混合配筋预应力混凝土管桩的研究与应用

(建华建材(山西)有限公司，山西 吕梁 030500)

引言

随着现代科技水平的不断提高，我国的建筑施工技术也有了明显的进步，特别是近几年来，由于建筑行业的快速发展，许多新技术被应用到了建筑施工当中，新技术的出现对传统的施工技术带来了很大的改变，解决了很多传统工艺的技术问题。同时，一些新工艺和新产品的应用，还极大地提高了建筑的施工效率。

预应力混凝土管桩作为传统的桩基类产品，在较长时间内推动着建筑业的持续发展，但是随着建筑业的发展和人类对生活质量要求的提高，传统管桩的局限性逐渐凸显，如抗拔承载力、特殊地质区域等使用的局限性。混合配筋预应力混凝土管桩的研究与应用，不仅推动了建筑行业的持续发展，同时也大大提高了产品的使用性能，较大程度地克服了传统桩基产品的使用弊病。

1 研究背景与意义

日本于1983年开发出ST桩、PRC桩并得到了推广应用，作为强震地带的国家对桩基类产品的更新和桩基类产品施工工法的研究与应用均走在前列，如消除桩侧负摩阻力技术、桩与基础的半刚接连接减震技术等。而混合配筋预应力混凝土管桩的研究与应用是在建筑领域工应用的创新突破。同时也将填补传统预应力混凝土管桩用于支护工程及高抗剪要求区域的空白。

混合配筋预应力混凝土管桩是在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋，形成一种新型混合配筋预应力混凝土管桩，也称为PRC桩。如图1所示。

图1 PRC桩结构示意及照片

通过对混合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能的试样，提出了混合配筋预应力管桩抗裂弯矩和抗弯承载力标准值、设计值、抗剪承载力及抗裂剪力的理论计算方法。

2 主要性能的测试与分析

混合配筋预应力混凝土管桩在传统管桩的基础上设置了非预应力钢筋，大大地提升了构件的抗弯、抗剪等性能。通过试验发现，与GB/T 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》规定值相比，抗裂弯矩提高了5%～10%，弯矩设计值平均提高了15%～20%，标准试验条件下延性增加了8%～30%，桩身竖向抗压承载力设计值提高了10%～20%。裂缝宽度减小了50%，极限弯矩的破坏形式为受压区混凝土压碎破坏，相比传统管桩受拉区钢筋断裂大大降低了裂缝开裂时限。试验结果对比见表1。荷载情况如图2所示。

表1 抗弯与抗裂性能

试验结果表明，与GB/T 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》规定值相比，在工作条件下裂缝宽度减少了50%，为解决管桩作为受弯构件、受拉构件时的裂缝宽度、耐久性控制设计提供了技术基础，也说明混合配筋预应力混凝土管桩的延性得到大幅度地提升。

图2 荷载情况

3 工程应用分析

综合混合配筋预应力混凝土管桩的各种性能特点，产品的使用方式多样化，不仅可单独使用，还可与传统管桩产品组合使用，应用范围也由工业与民用建筑辐射至水利、市政等领域，结构应用范围也扩展到锚杆支护结构、抗浮设计、建筑浅埋基础、桥梁桩基、防浪护岸等工程。对软土场地、复杂土层选用PRC桩，可减少施工爆桩和开挖产生的断桩问题。如图3所示。

图3 PRC桩在软土与复杂土层中的应用

4 结语

混合配筋预应力混凝土管桩采用混合配筋方式，提高了离心预应力混凝土管桩的桩身承载力，提高了管桩的延性和耐久性，为拓宽预应力混凝土管桩的应用范围，如在水利、交通等领域工程的应用创造了条件。与传统管桩相比，PRC桩具有较好的抗弯承载力和延性，可根据工程设计条件与施工要求单独使用，也可与其他型号的预应力管桩组合使用，具有较好的技术与经济效益。