預應力混凝土管樁抗彎性能研究

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

【關鍵詞】抗彎性能；混凝土管樁；預應力

前言：

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

1、預應力混凝土管樁的含義和應用優(yōu)勢

1.1含義

根據(jù)預應力筋具有不同的張拉時間的特點，可以將預應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、應用較為普遍的是先張法預應力混凝土管樁，而港口工程中使用的大直徑管樁主要是后張法預應力混凝土管樁。

根據(jù)混凝土的不同等級可以將先張法預應力混凝土管樁分為預應力混凝土管樁（PC）、預應力高強混凝土管樁（PHC）；根據(jù)其不同的預壓應力值可以將其分為C型預應力混凝土管樁、B型預應力混凝土管樁、A型預應力混凝土管樁、AB型預應力混凝土管樁；根據(jù)其預應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應用優(yōu)勢

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

2、預應力混凝土管樁的抗彎性能的具體研究

2.1試驗探究

為了對預應力混凝土管樁的抗彎性能進行深入的研究，可采取試驗的方法，對兩根預應力高強混凝土管樁進行試驗，對其極限彎矩、開裂彎矩進行測定試驗，檢驗該產品是否能夠與相應的規(guī)范要求相符合。本實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管樁應當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。管樁內選擇冷拔低碳鋼絲作為其內螺旋箍筋，與樁端相距2米，且具有45mm的間距，中間部分為80mm間距。預應力混凝土用鋼棒作為管樁的預應力鋼筋，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進行具體的試驗操作，將簡支梁對稱加載裝置應用到試驗中，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。另外應設置5個應變測點，傳感器應選用靜態(tài)應變傳感器，在管樁的最下緣處縱向布置，以便對管樁的實時應變值進行測量，最終達到對管樁的開裂荷載進行確定的目的[3]。

在對管樁進行加載時會有裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，抗裂荷載實測值應選為前一級荷載值；若是在荷載持續(xù)的規(guī)定時間內有裂縫問題產生，其抗裂荷載實測值應選為前一級荷載值、本級荷載值的平均值；若是裂縫發(fā)生在結束規(guī)定的荷載持續(xù)時間時，其抗裂荷載實測值應選為本級荷載值。而在確定管樁是否受到了極限的荷載，應當確定其是否出現(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。若是對管樁進行加載時出現(xiàn)了其中某一種情況，抗裂荷載實測值應選為前一級荷載值；若是在荷載持續(xù)的規(guī)定時間內出現(xiàn)了其中某一種情況，其抗裂荷載實測值應選為前一級荷載值、本級荷載值的平均值；若是其中某一種情況出現(xiàn)在結束規(guī)定的荷載持續(xù)時間時，其抗裂荷載實測值應選為本級荷載值[4]。

2.2結果分析

在加載終止時，預應力鋼筋的屈服強度沒有達到要求，只有少量的混凝土剝落在受壓區(qū)內，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，在預應力筋的作用下，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，預應力鋼筋的屈服現(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：

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

參考文獻：

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

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