定、建造快捷等优点，可满足大多数土木建筑的力学要求。
本文介绍了PHC管桩力学性能计算的主要内容，帮助读者更好地理解和掌握PHC管桩的力学性能情况，并对PHC管桩的力学计算、施工及维护提出更多建议。
一、PHC管桩的力学性能计算
1、强度计算
PHC管桩是混凝土结构，它的力学性能是由结构的强度来决定的。
根据设计要求，可以使用抗拔力、抗压力、抗剪力和抗扭力等指标来计算PHC管桩的强度。
2、韧性计算
PHC管桩的韧性随着荷载的变化而变化，可以通过计算塑性变形和弹性变形等指标来分析韧性的变化趋势。
3、稳定性计算
为了保证PHC管桩的稳定性，必须计算滑动力和出现倾覆的可能性。
根据实际情况，可以采用不同的计算方法来确定稳定性。
二、施工和维护
1、施工
在施工PHC管桩时，必须确保管桩的水平度，以及管桩与接头处的连接质量。
同时，应仔细检查混凝土浇筑是否存在空鼓，空鼓可能导致PHC管桩的强度下降，并影响管桩的使用寿命。
2、维护
对于PHC管桩的维护工作，应定期进行检查，确保其力学性能处于良好状态。
如果发现有坏点或损坏情况，应及时进行修补或更换，以确保PHC管桩的安全性。
三、总结
本文介绍了PHC管桩的力学性能计算、施工、维护等内容，帮助您正确理解并掌握PHC管桩的好处和特性。
此外，在施工和维护PHC 管桩时，应注意质量问题，以避免PHC管桩受损和力学性能变化等情况的发生。
管桩力学性能计算公式1、 管桩的混凝土有效预压应力的计算按式1.1~式1.5。
1.1、预应力放张后预应力钢筋的拉应力pt σ（N/mm 2）pt σ=σcon 1+n ′⋅A P A C（1.1） 式中：σcon ——预应力钢筋的初始张拉应力，单位为牛每平方毫米（N/mm 2），σcon =0.7f ptk ；f ptk ——预应力钢筋的抗拉强度，单位为牛每平方毫米（N/mm 2）；A p ——预应力钢筋的横截面积，单位为平方毫米（mm 2）；A c ——管桩混凝土的横截面积，单位为平方毫米（mm 2）；n ′——预应力钢筋的弹性模量与放张时混凝土的弹性模量之比。
1.2、 混凝土的徐变及混凝土的收缩引起的预应力钢筋拉应力损失ψσp ∆（N/mm 2）ΔσΡψ=n ⋅ψ⋅σcpt +E s ⋅δs 1+n ⋅σcpt σpt ⋅(1+ψ2) （1.2−1） σcpt =σpt ⋅A p A c（1.2−2） 式中：σcpt ——放张后混凝土的预压应力，N/mm 2；n ——预应力钢筋的弹性模量与管桩混凝土的弹性模量之比；ψ——混凝土的徐变系数，取2.0；s δ——混凝土的收缩率，取1.5×10-4；s E ——预应力钢筋的弹性模量（N/mm 2）。
1.3、 预应力钢筋因松弛引起的拉应力的损失△σr （N/mm 2Δσr =γ0⋅(σpt −2Δσp ψ) （1.3）式中：0γ——预应力钢筋的松弛系数，取2.5% 。
1.4、 预应力钢筋的有效拉应力σpe （N/mm 2）σpe =σpt −Δσp ψ−Δσr （1.4）1.5、 管桩混凝土的有效预压应力σce （N/mm 2）σce =σpe ⋅ΑP Αc（1.5）2、 管桩的抗裂弯矩的计算按式C.2.1。
2.1、 当按二级裂缝控制等级验算受弯管桩受拉边缘应力时，其正截面受弯承载力应符合下式规定：M cr ≤(σpc +γf tk )W 0 (2.1−1)W 0=2I 0d(2.1−2) I 0=π4(d 4−d 14)+(E s E c −1)A py r p 22 (2.1−3) 式中：cr M ——管桩桩身开裂弯矩（kN·m ）；pc σ——包括混凝土有效预压应力在内的管桩横截面承受的压应力（MPa ）； ——考虑离心工艺影响及截面抵抗矩塑性影响的综合系数，对C60取，对C80及以上取；——混凝土轴心抗拉强度标准值；——截面换算弹性抵抗矩；s E 、c E ——分别为预应力钢棒、混凝土的弹性模量。
2021年4月第4期总第581期水运工程Port & Waterway Engineering Apr. 2021No. 4 Serial No. 581・地基与基础・PHC 管桩力学性能的中英标准对比张洁（中交第三航务工程局有限公司，上海200032）摘要：针对东南亚地区采用中国标准的PHC 管桩与英标的对接问题，基于英标对混凝土结构的一般规定，确定了英标应用于PHC 管桩力学性能计算的方法，计算项目包括：材料强度、预应力损失、轴向允许最大工作压力、抗剪承载力、抗裂弯矩、极限弯矩，并将这些力学指标与我国常用标准的计算结果进行对比。
对比结果表明：英标计算结果总预应力损失、有效预压应力接近；轴向允许最大工作压力偏小；抗剪承载力设计值、抗裂弯矩和极限弯矩设计值偏大。
结果为海外工程中PHC 管桩标准的使用提供了参考。
