u形预应力混凝土板桩受力性能研究

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1、U形预应力混凝土板桩受力性能研究摘要：在相同的受力条件下，采用相同的材料计算u形和矩形两种截面类型的板桩配筋用量，对比分析u形截面和矩形截面板桩在抗弯、抗剪方面的性能及材料用量。结果表明：u形板桩在以上三个方面的表现普遍优于矩形板桩,因此，在实际工程中，施工设备、技术条件允许的情况下，u形板桩是相对于矩形板桩更为经济合理的截面类型。关键词：板桩U形预应力混凝土板桩桩身受力分析中图分类号：TU375.1文献标识码：A文章编号：1007-3973(2013)012-006-02钢筋混凝土板桩以其强度高、刚度大、取材方便、施工简易、截面形式灵活多变等优点，在基坑工程中占有一

2、席之地。近年来，随着科学技术的发展，板桩的截面形式由单一的矩形截面发展到U形、薄壁工字形等截面。目前城市区域内的河道整治工程、市政管道工程、城市基坑支护工程中，由于土地资源的稀缺，征地问题往往是制约工程的一大因素，采用直立式的板桩支挡结构形式可以较大程度的减少征地面积，缩短工期，减少工程对周边环境的影响。1U形预应力混凝土板桩介绍U形预应力混凝土板桩(以下简称板桩)是一种新型的预应力混凝土基础围护挡土桩构件，主要应用于河道护坡治理、航道护岸、港口码头、围海圈围促淤、市政管道工程、城市基坑支护工程。目前市场上常用的挡土护坡材料主要有普通混凝土平板桩、钢板桩、钻孔灌注桩、

3、地下连续墙、SMW工法挡土墙、土层锚杆。相比于传统的挡土护坡材料，板桩具有挡土截面大、受力性能优、性价比高、成桩美观等优点,在显著降低造价的同时还能缩短工期。板桩的成型施工采用先进的振动成型以及高压水冲、引孔辅助成型等工法，成桩质量效果良好，能广泛适用于各种地质条件和施工场地环境。板桩的企口之间还可以根据止水要求预埋橡胶止水胶条，同时还可根据要求注浆密封，能够满足有止水要求的工程的需要，使用范围广泛。2U形板桩与矩形板桩的受力性能分析U形桩与矩形桩主要区别在于其截面形状，改变截面的几何特性，可以取得有利于承载力增加的力学效果。例如，对于方向已给定的横向荷载来说，U形桩

4、就比截面积相同的矩形板桩能抵抗更大的荷载，这是由于前者具有较大的抗弯刚度。通过计算，得出两种桩形具体的材料用量差别。板桩设计计算参考国家规范《混凝土结构设计规范》(GB50010),采用等效受力原则，U形桩等效为抗弯抗剪性能优越的工字型受力结构，采用预应力和高强高性能混凝土设计。矩形板桩采用截面尺寸为250X0,U形板桩采用宽1000高350的截面尺寸，两种截面类型如图1所示。2.1设计用材料对两种板桩采用相同的原材料进行设计计算，主要材料及设计参数如表1所示。2.2板桩的结构计算已知设计参数：每延米最大弯矩Mmax=150kN•m,最大剪力Vmax=200kN,根据

5、国内某厂家提供的U形板桩性能参数表，已知U形板桩的设计结果，只需针对矩形板桩进行计算。2.2.1矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算基本公式：2.2.2矩形截面预应力混凝土受弯构件斜截面承载力计算当配有箍筋时，斜截面受剪承载力按下式计算：每延米板桩墙设计计算结果如表2所示。3结论分析由以上计算可以得出，每延米板桩墙设计在采用U形桩和矩形桩时，后者混凝土、预应力钢棒和箍筋用量分别是前者的1.5倍、2倍和2.5倍。可见，U形桩在力学性能方面全面优于矩形截面板桩，采用U型截面设计，在节省材料的基础上，能够保证结构抗弯和抗剪的性能，增加截面挡土宽度，提高性价比。因此,

6、相对于矩形板桩来说，U形桩是更为科学合理的板桩桩形。参考文献：[1]孙蓿•(]型预应力混凝土板桩在直立式护岸工程中的应用[J]•中国水运，2013,13(7)：239-240.[2]张后禅.U形预应力混凝土板桩[J].中国水利，2010(21)：67.[3]林天健•现代异形桩及其力学特点的理论评述[J].力学与实践，1998,20(05)：5-11.[4]舒士霖.钢筋混凝土结构(第二版)[M].浙江：浙江大学出版社，2002：364-367.