预应力混凝土管桩结构设计探析

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1、预应力混凝土管桩结构设计探析　　摘要:预应力混凝土管桩是目前应用较为广泛的基桩形式，具有施工速度快、桩身质量有保证、单桩承载力高等优点，主要采用锤击沉桩和静压沉桩两种沉桩方法。本文结合工程实例，介绍在桩身水平承载力验算及在相同的地质条件下，比较锤击沉桩和静压沉桩各自的优缺点、水平及竖向承载力、桩身沉降量及适用范围。关键词:预应力混凝土管桩；锤击沉桩；静压沉桩；承载力；承载力；桩身沉降量中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：预应力混凝土管桩近十多年来在我国的应用越来越广,当下建筑领域中，高层建筑采用预应力混凝土管桩施工者比较多。在同一地质条件，相同承载力下，与钻孔灌桩对比，预应

2、力管桩不仅具有质量稳定、施工速度快、承载力高等优势，还更环保、造价更低。8预应力混凝土管桩的施工方法目前主要有两种，即锤击法和静压法。前者采用筒式柴油锤将其打人土层中，后者采用全液压自动压桩机将其压人土层中，两者从表面上看似乎并不存在什么区别，因此，某些设计、施工和监理人员便将它们同等看待，结果导致不同程度的工程质量问题。我们经多年的调查研究和分析，发现它们仍存在多处不同点，只有对它们有清醒的认识，才能清晰掌握各自的特点和规律，从而保证基础工程质量。1工程概述与地质概况某综合楼地面6层(框架抗震等级为二级)和地下1层、办公楼4层(框架抗震等级为三级)和教学楼3层(框架抗震等级为三级)

3、，通过连廊连成一个整体。根据现场钻探情况和土工试验结果，场地地层结构如下:(1)杂填土:场地内普遍分布，承载力低，均匀性差，属高压缩性土，工程性能差，不能作为基础持力层。层厚为0～1.5m。(2)粘土:分布不稳定，厚度变化大，属中等压缩性土。层厚为2.2～7.0m。(3)淤泥质土:分布不均，流塑～软塑，强度低，属高压缩性土，工程性能差。层厚为1.1～6.0m。(4)砂质粘土:分布较不稳定，强度一般，属中等压缩性土，工程性能一般，上部荷载较大，不宜作为基础持力层。层厚为0.8～6.7m。(5)卵石:分布较稳定，但厚度变化较大，呈稍密－密实状态，属中等～低压缩性土，承载力较高，工程性能较

4、好，该层浅部卵石含量及粒径均偏小。层厚为3.2～6.0m。(6)残积粘性土:呈可塑状态，承载力较低，遇水易软化，强度随深度递增，中压缩性土。层厚为1.8～3.6m。8(7)全风化花岗岩:分布不均，属中等压缩性土，工程性能尚可，但揭示厚度薄。层厚为0～3.4m。(8)强风化花岗岩:分布稳定承载力高，厚度较大，分布较均匀，工程性能较好，为良好的基础持力层和下卧层。2桩基设计本工程桩基设计等级为丙级，桩型选用国标《预应力混凝土管桩》10G409之PHC500－125－AB。2.1原桩基设计主要内容:①桩基持力层为5层卵石层，桩身进入持力层深度≥1.5m，桩端以下持力层(卵石层)厚度小于2.

5、5m时，桩身应穿透卵石层进入第8层强风化花岗岩。桩身进入第8层持力层深度≥1.5m，采用锤击沉桩施工。②打桩时以贯入度控制为主，桩长控制为辅，最后三阵每阵十击的平均贯入度≤30mm(重锤低击，锤重6t)。③桩尖采用锥形钢桩尖。④单桩竖向极限承载力暂定如下(单桩竖向极限承载力标准值应以静载试验为准):施工前应先进行试桩。PHC500－125－AB，单桩竖向抗压极限承载力标准值为2600kN，承载力特征值为1300kN。PHC500－125－AB，单桩竖向抗拔极限承载力标准值为680kN，承载力特征值为340kN。2.2现场桩基施工情况:8办公楼和教学楼采用锤击沉桩施工完毕，共完成沉桩2

6、42根。由于综合楼位置距离民房比较近，仅锤击沉桩1根，就不得不改为静压法沉桩，共完成静压沉桩335根，其中28根同时为抗拔桩。2.3桩身水平承载力计算(水平承载力由水平位移控制)⑴桩水平承载力特征值:水平位移充许值χoa=10mm地基土水平抗力系数的比例系数m=10kNb0=0.9(1.5d+0.5)=1.125mEc=3.8×107kN/m2Es=1.95×108kN/m2αE=ES/EC=5.13ω0=πd32［d2+2(αE－1)ρgd20］=1.274×10－2m3I0=W0d0/2=2.548×10－3m4EI=0.85ECI0=8.23×104kN*m2α=0.672桩的

7、换算埋深αh≥4，桩与承台连接按铰接υx=2.441，Rha=76.7kN⑵结果验算:综合楼有地下室。地下室底板(厚板)和梁在平面内刚度无穷大，桩的水平位移可按整体移动计算:查计算地下一层总水平剪力:X向地震剪力Vx=7285.59kN；Y向地震剪力Vy=8121.74kN。总桩数310根。每根桩承受水平力:Tx=7285.59/310=23.5kN＜76.7kN8Ty=8121.74/310=26.2kN＜76.7kN教学楼柱低最大水平力:Vx=62kN