預應力混凝土波浪樁的受彎及受剪承載力研究

摘 要：波浪樁是一種新型的預應力混凝土構件，作為預制護岸結構，主要適用于水利、市政、工業與民用建筑、港口、鐵路、公路、橋梁等領域的邊坡或護岸等支護擋土，它在預制樁的基礎上施加了預應力，并且混凝土采用防腐混凝土，本文結合國家條文政策、規范圖集、國內外預制樁的研究及應用情況分析了波浪樁的受彎及受剪承載力等力學性能。

關鍵詞：波浪樁;抗裂彎矩;受彎承載力;受剪承載力

1 引言

波浪樁采用工廠化預制，采用成熟的管樁生產工藝生產，離心成型、高溫養護成樁，預制率100%，模具利用率高，綠色節能性好。

美國裝配式住宅盛行于20世紀70年代。德國是世界上建筑能耗降低幅度最快的國家，近幾年更是提出發展零能耗的被動式建筑。日本于1968年就提出了裝配式住宅的概念等，可見國外國家對裝配式建筑的重視。

2001年，浙江大學王仕方在《預制樁的可打性分析》[1]中對預制樁的可打性進行了系統和深入的研究，同年，華南理工大學聯合廣東省建筑科學研究院對預制樁的豎向承載性能進行了計算研究，2002年，金興平在《預應力管樁承載力性狀的研究》[2]中回顧了預制管樁的發展過程及其分類。2010年，上海興南混凝土有限公司從新思路、新產品、新技術、新工法等方面闡述了預制樁可持續發展之路，2017年，中船第九設計研究院工程有限公司分析了預制樁在巖石地基中的應用等等。

2017年預制混凝土樁行業迎來了一輪產銷兩旺的行情，全行業在產企業約400余家，預制混凝土樁（離心工藝）產量約2.4億米左右，年產量再創歷史高位。在國家倡導綠色發展的背景下，綠色制造、清潔能源已成為各行各業的共識，因此預制樁的用量將會繼續持續增長，而且隨著國家“一帶一路”戰略進一步實施，預制樁行業走出去的步伐將加快。

2013年1月，國務院頒布《綠色建筑行動方案》[3]，要求圍繞綠色建造、綠色施工、綠色建筑推動我國建筑業的轉型升級。2016年9月，國務院辦公廳印發《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》[4]。2018年2月，山東省組織實施好《山東省新舊動能轉換重大工程實施規劃》[5]等等，新形勢下建筑必須轉型升級。

波浪樁是一種新型的預制護岸結構，它在預制樁的基礎上施加了預應力，當前研究領域對波浪樁的研究幾乎空白，那波浪樁在受力性能方面如何？本文將會通過施工案例分析，對波浪樁的力學性能進行研究，讓波浪樁的推廣應用更具指導意義。

2 波浪樁的力學性能

波浪樁主要承受水平荷載的作用，也可承受豎向荷載，本文試驗研究基于波浪樁的實際工程項目，對不同截面尺寸及不同配筋情況下的波浪樁的抗彎性能、抗剪性能及抗壓性能作了對比分析。

2.1波浪樁的結構計算

波浪樁截面可認為是完整環形截面的部分，本文在計算幾何參數時，坐標原點均取圓心位置，波浪樁預應力鋼筋預應力損失主要考慮張拉錨具變形和鋼筋內縮，混凝土蒸汽養護、預應力鋼筋的應力松弛以及混凝土收縮和徐變，當計算求得的預應力總損失值小于100MPa時，取100MPa。

2.2 波浪樁力學性能

本次試驗中波浪樁的尺寸有六種規格，每種規格分別有四種預應力鋼筋配筋，通過試驗數據分析了波浪樁的力學性能，首先是抗壓性能，波浪樁的抗壓性能受預應力鋼筋配筋的影響微乎其微，因此可以認定，抗壓性由波浪樁的截面尺寸決定，抗壓性能與截面尺寸成正比;第二是波浪樁的抗剪性能，截面尺寸與預應力鋼筋配筋均能影響抗剪性能，因此波浪樁的抗剪需要綜合截面及配筋兩個方面;第三是最主要的抗彎性能，由于波浪樁主要用于支護，因此其抗彎性能尤為重要，本次試驗分析得波浪樁的抗裂彎矩、極限彎矩及彎矩設計值均與截面及配筋成一定的正比關系，并且對比混凝土樁基規范發現，波浪樁的受彎性能并不比實心混凝土圓樁差太遠，因此，新型波浪樁可以做到在滿足受力的基礎上大大節約資源。

3 結論

通過對預應力混凝土波浪樁進行力學性能試驗，分析了其抗彎性能、抗剪性能及抗壓性能，得到以下幾個基本結論：

（1）正常使用狀態下，預應力混凝土波浪樁的抗壓性能取決于截面尺寸;

（2）波浪樁的抗剪性能與截面尺寸及預應力鋼筋配筋成一定的正比例關系;

（3）波浪樁的抗彎性能與普通混凝土樁相接近，這樣大大節約了資源。

參考文獻：

[1]《預制樁的可打性分析》，浙江大學碩士論文，王仕方，2001年6月;

[2]《預制樁在巖土地基中的應用》，顧列平，2017年1月;

[3]《山東省新舊動能轉換重大工程實施規劃》，山東省人民政府，2018年2月;

[4]《綠色建筑行動方案》，國家發展改革委、住房城鄉建設部，2013年1月;

[5]《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，國務院辦公廳，2016年9月;

作者簡介：

閆麗萍，女，1987年3月生，民族漢，山東濰坊人，結構工程師，工學碩士學位，主要研究方向為鋼筋混凝土結構，現在淄博職業學院建筑工程學院工作

基金項目：自然科學項目，編號2018zzzr07