锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程培训讲稿.pptx

主要内容一、有关管桩设计、构造等方面的调有关管桩设计、构造等方面的调 整和变化。整和变化。二、有关管桩有效预应力、抗裂弯矩、二、有关管桩有效预应力、抗裂弯矩、极限弯矩、抗剪、抗拉承载力的推极限弯矩、抗剪、抗拉承载力的推 荐计算方法。荐计算方法。三、管桩混凝土耐久性及当前管桩生三、管桩混凝土耐久性及当前管桩生 产工艺和质量中存在的问题。产工艺和质量中存在的问题。一、一、有关管桩设计、构造的调有关管桩设计、构造的调 整和变化整和变化1、以管桩的有效预应力值分为A、AB、B、C型。AABBC4.06.08.010.0单位：N/mm2,MPa2、管桩相应的抗弯性能（例）外径（mm）壁厚(mm)型号抗裂弯矩KN.M极限弯矩KN.M40095A54(52)81(77)AB64(63)106(104)B74(75)132(135)C88176500100A103(99)155(148)AB125(121)210(200)B147(144)265(258)C1693343、配筋和主筋的位置外径(mm)壁厚(mm)单节桩长(m)型号预应力钢筋根数(n)钢筋分布圆直径dp（mm）最小配筋面积(mm2）3007011A67.1230240AB69.0384B89.0512BC810.77203、配筋和主筋的位置外径(mm)壁厚(mm)单节桩长(m)型号预应力钢筋根数(n)钢筋分布圆直径dp（mm）最小配筋面积(mm2）4009512A79308448AB710.763013B1010.7900C1310.711703、配筋和主筋的位置外径(mm)壁厚(mm)单节桩长(m)型号预应力钢筋根数(n)钢筋分布圆直径dp（mm）最小配筋面积(mm2）50010014A119406704AB 1110.799015B1112.61375C1312.616253、配筋和主筋的位置外径(mm)壁厚(mm)单节桩长(m)型号预应力钢筋根数(n)钢筋分布圆直径dp（mm）最小配筋面积(mm2）50012514A129406768AB 1210.7108015B1212.61500C1512.618753、配筋和主筋的位置n为什么这样改：（保护层、预应力值、砼耐久性）n管桩企业在变动过程中应注意的问题：(新标准执行前端头板数量应控制，成笼机引导板、孔板的孔位置，每只钢模上两端张拉板、张拉螺丝孔位置等需改动。)4、螺旋筋直径和间距外径（mm）直径（mm）加密区（mm）非加密区（mm）3004004.0455，20008055006005.0455，20008055、桩套箍（裙板）300400厚1.4mm高度110mm，材质Q235500600厚1.4mm高度125mm，材质Q2356、端板最小厚道和材质PC筋直径（mm）7.19.010.712.6Q235B端板最小厚道（mm）16182024Q235B7、预应力筋的理论重量和最小质量公称直径公称面积(mm2)理论重量(Kg/m)最小重量(Kg/m)7.140.00.3140.3069.064.00.5020.49010.790.00.7070.68712.6125.00.9810.9548、桩尖型式及质量n桩尖分平底十字形桩尖、尖底十字形桩尖、锯齿十字形桩尖等（详见广东新省标DBJ/T15-22-2008，P64附录B）。n不得采用未设桩尖的管桩基础。n材质机械性要符合Q235B。9、管桩只分合格品和不合格品两个等级 管桩只分合格品和不合格品两个等级，不再分一等品等等。