预应力混凝土管桩结构性能研究及新桩型开发

摘要

预应力混凝土管桩具有桩身强度高、施工速度快、质量易保证、节能环保等优点，近年来在我国城乡建筑各领域得到了广泛的应用，已成为天津市大量使用的桩型。本文总结了国内外有关预应力混凝土管桩的研究现状和发展趋势，针对预应力混凝土管桩的抗剪强度、抗拔桩受力性能及注浆提高承载力等关键性问题，主要进行了以下几方面的工作：
　　 为研究预应力混凝土管桩的箍筋配筋率、剪跨比、混凝土强度、有效预压应力和以及主筋配筋率等对预应力混凝土管桩抗剪承载力的影响，进行了专项抗弯和抗剪承载力试验，综合分析了试验结果，结合管桩结构受力理论，提出了不同条件下的管桩抗剪承载力的计算方法，为管桩受水平力荷载下的基础设计提供了依据，并为管桩抗震验算提供参考。
　　 通过对预应力混凝土管桩桩身、焊接接口、与承台连接强度和抗拔静载性能等专项试验，研究了预应力混凝土管桩的受拉承载性能，量化分析了将其作为抗拔结构时的端板、墩头、焊缝及桩身的抗拔性能及破坏形式，通过理论分析提出了管桩用作抗拔桩设计的基本原则和抗拔管桩的控制节点。
　　 本论文开发出一种适用于软土地区的扩孔灌浆管桩，将灌注桩中的后注浆工艺和采空区灌浆工艺引入管桩工程中，将管桩端部通过扩大钢板挤扩出孔隙以方便灌浆和注浆，使桩周土、灌浆注浆体与管桩密切结合，形成高抗压承载力、高抗拔承载力、高水平承载力以及利于抗震性能提高的新工法。对扩孔灌浆管桩的桩土共同作用机理进行系统研究，针对不同的受力特性选择了适宜的浆液配比、注浆压力控制标准和注浆量，研究了管桩经注浆后承载力提高的工作机理。通过对现场测试和理论分析相结合的系统研究，可以促进管桩的科研开发、设计、技术服务等各方面工作，取得了很好的经济社会效益，也为本项目研究成果的实施和技术推广奠定了基础。