关键词：PHC 管桩；力学性能；英标中图分类号：TU 378; U 65文献标志码：A文章编号：1002-4972（2021）04-0180-07Comparison between Chinese and British standardson mechanical properties of PHC pipe pileZHANG Jie( CCCC Third Harbor Engineering Co. Ltd, Shanghai 200032, China)Abstract ： Aiming at the problem that PHC pile fabricated by Chinese standard should be expressed byBritish Standard in Southeast Asia, based on general rules on a concrete structure in British standard, mechanicalproperty calculation method of PHC pile in British standard is founded. The mechanical properties include materialstrength, prestress loss, axial allowable maximum working force, shear capacity, cracking bending moment, andultimate bending moment, and these items are compared with the corresponding resuls in Chinese standards. The comparison shows that the British standard result is close in total prestress loss and effective stress in concrete,smaller in the allowable maximum working force, and larger in shear capacity, cracking bending moment, and ultimatebending moment. The result has provided reference to the application of PHC pile standards in the overseas areas.Keywords ： PHC pipe pile; mechanical property; British standardPHC 管桩在我国水运工程中应用广泛，近年随着海外市场的拓展，国产PHC 管桩也迎来了海外市场巨大的机遇。
浅谈phc管桩的力学性能计算PHC桩是一种特殊类型的桩，它具有良好的力学性能，耐久性，环境友好性和安装简单性，是目前各种类型工程建设中使用最多的一种桩。
本文将以力学评价为核心，着重讨论PHC桩的力学性能计算。
一、PHC桩的力学应力1.1久性PHC桩因其良好的结构优化，耐受拉扯应力和旋转应力，具有良好的耐久性。
桩体的抗剪刚度决定了桩的耐久性，这是由抗剪弹性模量，断面截面积和桩长三个参数决定的。
根据中国建筑节能有限公司的研究，在抗剪弹性模量为9.3GPa，桩断面宽度为0.2m，桩长在2~5m 范围内时，PHC桩的抗剪刚度较好，在抗剪弹性模量在9.3GPa以下，断面宽度在0.556m以下，桩长在2~8m范围内时，PHC桩的抗剪刚度最大。
1.2拔力抗拔力也可以称为抗拔刚度，它是推动PHC桩纵向抗拔能力的重要参数。
抗拔刚度的大小取决于桩的外形，抗拔弹性模量，断面积和桩的半径。
根据中国建筑节能有限公司的研究，抗拔弹性模量在9.3GPa以上，断面宽度在0.556m以下，桩径小于3m时，PHC桩的抗拔刚度较好。
1.3转角刚度抗转角刚度是衡量PHC桩抗转角能力的重要参数，它是由抗转角弹性模量，断面截面积和桩径决定的。
根据中国建筑节能有限公司的研究，当抗转角弹性模量在9.3GPa以上，断面宽度在0.556m以下，桩径小于2m时，PHC桩的抗转角刚度较高。
二、计算PHC桩的力学性能2.1扯力学性能当计算拉扯力学性能时，应首先考虑抗剪应力和抗拔力。
此时，需要考虑PHC桩的抗剪弹性模量，断面面积，桩长和抗拔弹性模量，断面积和桩径等参数。
根据中国建筑节能有限公司的研究，在上述参数取值较佳的情况下，PHC桩的抗剪和抗拔力学性能较好，可以胜任各种拉扯应力的要求。
2.2转力学性能在计算旋转力学性能时，应着重考虑抗转角力学性能。
