预应力管桩在深基坑开挖过程中受力特性的分析

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1、第一章绪论同济大学硕上学位论文除一些纯摩擦型管桩采用桩长控制外，一般管蛀都需要选择桩端持力层，管桩的持力层可选择为强风化岩、全风化岩石、坚硬的粘土层或密实的砂层(或卵石层)。在珠江三角洲某些地区，基岩埋藏太深，桩尖一般落在中密或密实的砂层，桩长：约30～40m。上海地区一般以⑦2层灰色粉细砂或⑧，层粉质粘土夹粉砂层作为桩端持力层．桩长50～70m，故上海地区管桩摄小直径为500nma。管桩一般可打入强风化岩层1～3m，但根难打入中风化岩层，更不可能打入微风化岩层。实践表明管桩有下列优点：(1)单

2、桩承载力高。桩身混凝土强度高，当桩尖打入强风化岩层或密实的砂层后，经过剧烈挤压，桩端承载力可比原状土提高80％～100％，故同样直径的管桩，其设计承载力比沉管灌注桩和钻孔灌注桩取得高。如+500(100)管桩．设计承载力相当于+600和m700的钻孔灌注桩。(2)管桩预压应力的施加，可以考虑管桩设计时兼作抗拔桩：在运输与吊装到位过程中可防止桩身开裂：在锤击施工时可防Jl桩身产生拉应力导致桩身开裂；可抵抗由于基坑开挖导致桩体上浮引起的桩身拉应力：并且在桩受侧向荷载时可适当提高其抗裂弯矩。(3)设计

3、选用范围广。管桩外径规格多，适用于各种建筑。在同一建筑基础中，可采用不同直径的管桩，容易解决布桩阀题，充分发挥每根桩的承载能力，佼桩基沉降均匀。管桩对桩端持力层起伏变化较大的地质条件适应性强，由丁二桩节K短不一，在施工现场可根据需要调整接桩长度。(4)桩身耐打性好，穿透力强。因为桩身强度高，又有一定的预压应力．故可承受重型柴油锤上千次锤击而不开裂，可穿透5～6m厚的密实砂夹层。只要施工收锤标准定的恰当，其破损率一般不超过1％。(5)管桩工厂化生产，成桩质量可靠，施‘T速度快，场地文明，经济性好。

4、当然，管桩也存在一些缺点，包括：(1)抗弯能力较实心桩差。虽然预压应力一定程度上可以提高管桩的开裂弯矩，但由于管桩混凝士为高强混凝土，易发生脆性开裂，且管桩截面为管形空心截面，其抗弯刚度较实心桩要小，故在水平荷载下易发生挠曲，桩身断裂和偏位是施工中常遇到的问题。(2)锤击施工时噪音大，震动剧烈，挤土量大。(3)由于送桩深度受到限制，在深基坑开挖后截去的余桩较多。(4)与一般预制桩类似，管桩在有些地质条件下不宜应用或慎用。如孤石和障碍物多的地层，有坚硬夹层的地层，石灰岩地层，从松软突变到特别坚硬的

5、地层等。1．3管桩结构计算1．3．1抗裂弯矩根据《预应力混凝士管桩03SG409》中的规定，管桩抗裂弯矩按以F公式计算：M。，=(o-。。+厶)rVo(1-1)式中M，，一管桩抗裂弯矩；J。，一洮凝P有效预爪应力；厶一混凝十抗拉强度标准值：苎二空!咝=一一一堕鲨盔堂蟹±兰竺堡竺wo一管桩换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩根据管桩抗裂弯矩实测值与按式(1-1)计算值的比较，混凝士抗拉强度标准值应乘以离心工艺系数。以考虑离心混凝十抗拉强度的提高，即：M。=(盯。+·％)K式中七一离心成型混凝土轴心抗拉强度

6、标准值工艺系数，对C60取2．0，对C80取1．9。1．3．2极限弯矩根据《预应力混凝土管桩03SG409))中的规定。管桩极限弯矩按以F公式计算：Mu=oft厶∞(㈣)警+删，‘啡百sinza+(厶tk--O'pOM，-。，isinzaf(1-2)其中口：!：墅￡!兰±!：竺丘：生7。’口．厶‘A+／≥‘A，+o．45(‘m～O-，o)爿，口，=O，45(1一a)式中M。一管桩极限弯矩：A一桩身横截面积：A。一预应力钢筋面积；小吒一环形截面内外半径：D。一预应力钢筋所在圆周直径：口一受压区混凝

7、土面积和全截面面积之比；口，一受拉区纵向预应力钢筋面积与全部预虑力钢筋面积之比；Lm一预应力钢筋强度标准值；厶，’一预应力钢筋抗压强度设计值；正。一混凝土轴心抗压强度标准值；仃。o一预应力钢筋合力点处混凝土法向应力为零H,J的预应力钢筋应力仃po=盯。。一盯『，其中，仃p。为张拉控伟4应力，仃，为预应力损失值。一般管桩生产厂家提供的管桩开裂弯矩和极限弯矩为单‘¨桩的数据，没有考虑到冈接桩方式导致钢筋力传递为非宜接状态的冈素。一般经过接桩的管桩．其开裂弯矩羽l极限弯矩比单‘肖桩要小。4墨二童丝堡一

8、一型塑查兰!塑．!：兰坐堡兰1．3．3管桩桩身结构竖向承载力管桩桩身结构竖向承载力设计值按下式计算：R4=A{娑c式中R。一桩身结构竖向承载力设计值；正一混凝土轴心抗压强度设计值：％一工作条件系数，一般取％=0．7。管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值按下式计算：Ro=Rp／I．351．3．4管桩桩身受拉承载力管桩桩身受拉承载力设计值应符合下列规定：N≤厶Ap式中Ⅳ一桩身轴向拉力设计值；厶一预应力钢筋的抗拉强度设计值；(1．3)(1_4)(1．5)1．3．5管桩截面抗剪承载力《预应力混凝土