近年来，在工程实践中大量采用预应力管桩，其主要目的之一是解决桩身混凝土开裂问题，且又安全环保，具备工厂生产标准化、质量可靠、施工方便快捷、检测简单及成本低廉等特点，得到很好的推广和应用。

 

　　1预应力管桩水平承载特性分析

 

　　1.1水平承载桩的发展概况

 

　　近几十年来，国内外学者对水平承载桩的受力性状做了大量研究，在室内和现场试验以及计算分析方面取得很多成果。在现阶段，预应力管桩水平承载特性的分析通常采用极限地基反力法、弹性地基反力法、弹性分析法、弹塑性地基反力法以及数值分析法。

 

　　1.2预应力管桩在水平荷载作用下的变形与内力的分析

 

　　模型建立：预应力管桩和土体的有限元模型都利用六面体8节点的SOLID45单元。上体模型的外表面受到水平荷载的影响就会被限制，也就是说，每一个方向的自由度为零，预应力管桩桩头自由不会受到限制。在预应力管桩顶面节点给予Y方向的集中力F=100kN，指向桩顶截面圆环形形心。

 

　　计算模型中，在桩身与桩侧上体、桩端与桩端土体间建立面接触单元，其中，目标面设置成预应力管桩桩身的刚性面，和其相接触的土体柔性面是接触面，将目标面和接触面合并成为接触对。目标单元选择Targe170，接触单元选用Conta174，桩上之间的库仑摩擦系数是0.2。Targe170是用来表示各种三维目标面的接触单元。在三维视图之中，目标面的形状能够以三角面、圆柱面、圆锥面和球面的形式进行刻画，全部的目标面都能够通过Targe170进行描述。Contal74是一个8节点单元，能够对于刚性体—柔性体、柔性体—柔性体之间的接触来进行分析。Contal74单元能够进行三维分析，又能够在实体与壳体之间的接触中得到运用。Targe170单元和Contal74单元都采取相同的实常数。

 

　　1.3不同制约因素对预应力混凝土预应力管桩水平承载性状的制约

 

　　第一，桩长的制约。在桩长不断加大的情况下，桩身位移、剪力、弯矩、应力的最大值和零点在桩身的分布场所都会维持在一个适当的状态，然而，桩身下部发挥作用的程度也会降低。由此看来，在具体的工程项目中，桩体长度只要符合具体的情况就行，不能够一味地加大桩长。

 

　　第二，弹性模量的制约。不管是变化桩身或者是变化土体弹性模量，桩的水平承载性能都会受到制约。在桩身弹性模量不断加大的情况下，桩身位移值就会不断减小，同时，剪力、弯矩和应力值都会不断加大。在土体弹性模量降低的情况下，桩身位移、剪力、弯矩、应力值都会不同程度地加大，同时，位移零点、最大弯矩及最大应力在桩身的分布深度也都会出现下降，桩身下半部分发挥作用的程度也会加大。在土体弹性模量不断降低的情况下，预应力管桩也会非常显著地分担荷载。

 

　　第三，水平荷载大小的制约。在水平荷载不断加大的情况下，桩身位移也会不断加大，位移零点的所处于的位置不会产生较为显著的改变。在荷载值不断加大的情况下，位移曲线也会展示出更加显著的非线性特点。受到等值的水平荷载的影响，载荷试验与数值模拟的桩顶位移就会在一定程度上保持一致，位移值在荷载加大的情况下也会加大，并且展示出线性变化的关系。

 

　　第四，填芯的制约。如果预应力混凝土预应力管桩桩身结构的水平承载力不能够满足相应的条件，能够通过设置填芯的途径来在一定程度上加强桩身水平承载力，应该将填芯安排在桩顶下面五到八倍桩径的范围之中。

 

　　2预应力管桩接桩技术

 

　　2.1桩端板焊接法

 

　　在预应力管桩需要接长的情况下，其入土部分的桩身的桩头最好能够比地面高一米左右。在接桩之前，必须认真清洗下节桩的接头位置，并且安排好上节桩的位置，在接桩的过程中，必须保证上下节桩的中心线偏差在两毫米的范围之内。在预应力管桩对接之前，必须通过清洗工具来将上下端板表面进行清洗，对于坡口位置，必须保证能够展示出金属光泽。在焊接的过程中，必须先在坡口圆周位置点焊四至六点，并且保持其对称性。对于拼接位置的坡口槽电焊，必须分成三层来对称焊接，只有将内层焊进行认真清洗之后才能够对于外一层进行焊接，并且必须采取措施保证焊缝的饱满性。对于施焊之后的桩接头，必须将其进行自然冷却的情况下，才可以进行沉桩，这就要求我们能够维持适当的自然冷却时间间隔，确保真正自然冷却，具体来说，时间间隔应该在5～10min。

 

　　2.2桩身断裂的应对方法

 

　　桩在沉入的过程中，桩身可能会出现倾斜错位的情况，如果桩尖位置的土质情况并未出现一定的变化，但是，其贯入度却不断加大或者是猛然加大，桩身就会产生回弹的状况，也就是说，桩身断裂的情况是有可能出现的。产生这种情况主要是由于桩身在施工的过程中产生非常大的弯曲，受到集中荷载的制约，桩身就很难承受住抗弯度。

 

　　应对方法：在施工之前，必须将地下障碍物进行处理。在桩打入一定深度出现一定程度的倾斜的情况下，通过移动桩架进行处理的方法是不合适的。在接桩的过程中，必须确保上下两节桩能够位于相同的轴线上。在对桩进行堆放、起吊、运输的情况下，必须根据相关的规定以及制度来进行执行，确保预应力管桩的稳定性。

 

　　2.3接桩处开裂的应对方法

 

　　在进行焊接连接的过程中，如果没有清洗干净连接位置的表面，那么，桩端就会比较粗糙。同时，如果焊接效果较差，那么，焊缝就会不连续、不饱满，并且可能会存在一些焊接残留物质，也会导致接桩处开裂。应对方法：在进行接桩之前，必须确保连接部件是干净的；在接桩的过程中，必须确保两节桩位于相同的轴线上，同时确保焊接预埋件的光滑性。

 

　　3结语

 

　　综上所述，该文进行了预应力管桩水平承载特性分析及接桩技术研究。现代工程试验方法和计算机模拟技术的快速发展，为进行桩土相互作用机理的研究提供了更有力的工具，为进一步完善预应力混凝土预应力管桩的计算方法和设计理论创造了良好的条件。

 

　　参考文献

 

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　　[2]曾华明.静压预应力管桩施工的质量控制探讨[J].中国新技术新产品，2010（17）：23-24.

 

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　　[4] 中国预应力混凝土管桩的发展状况及同日本管桩的差距[C]//预制混凝土桩—中国硅酸盐学会钢筋混凝土制品专业委员会、中国混凝土与水泥制品协会预制混凝土桩委员会2007-2008年年会论文集.2008：189-192.