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1、允朱法饭在力a执土长管桩陈 新海上海三和合管 桩有限 公司【 摘 要】 先张 法 预 应力 混 凝土 长 管 桩( 简 称 长 管 桩) 是 经 过高 速离 心 和高 压 蒸 养 等 特定工艺制 作而 成， 体现当 代混 凝土 技术 进步 与混 凝土高 新工艺 水平的 新型 预制混 凝 土管 桩。 桩身 为 空 心圈 筒 体， 外 径 为8 0 0 m m . 1 0 0 0 m m . 1 2 0 0 m m ， 长 度为肠一 3 0 m ， 壁 厚 为1 1 o 一 1 5 0 m m . 该 桩预 应力 筋 选用 标 准 强 度为1 4 2 0 M P a 的 高 强 度 仇松 弛 预
2、应力 混 凝 土 用 钢棒， 混 凝 土强 度等 级 为C 6 0 - C 8 0 , 属国 内 首 创.一、前言自1 9 2 0 年发明 离心 制管 工艺以 来， 在 近五 十年中 发 展很 快， 特别是随 着预 应力技 术和高强混凝 土技 术的 应用， 管 桩 产品 越来 越受 到重 视， 在1 9 6 8 年9 月召 开的 预 应力 混凝土制品国际 会议 上， 管 桩己 被 列为四 种主要的 预 应力混 凝土 制品 之一。 许多国 家 广泛应用 此 法 大 量 制 造 预 应 力 混 凝 土 管桩 ( P C桩 ) 和 预 应 力高 强 混 凝土 管 桩 ( P H C桩 ) 。 我国自
3、6 0 年 代 起 铁 道 部 率 先 生 产P C 桩， 8 0 年 代 末 至9 0 年 代在 东 南 沿 海 地区 管 桩的 推广应用发展迅猛， 产品 也由P H C 桩逐 步取 代P C 桩， 9 3 年 被建 设部 列为 全国 重点 推 广项目 。 %年日 本阪神 地区 大 地震 和9 9 年台 湾省 南 投台 中 大 地 震后的 调查 表明， 预 应 力混凝土管 桩抗 震性能 大 大 优于 其它混 凝土桩， 因 此， P H C桩 倍受国内 外 建筑界的 重视。先张法预 应力混凝 土长管桩 ( 以 下简称长管 桩) 是经过高 速离心 和高 压蒸 养等 特 定工艺制作而成， 体现当
4、代混凝土技术进步与混凝土高新工艺 水平的新型预制混凝土 管桩。 桩身 为 空 心 圆 筒 体， 外 径 为8 0 0 m m , 1 0 0 0 m m , 1 2 0 0 m m ， 长 度 为1 6 - 3 0 m ， 壁 厚为1 1 0 -1 5 0 m m 。 该 桩预 应力 筋选用标 准强 度为1 4 2 0 M P a 的 高 强 度低 松弛 预 应力 混 凝土用钢棒， 混 凝土强 度等 级为C 6 0 - C 8 0 , 属国内 首 创。 该 产品 除 保留 短管 桩 ( 以 下 简 称 管 桩) 的 特 点 外， 针 对 管 桩 在 水 运 工 程 推 广 应 用 中 存 在
5、的 问 题， 如 ( 1 ) 不 能 满 足 第 一 个 接 头 都 能 进 入 泥 面 以 下 ， 不 利 于 接 头 防 腐; ( 2 ) 不 能 满 足 接 头 部 位 避 开 最 大 弯 矩 断 面 位置 或 置 于 嵌固 点以 下 ; ( 3 ) 接 头 数 量多 ， 不 利 于 降 低 工 程 成 本。 ( 4 ) 尚 不能 适 应 深 水 港对基桩抗弯能力的要求等， 开发了该产品。该产品已 在工程施工中 应用了 八万多米， 先后应用于上海长兴岛车 客渡码头、 宝山 钢铁公司马迹山 港引桥工程、 福建马尾船厂 船台 工程、同 三国 道横潦; 大 桥主墩以 及正在建设中的张家 港陶氏
