随着城市建设的发展,土地资源日益紧缺,涌现了一大批功能齐全,造型新颖的建筑,而大型、高层建筑占有很大的比例,特别是沿海地区和大中城市以及经济发达地区的公共建筑,为了充分利用地下空间来满足使用功能和人防工程的需要,施工建(构)物的基础既承受竖向抗压荷载,又承受竖向抗拔荷载,当上拔荷载较大或主要承受上拔荷载时,其底板下的桩群所受的拉力将很大。以往房屋建筑的预应力混凝土管桩基础主要承受竖向抗压荷载,现在许多桩基础既要承受竖向抗压荷载,又要承受竖向抗拔荷载,因此预应力混凝土管桩竖向抗拔荷载力是现在桩基础研究中亟待解决的问题。
1、管桩应用
目前国内实际工程中,预应力高强度混凝土管桩大多数是作为抗压桩来使用的。该桩型具有单桩承载力高、耐久性好、施工方便快捷、质量可靠、价格适中、抗弯抗拉性能好、检测方便快捷、对地质条件适应性广等优点,近年在各地特别是沿海地区得到了广泛应用。
随着施工工艺和机械设备的不断进步和更新,以及大型静压桩机的研制和投入使用,静力压桩技术日趋成熟,在施工工艺方面更具有明显的优势,噪音小、无振动、冲击力(厚粗砂层除外)施工应力小、桩顶不易破坏、沉桩不易偏心、节约材料、施工快捷方便、沉桩终压力直观等,在很大程度上减少了打桩振动对地基及邻近建筑物、道路、管线等的影响,因此在我国特别是华南地区具有广阔的发展应用前景。根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)规定,对长期或经常出现的水平力或上拔力的建筑桩基,对抗拔桩的最大裂缝有不得超过0.2mm的规定。
2、公式分析
在抗拔桩的设计过程中,抗拔桩的竖向抗拔承载力除了要满足桩土相互作用的抗拔承载力要求外,还需满足桩身结构承载力的要求。各个地区结合当地的工程实际情况,各自规定了预应力高强度混凝土管桩的抗拔计算公式。不少学者结合试验和理论模型对PHC作为抗拔桩承载性能的机理进行了广泛的探讨。以下结合其公式介绍。
按上述公式计算时,预应力高强度混凝土管桩受到的拉应力会超过原先混凝土的桩身有效预压应力,因此需按照《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)规定进行裂缝验算。由于预应力高强度混凝土管桩有效预压应力能部分抵消拉应力,裂缝控制较为容易满足。当设计场地的地质水文条件复杂、抗腐蚀要求高的情况下,可相应的调整裂缝控制的宽度,来选择相应的桩型。
3、工程实例
某广场大型地下车库位广东江门,占地面积9768m2,场地地貌单元属珠江三角洲冲积平原地带,根据钻探揭露,土层的物理力学性质指标详见表1和图2。
预应力高强度混凝土管桩在抗拔设计中的还有一个关键节点是桩顶和承台连接做法。常规做法是用微膨胀混凝土填芯,内插钢筋并锚入承台;另外在预应力高强度混凝土管桩端板上焊钢筋,一并锚入承台或底板。由于工程中经常要处理截桩措施,通常在设计中采取管内填芯和管外外包一定厚度混凝土,端板焊接钢筋只作为强度储备。桩端抗拔力主要通过填芯混凝土和管外混凝土与PHC管壁的粘结力传递,如图3所示。
4、结语
实践证明,为了做好预应力混凝土管桩作为抗拔桩的设计,要求相关设计人员通过计算公式对预应力高强度混凝土管桩进行抗拔验算,并严格根据裂缝宽度对预应力高强度混凝土管桩进行选型。综合考虑地质工程情况、施工条件、沉桩设备等因素,并要在施工过程中采取一定的措施保障施工质量。
参考文献:
[1]马述承.预应力混凝土管桩作为抗拔桩的设计研究[J].甘肃科技,2011年21期
[2]张俊龙;靳中合.软弱地层中抗拔桩的设计探讨[J].华中科技大学学报(城市科学版),2008年03期
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