此时，需要考虑PHC桩的抗转角弹性模量，断面面积，桩径等参数，在此情况下，PHC桩的抗转角力学性能非常优良，可以胜任各种拉扯类型的要求。
phc桩抗弯计算PHC桩抗弯计算说明书一、桩材力学性质PHC桩是一种预应力高强度混凝土桩，其材料组成及力学性质如下：1. 混凝土强度等级：C80～C100；2. 钢筋：采用HRB400或HRB500级钢筋，直径一般为12～16mm；3. 预应力筋采用高强度钢绞线，直径一般为12～16mm；4. 桩身抗压强度：不小于80MPa；5. 桩身抗弯强度：不小于12MPa；6. 桩身弹性模量：不小于2.5×104MPa。
二、弯矩计算弯矩是计算PHC桩抗弯能力的重要指标。
根据桩的支承条件、荷载情况、地质条件等因素，可按以下公式计算弯矩：M = 0.5 × q × L × S + qR × L其中，q为桩顶荷载，L为桩长，S为桩侧摩擦阻力，R为桩端阻力。
根据地质条件和工程实际情况，可采用经验公式或数值模拟方法进行计算。
三、挠度计算挠度是衡量PHC桩变形能力的重要指标。
根据桩的支承条件、荷载情况、地质条件等因素，可按以下公式计算挠度：f = 0.2 × (q × L × S / E) + qR × L / (2 × E)其中，E为桩身弹性模量。
根据实际情况，可采用经验公式或数值模拟方法进行计算。
四、截面应力分析截面应力是计算PHC桩抗弯能力的重要指标。
根据桩的支承条件、荷载情况、地质条件等因素，可按以下公式计算截面应力：σ = M / Wz + N / A其中，M为弯矩，Wz为截面抗弯模量，N为轴力，A为截面面积。
根据实际情况，可采用经验公式或数值模拟方法进行计算。
五、承载力评估承载力是评估PHC桩抗弯能力的重要指标。
根据桩的支承条件、荷载情况、地质条件等因素，可按以下方法进行评估：1. 根据设计要求和规范，确定允许承载力和设计承载力；2. 根据弯矩、挠度、截面应力等计算结果，评估PHC桩的抗弯能力和变形能力；3. 根据评估结果，对PHC桩的设计和施工提出改进建议或措施。
PHC 管桩有效预应力、允许承载能力、抗裂弯矩、极限弯矩、抗剪和抗拉强度理论计算方法严志隆一、 有效预应力（Effective pre-stress ）（参照JISA5337方法计算） 此方法主要考虑PHC 管桩混凝土的弹性变形、混凝土徐变、混凝土收缩及预应力钢筋的松弛等因素引起的预应力损失。
(1) 先张法张拉后，混凝土压缩变形后预应力钢筋的拉应力c ppipt A A n '1+=σσ 式1式中：pt σ——先张法张拉后，混凝土压缩变形后，预应力钢筋（建立的）拉应力，N/mm 2；pi σ——预应力钢筋初始张拉时，（千斤顶施加的）张拉应力，N/mm 2； 现预应力筋的b σ＝1420 N/mm 2，2.0σ＝1275 N/mm 2。
千斤顶预应力张拉时，控制应力取值：29947.014207.0mm N b =⨯=⨯σ； 或22.010208.012758.0mm N =⨯=⨯σ；按JISA5337要求，上述控制应力值取两者之中小者，即994N/mm 2。
（关于实测钢筋屈服强度2.0σ，屈服点s σ，抗拉强度b σ 的问题）图1 预应力钢筋受拉的应力-应变曲线p A ——预应力钢筋的截面积，mm 2；现以Ф500×100mm 管桩为例，A 级配筋为Ф9.2mm×10根，则226406410mm mm A p =⨯=。
c A ——管桩混凝土截面积，mm 2。
Ф500×100mm 管桩混凝土截面积为125700 mm 2。
'n ——放张时，预应力钢筋和混凝土的弹性模量比，预应力筋弹性模量取2×106(Kg·f/cm 2)，混凝土的弹性模量取4×105(Kg·f/cm 2)，则510410256'=⨯⨯=n 。
23.9690255.0199412570064051994mm N pt =+=⨯+=σ （关于有资料用3×105Kg·f/cm 2，而后期管桩为4×105Kg·f/cm 2的问题）(2) 因混凝土徐变、收缩（干缩）引起的预应力损失⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=∆211''ϕσσεϕσσϕpt cpt cp cpt p n E n 式2 式中：ϕσp ∆——因混凝土徐变、收缩（干缩）引起的预应力损失，N/mm 2； cpt σ——张拉后的混凝土预（压）应力，N/mm 2；294.41257006403.969mm N A A c ppt cpt =⨯=⋅=σσ 'n ——预应力筋和混凝土的弹性模量比，'n 取5；ϕ——混凝土徐变系数，ϕ取2.0；c ε——混凝土收缩（干缩）率，c ε取1.5×10-4，即100005.1； p E ——预应力钢筋弹性模量取2×106(Kg·f/cm 2)=1.96×105N/mm 2。