6、 化工码头和同 三国 道大 柳港大桥主墩、 4 3 7 厂船坞、 上海 港 机张家港整机装运码头改 造、 外高 桥造船基地、江苏省 大丰 港码头、 杨子江船厂2 0 14 装码头平台 码头、南 通嘉民 千红石油化工码头修复改 造等工 程， 得到设计、 施工和 建 设 单 位的 肯定。 2 0 0 0 年4 月 通 过 上海市 人民 政府交 通办公 室 组 织 有关 专 家 进 行鉴 定， 鉴定委员会一致同意该 产品 通过新产品 投产鉴定; 一致认为该产品 属国 际先进水平， 可投入批量生产并可进一步 推广应用。 下面就先张法预应力混凝土长管桩新产品 作简要介绍。二、 产品设计1 、 单节 长度
7、从现有实际工程情况分 析， 单节长度大于2 0 口 m时， 接头完全能 满足进入泥面3 d( d为桩外径，下 同) 。口 码头桩泥面以 上自由 长度一般不超过 1 7 m ， 接头入土7 - 8 d 时， 接头 处弯矩已 小 于 桩身 最 大弯 矩的 一半， 以 直 径l 0 0 0 m m桩为 例， 单节 长为2 4 m 时，已 能 满 足接头 避开 最大弯 矩。 单节 长 度达2 8 m以 上时，已 能 适应3 .5 万吨级 码头 用 桩的 需要。 选定单 节 长为3 0 m ， 直 径8 0 0 m m , 1 0 0 0 m m , 1 2 0 0 m m的 长管 桩， 接头 入 土深
8、 度超过1 0 d ， 一 般都能 超过 第一 零 弯距的 深度。 因 此单 节长 度确定 为1 6 - 3 0 m , 1 6 - 3 0 m之间以l m为 模 数。2 、规格型号( 1 ) 规 格 分 为 直 径8 0 0 m m , 1 0 0 0 m m , 1 2 0 0 m m三 种。( 2 ) 型 号 分 为A型 、 A B 型 、 B 型 和C 型四 种 型 号。长管桩产品型号以 混凝土有效预压应力值和抗弯性能 大小确定。长管 桩产品 按其强 度等 级分 为P H C桩 和P C桩。 P H C桩的 混 凝土强 度等级 达 C 8 0 , P C 桩的混凝土强 度等 级达C 6
9、 0 e 如 果 施工 阶 段 或 使 用 阶 段 有 特 殊 需 要， 口 也 可 生 产加 大 壁厚 或 增 加 非 预 应力 钢 筋 的 非定型产品。( 3 ) 产品 型 号 规 格 表( 见 表1 ) a3 、 结构设计( 1 ) 长管桩结构图 ( 见图1 ) 0( 2 ) 长 管 桩混 凝土有 效 预压 应力 计 算长管 桩混 凝土有效预 压应力应 考虑混 凝土弹性变形、 混 凝土 徐变、 混凝土干 缩 和预应力钢筋松弛 等四个因素。紧 接放 张 之 后的 预 应 力 钢 筋的 拉 应 力。 P t表 I外径D ( )型 号壁厚t ( m m )钢棒螺旋箍筋主 筋 含 钢率( % )
10、真 长 气 mM)数量 ( 根)( D p(m m )真 长 气 MM)箍 筋间 距 m m )L iL 2L 38 0 0 IA1 1 09 .0 ( 1 0 .7 )2 0 ( 1 5 )6 9 065 01 0 05 00 . 5 4 ( 0 .5 7 ) A B1 1 01 0 . 72 06 9 065 01 0 05 00 .7 5 B1 1 01 0 . 73 06 9 065 01 0 05 01 . 1 3 C1 1 01 2 . 63 06 9 065 01 0 05 01 . 5 71 0 0 0A1 3 09 . 03 28 8 065 01 0 05 00 .5 8
11、人 丑1 3 01 0 . 73 21 . 065 01 0 05 00 . 8 1B1 3 01 2 .63 28 8 065 01 0 05 01 . 1 3 C1 3 01 2 . 63 88 8 065 01 0 05 01 . 3 41 2 0 0A1 5 01 2 . 6 ( 1 0 . 7 ) 加( 3 0 )1 0 6 065 01 0 05 00 . 5 1 ( 0 .5 5 ) AB1 5 01 2 . 63 01 0 6 065 01 0 05 00 . 7 6 B1 5 01 2 . 64 21 0 6 065 01 0 05 01 . 0 6口 p r =汀 抖 ，+
