PHC管桩承载能力的设计与试验研究.pdf

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1、PHC管桩承载能力的设计与试验研究许玉申。林晖(河海大学基建处，江苏南京210098)摘要：基桩静载试验是确定单桩竖向抗压承载能力最直接、最准确的方法，测试结果既可以判断桩基工程是否满足设计要求，也可以通过试验结果对桩基工程进行优化或修改初步设计。本文对两个工程的PHC管桩进行单桩静载荷试验，通过对现场检测数据的处理，得到各工程试验桩的单桩竖向抗压极限承载力，并依据实测单桩极限承载力对初步设计承载力的差异进行了分析评价，并据此给出了有关桩基工程初步设计的优化或修改方案。关键词：PHC管桩静载试验

2、极限承载力设计优化在建设工程中，桩基础是一种最重要的基础类型。PHC管桩(即预应力高强度混凝土管桩)是近些年发展起来的一种新桩型，该桩型具有桩身材料强度高、自重较轻、施工方便、成本低、桩身质量有较好保证、承载能力强等优点。绝大部分桩基工程的工作状态都是竖向抗压，因此桩基竖向抗压承载能力是否满足上部结构的荷载要求，直接关系到整个工程建设和工程使用中的安全，必须通过可靠的试验方法进行测定。在桩基设计时，结构设计人员首先根据建筑场地地质勘察报告提供的土层分层特征和各土层分层土的力学参数，通过对拟建单个

3、工程上部结构总荷载计算值设计桩的类型、截面尺寸、桩长、桩身混凝土强度等级进行设计，提出对拟施工的桩基工程单桩极限承载力要求，然后通过静载试验方法对单桩实际极限承载力进行确定，并据此提出了对工程桩总桩数的优化设计。1单桩竖向抗压承载力设计计算单桩竖向极限承载能力是指单桩在竖向荷载作用下，到达桩基破坏状态前或出现不适应于继续承载变形时所对应的最大荷载。单桩竖向极限承载能力大小取决于土对桩的支承阻·—卜-—卜——卜-—卜一—卜—+一+-+一+一+-+一+一+一+—+一+一+一+一+-+-+-+”+-+

4、-+一+一+一+一+一+—+一+—+一+一+—+-+-+一+一+-+一+一+一+—+—+—+．4便于运输与安装的模块化设计4．1便于运输的搅拌站模块化设计作为大型结构件的混凝土搅拌站，由于其整机重量和整体外形尺寸都比较大，配套机组和附属设备多，运输与安装调试也较复杂，设计出方便运输的装箱型模块式搅拌站对于企业和用户有着重要的经济意义。在进行大型结构件设计时，往往运用“搭积木”的思想，将整机拆分成具有通用接口的若干独立部件，对于那些尺寸仍然较大的部件(超过运输极限尺寸)，则继续对部件进行分解，拆解

5、成多个拼块，各拼块之间用螺栓连接，极大地方便了集装箱模块化运输。对比分析数据可知，集装箱式搅拌站比其他类型搅拌站能大大缩短安装、调试和拆卸时间，并节省了占用场地面积。对于出口而言，装箱型模块式搅拌站的优势就更加明显，集装箱模块化不仅运输方便，更重要的是节省了运输费用，实现了运输的便捷化与经济性。4．2便于安装的搅拌站模块化设计用户需求是多种多样的，使得搅拌站产品品种不断增多、结构日趋复杂、更新越来越频繁。同时由于市场的激烈竞争，缩短产品设计开发和生产制作周期越来越重要，而由于混凝土搅拌站零部件较

6、多，部件尺寸大、占用场地较大，现场安装难度大，因此安装周期较长。混凝土搅拌站结构尺寸较大，以装箱型模块式混凝土搅拌站为例，整机外形尺寸(长×宽×高)约为40m×10mX20m，整机总重约90t，组成搅拌站产品的零部件数量多达近2000个。为了实现快速安装，将搅拌站的部件设计成独立的模块，这些模块在车间分别制作组装好，各模块独立发运，在工地现场进·18·行装配装。箱型模块式搅拌站主楼部分三维模型，搅拌层框架和计量层框架设计成3个模块；左框架、中间框架和右框架；屋顶框架对半分开，设计成左框架和右框架

7、；外加剂及空压机房和控制室设计成独立的单体结构模块，整体发运和吊装。搅拌站钢结构基础主体是可拆卸的，框架间通过螺栓等紧固件连接。钢结构基础上设置了用于安装粉料罐、配料站、主楼支腿和外加剂及空压机房等部件的安装座，由于在这些部件底部也设置了相应的安装座，且加工有安装孔，故搅拌站整机总装时，只需要按照一定的顺序吊装预装好的模块式部件，利用销定位，再用螺栓等紧固件进行固定，即可实现整机的装配。结语模块化设计技术是伴随着产品系列化、组合化、通用化和标准化的需求而产生的。如果产品本身具有组合化，系列化的特

8、点，意味着产品可按功能模块划分，进行模块化设计时，功能模块单元的通用程度就会越高。混凝土搅拌站是大型组合设备，其不少部件都具有模块化设计所具备的组合化、系列化和通用化等特征，因此搅拌站完全可以进行全系列、跨系列、深层次的模块化设计。参考文献[1]常军然，吴富姬，基于模块化设计原理的机械创新设计[J]，科技交流，2006[2]蔡业彬，模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]，机械设计与制造，2005力和桩身结构强度，在多数情况下由土对桩的支承阻力起控制作用。本文选择具有深厚覆盖层的工程一、工程二