二、有关管桩有效预应力、抗裂弯矩有关管桩有效预应力、抗裂弯矩、极限弯矩抗剪、抗拉承载力的极限弯矩、抗剪、抗拉承载力的 推荐计算方法推荐计算方法1、新广东标准中有效预应力的经验估算公式1、新广东标准中有效预应力的经验估算公式公式来源：2、有关管桩有效预应力、抗裂弯矩、极限弯矩、抗剪、抗拉承载力推荐计算方法介绍n有效预应力 Effective pre-stressn管桩允许抗压承载力Allowable Bearing Capacityn管桩抗裂弯矩 Bending Capacity or Crack Bending Capacityn极限弯矩 Ultimate Capacityn抗剪承载力 Shearing Capacity n抗拉承载力 Tensile Capacity 有效预应力 Effective pre-stressn参照JISA5337方法计算 n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 先张法张拉后，混凝土压缩变形后预应力钢筋的拉应力现预应力筋的现预应力筋的千斤顶预应力张拉时，控制应力千斤顶预应力张拉时，控制应力 取值（取值（）为）为:或或按按JISA5337要求，上述控制应力值取两者之中小者，要求，上述控制应力值取两者之中小者，即即994N/mm2 500100mm管桩nA级配筋为9.2mm11根，则预应力钢筋截面面积:n管桩混凝土截面面积:2）因混凝土徐变、收缩（干缩）引起的预应力损失值 2）因混凝土徐变、收缩（干缩）引起的预应力损失值3）预应力钢筋松弛引 起 的 预 应 力 损 失 值则则:ro取值问题 n按照日本新标准按照日本新标准JISG3137JISG3137测试方法，如用测试方法，如用SBPDL1275/1420SBPDL1275/1420系列钢筋在加荷载、常温（系列钢筋在加荷载、常温（2020）、）、加荷加荷10001000小时试验条件下，其的最大值小时试验条件下，其的最大值2.5%2.5%；在；在JISA5337-1993JISA5337-1993编制说明中强调：编制说明中强调：“当预应力钢筋当预应力钢筋在应用时有温度影响的场合下，对这因松弛引起的在应用时有温度影响的场合下，对这因松弛引起的损失必须考虑损失必须考虑”。n本人认为，本人认为，PHCPHC管桩是经初级蒸汽养护（管桩是经初级蒸汽养护（8080左右，左右，6 6小时）、二次压蒸养护（小时）、二次压蒸养护（180180，共计，共计1010小时左右）小时左右）条件下进行制作的，尽管未见到有关上述条件下进行制作的，尽管未见到有关上述“蒸养蒸养压蒸压蒸”模拟试验条件下的值有多大的试验研究资料，模拟试验条件下的值有多大的试验研究资料，但可以肯定有个相当大的值。但可以肯定有个相当大的值。n目前国产目前国产PCPC钢棒正常生产时实测值钢棒正常生产时实测值 约为约为0.81.2%0.81.2%左右。左右。ro取值问题n我国钢筋混凝土结构规范规定，对于热处理钢筋，其松弛引起的预应力损失为0.05pt。考虑我们目 前使用的是低松弛管桩用PC钢棒，其松弛引起的预应力损失可能会小于0.05pt。预应力筋和混凝土的有效应力值 n4.预应力筋的有效（拉）应力值n5.混凝土的有效预（压）应力值 有效预应力 Effective pre-stressn 所以预应力损失理论计算大约为1315%；n与实测值比，上述预应力损失理论计算值偏小，实际的预应力损失会大，原因如下：总结：上述计算的预应力损失（以%表示）其他影响因素nPC钢筋自身的质量稳定性及被张拉钢筋长短不一；n预应力钢筋张拉时，目前国内张拉时夹具的变形（包括螺母拧的不紧等）；n养护条件苛刻（温度高时间长）而促使PC钢筋的应力松弛也较大；n混凝土品质不一，张拉板孔深不一致及孔座质量不佳等等；n这些因素会影响混凝土的最终的有效预应力值。根据目前日本的经验，A级桩预应力损失的实测值大致在1630%，而且是随管桩等级越高，损失就越大；即A级管桩预应力损失偏小，C级管桩预应力损失偏大。广东预应力混凝土管桩基础技术规程推荐估算公式 预应力管桩（砼）的有效预应力（MPa）；钢筋根数；Aa单根钢筋公称面积（mm2）；预应力钢筋抗拉强度标准值，取1420MPa管桩横截面积（mm2）以以500100mm，119.2配筋为例：配筋为例：公式由来（1420.a）n/A80%管桩桩身允许抗压承载力 Allowable Bearing Capacity（根据BSCP 2004计算）管桩抗裂弯矩 Crack Bending Capacity（按JISA 5337法）Le几何惯性矩 Geometrical moment of inertia 管桩抗裂弯矩Crack Bending Capacity也有用也有用 极限弯矩 Ultimate Capacity例如例如：抗剪承载力 Shearing Capacity抗剪承载力 Shearing Capacity抗拉承载力 Tensile Capacity 新国标附录D（规范性附录）有效预应力的计算方法。