12、 n ，Al+ n c 式 中 :% - a 张 后 的 预 应 力 钢 筋 的 拉 应 力 ， 1y 11fl 112 ;于 一 一 预应 力 钢 筋 初 始 的 拉 应 力 ， m m ? ;A n 预 应 力 钢 筋 的 截 面 积， 1ll tn 2 ;A,一 混 凝 土 的 截 面 积， MM2n 一 气 故 张时预应力钢筋和混 凝土的 弹性模量比。 预 应 力 钢 筋 因 混 凝 土 徐 变 和 干 缩 引 起 的 拉 应 力 损 失 U P ,A Q P T =n Y a a l 十 凡e 1l + n a?今 ,( 1 + z ) 式 中 : o OP 一因 混 凝 土 徐 变
13、 和 干 缩 引 起 的 拉 应 力 损 失 ， W in ? ;a y , - # M 张 之 后 混 凝 土 的 预 压 应 力 ， N h r a n 2 :a c p t 二Op, A p A Cn 一预应力钢筋和混凝土的弹性模量比;+V - 棍凝土徐变系数; e , A Z 凝土收 缩率; E , - - - M 应 力 钢筋 的 弹 性 模 量， N h 7 m i2 ;澄干 T-犯. 板，应力范二0加中，口 中， 仙 卜决 口组搜佑盆丰川目川招以由 二 口 中 1 1山 3 . 0 . 0山 -1 11一 直、 劝 巧中比 7 中加卜弓 且A 卜 A中二卜润 . 盈中即卜a 里几
14、 一 1山A A 且 成一 岛山1 朋1 朋 L、 山拾中，. 中1 0 0 卜人 型。 蕊 1 。、 一印1 1 中t 口7 A . 型O J 诀 山 . 2 山 口 山 . 2人 一 人几 1ml o 些 e 里 点盛ml a 竺 至 孟五 1 尸 1 劝1 S 山1 赞记1 胡 勺l山 一由 扣.1 1山 一 m A t- A A m中 ， 2 . 卜 直山 . 中 1 正 了几 一魂中1 A O O - A 协 里孟一 几中u. - 里伪幻巾 口 戈古丫型点 一 A预应力钢筋因 松弛引 起的 拉 应力损 失 o , 气= Y o ( a a 一 2 0 Q r 4, )式中 :Y O
15、- 预 应 力 钢 筋的 净 松弛 系 数; 马 一呕1松 弛 引 起的 预 应 力 钢 筋 的 拉 应 力 损 失 ， N 6 t s 112 o 预 应 力 钢 筋 的 有 效 拉 应 力a x1 0 0a x = a p , - 锡- 匆混凝土有 效预 压应力q,口c e二a p e A P计算参数见表2 :表2序号名称符号单 位参 数1混凝土抗压强 度f w k( MP a )8 02混凝土弯曲 抗拉应力喻( M p a )7 . 3 53预应力后的混凝土弹性模量E c( M P a )3 .9 X 1 0 44预应力前的混凝土弹性模量E c ( M P a )2 .9 2 5 X 1
16、 0 45混凝土收 缩率cc1 . 5 X 1 0 -06混 凝土 徐变 系数7钢筋弹性模量E p( M P a )2 X 1 0 58钢筋控制应力0a0 .7 ,9钢筋松弛系数菊0 . 1 5( 3 ) 构 造 要 求预 应 力 筋的 保 护 层 不 得 小 于4 5 m m e钢 筋下料前 保持 平直， 不 应有 局部 弯曲， 端面平 整， 下料 长度误 差不大于1 / 5 0 0 0 L( L 为管桩长) 。锻 头 采 用 热 嫩 工 艺 。预 应 力 主 筋 沿 管 壁 环向 均 匀布 置， 最 小 配 筋 率 不 低 于 管 桩 截面 积的0 . 5 ， 且 不 少于1 5 根， 主筋净距不应小于2 5 m m o螺 旋箍 筋的 直 径为6 m m ， 最大 螺 距不 大于l 0 0 m m ， 管 桩两 端L 。 和中间场的 螺 旋箍筋为加 密段， 其螺 距为5 0 m m ， 加密段长度为2 m .端 板的 厚 度 根 据长 管 桩 的 规 格、 型 号 而