为什么要采用国外（日本等）的计算方法。新省标（和新国标）的抗弯性能：管桩外径（mm）型号壁厚t（mm）抗裂弯矩（KN.m）极限弯矩（KN.m）400AABBC955464748881106132176500AABBC100103125147167155210265336三、管桩混凝土的耐久性及当前管桩管桩混凝土的耐久性及当前管桩 生产工艺和质量控制中存在的问生产工艺和质量控制中存在的问 题题1、当前管桩存在量大质量问题A、端头板（含裙板或钢套箍）及接桩的焊接质量；桩尖及焊接质量；（以及PC钢筋质量问题）；B、管桩混凝土质量（管桩砼强度，管桩砼耐久性问题）有人提出只要满足C80，打桩不打烂就行的问题。2、管桩混凝土耐久性性能研究的介绍 抗氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、抗冻性等性能抗氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、抗冻性等性能 n试验方法介绍试验方法介绍n原材料与试验配合比原材料与试验配合比n氯离子渗透试验氯离子渗透试验n硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀n抗冻性抗冻性n小结小结管桩混凝土耐久性性能研究n随着PHC管桩应用范围的日益扩大和耐久性要求的不断提高，PHC管桩能否适用于自然环境严酷的土建工程，如海洋、港口、寒冷地区、地下水中侵蚀性介质浓度较高的西部、沿海及内陆地区的工程，受到专家和学者们日益关注。n如何较为准确地评价预应力高强混凝土管桩耐久性是值得我们去思考和探索的问题。本文从氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀和抗冻性等方面来考察管桩混凝土的耐久性以及掺合料、生产工艺等因素对管桩混凝土耐久性的影响。原材料n水泥：粤秀牌P42.5R；n磨细砂：建通生产用，SiO2含量92%；n磨细矿渣微粉：韶关产，S95级；n外加剂：佛山市禅城区瑞龙混凝土外加剂厂生产LS-高效减水剂，固含量为30%；n砂：细度模数2.7，含泥量0.1%；n石子：花岗岩碎石，珠海产，粒型和级配均较好。试验配合比 kg/m3编号水泥掺合料砂小石大石水LS-JZ510/68049076514210.7SL357153磨细矿渣68049076514010.7GS357153磨细砂68049076514210.7S357153磨细砂70049074514811.2试验方法与数据n氯离子渗透性试验氯离子渗透性试验 n硫酸盐侵蚀试验硫酸盐侵蚀试验n抗冻性试验抗冻性试验 n其他其他:碳化试验碳化试验 原材料的碱骨料反应原材料的碱骨料反应 抗渗等抗渗等氯离子渗透性试验方法氯离子渗透性试验方法n自然渗透法：先将混凝土长时间浸泡于含氯盐的水中，再通过切片或钻取芯样，用化学分析的方法得到氯离子浓度与渗透距离的关系，然后利用Fick第二定律计算出氯离子渗透系数 n加速渗透法：通过施加电场来加速氯离子在混凝土中的迁移，缩短氯离子达到稳态传输过程的时间 美国ASTM C1202“混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法”电量法评价氯离子渗透性 通过电量（库伦）氯离子渗透性4,000高 High2,0004,000中等 Moderate1,0002,000低 Low1001,000很低 Very Low100可忽略 Negligible首先使用岩石切割机将立方试块的顶部和底部各切掉25mm，使之成为50mm厚，100mm边长的试件。将切好的混凝土试件进行真空饱水，然后将真空饱水24小时试件固定在试验架上；在两端水槽中分别加满3.0%NaCl和0.3mol/LNaOH的溶液，在60V的外加电场下，持续通电6小时，最后测定通过混凝土试件的总电量。不同管桩混凝土的电通量/库伦不同管桩混凝土的电通量/库伦编号试验次数123456789JZ342233243194298433773264226930602786SL181919461677128817911915125713221545GS354703498955587546528233456XY8281077712861599686926843789硫酸盐侵蚀加速试验方法在10%浓度的Na2SO4中浸泡48小时在1005下干燥21小时室温冷却3小时在10%浓度的Na2SO4中浸泡72小时在35下干燥96小时超声波测定超声波测定采用水泥抗硫酸盐侵蚀试验流程图 本文中设计的干湿循环制度 不同硫酸盐侵蚀条件下强度变化规律 /MPa编号压蒸后Na2SO4溶液长期浸泡Na2SO4溶液干湿循环100情况下15次干湿循环10周30周10次30次JZ89.297.6101.796.2100.7101.3SL94.896.2107.398.6100.1111.0GS97.299.0103.496.796.8107.1S91.893.590.394.796.884.0长期浸泡条件下，相对动弹性模量随浸泡时间变化规律干湿条件下，相对动弹性模量随循环次数变化规律100干湿循环条件下，相对动弹性模量随循环次数变化规律抗冻性试验n本文采用快冻法研究PHC管桩混凝土在淡水介质和海水介质环境下的抗冻融性能。n评价方法：相对动弹模量下降至初始值的60%或试件的重量损失率大于5%。NaClMgCl2CaCl2KCl2.740.510.120.11人工海水中溶质浓度/%淡水冻融介质，相对动弹性模量淡水冻融介质，质量淡水冻融介质，强度编号GSJZtest JZGS抗压强度65.471.056.264.956.1抗折强度7.372.80F200次海水冻融介质，相对动弹性模量海水冻融介质，质量小结小结-1n从目前已做完的试验结果来看，用蒸养-压蒸工艺生产的PHC管桩，如果原材料选用、配合比（含胶凝材料用量）和搅拌工艺是合理的，生产工艺（离心-蒸养-压蒸）是符合规范要求的，对纯水泥混凝土（即不掺加外掺料）生产的管桩、掺磨细砂管桩无论是抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、还是抗冻性试验，都是符合或基本符合要求的。小结小结-2n管桩混凝土强度和管桩混凝土耐久性线性关系不明确，也就是说强度高或强度达到80MPa以上，甚至90100MPa，但其耐久性试验仍有可能不合格。从本次研究情况看，只要在原材料选用、混凝土配合比、混凝土搅拌、离心、蒸养、压蒸等工艺上某个环节或几个环节不符合要求，其三种耐久性试验就会出问题，特别是冻融循环试验就很难合格。小结小结-3n有耐久性要求的地基基础使用PHC管桩，或者说要提高当前我国PHC管桩的耐久性，建议行业协会和管桩标准尽快制定出从原材料至混凝土配合比、搅拌工艺、离心工艺、两次蒸养-压蒸工艺的具体规定（要量化），否则，从目前我们已经抽样试验的情况看，我国管桩企业中有的管桩耐久性不合格。小结小结-4n从本次试验研究中发现掺磨细矿渣用蒸养-压蒸工艺生产的管桩混凝土，其耐久性试验（特别是抗冻性试验）发现有问题，这方面研究工作可继续做下去；其抗冻性较差可以解释的原因可能是掺磨细矿渣的管桩混凝土在水化生成物后，体积收缩为最大。另外，蒸养时的静停时间对管桩混凝土的耐久性有影响，本次试验表明影响特别灵敏。3、为什么制定国家行业标准先张法预应力混凝土管桩工艺技术规程JCXXX-XXXXn当前我国管桩生产工艺和质量控制中的突出问题。本来PHC管桩这个产品是个好产品、好东西，但如这些问题不解决，不得到及时纠正，就有可能影响到它的生命力，若干年后就会被其他产品代替；如继续使用下去，当前质量问题不解决，就会对工程质量，特别是对“工程寿命”产生严重后果。n新的国家行业标准先张法预应力混凝土管桩工艺技术规程要点介绍：目的是解决管桩质量严重下滑的问题 1）质量和产量之间的平衡点 2）原材料质量要求和混凝土配比（含胶凝材料最低用量）；端板、裙板、桩尖质量及焊接质量；钢筋的品质；3）搅拌工艺及最低搅拌时间；4）离心工艺中离心速度及时间；5)第一次蒸养制度和时间，包括静停时间；5）第二次压蒸工艺制度：升温升压恒温恒压降温降压的控制。附：A）废浆液的再利用问题 B）PHC管桩免蒸压生产工艺问题报告完毕，谢谢！