简述先张法预应力高强混凝土管桩抗弯性能试验及破型检测要点.pdf

安徽建筑 2 0 1 4年第 3期( 总 1 9 7期 ) 述先张法预应力高强混凝土管桩抗弯性能 T h e Su mma r y Pr e t e n s i o n i n g P a w Pr e s t r e s s e d E x c e l i n Co n c r e t e St e e l Pi p e Dr i v e n i n a s Pi l i n g 试验及破型检测要点 An t i Pe r f or ma n c e Cu r v e d E x p e r i me n t a n d Br o k e n E x ami n e s Ma i n Po i n t 卢 公 ( 阜阳 市 建 设 工 程 质 量 检 测 站， 安 徽 阜 阳 2 3 6 0 0 0 ) 摘要 ： 先张法预应力高强混凝土管桩抗弯性能试验及破型检测是实 施成品动态质量控制的重要方法， 是保证建筑结构安全可靠的重要手 段 ， 因此应 引起 管桩 生产企业和质量监 管部 门的重视 。 关键词 ： 先张法预应力高强混凝土管桩 ； 抗弯性能试验 ； 破型检测； 型 式检验 ； 裂缝 ； 钻芯 法 中图分类号 ： T U4 7 3 1 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 2 0 1 0 2 0 前言 近几年来 ， 先张法预应力高强度混凝土管桩( 即 P H C管桩， 以下简称管桩) 在全 国范围内的大量采用 ， 愈来愈多的显示其 多方面的优点， 管桩生产企业也涌现出来。但是各个管桩生产 企业的技术力量和生产工艺又不尽相同， 经常出现由于某种主 管或客观因素的影响，导致部分有缺陷的产品进入建筑工地， 将会给工程质量造成很大的安全隐患。因此 ， 管桩厂内定期确 认检验( 型式检验) 和施工现场定量抽检， 是各级行政部门和检 测检验机构动态控制管桩产品质量的主要手段 ， 而管桩抗弯性 能试验和破型检测又是厂内定期确认检验和施工现场定量抽 检的首选方案。 1 管桩抗弯性能试验和破型检测抽样规则 1 1管桩抗弯性能试验和破型检测抽样规则 管桩抗弯性能试验是 目前控制管桩桩身整体质量比较好 的方法。规范 先张法预应力混凝土管桩 ( C B 1 3 4 7 6 2 0 0 9 ) 中 型式检验的要求是在同品种、 同规格、 同型号的出厂检验合格 产品中随机抽取 1 O根进行外观质量和尺寸允许偏差检验， 在 外观质量和尺寸允许偏差全部合格的 1 0根中随机抽 2根进行 抗弯性能试验 ， 再在抗弯试验完成后的经剔凿破型后的 1 根管 桩分别进行预应力钢筋直径 、 配置数量 、 保护层厚度 、 螺旋钢筋 直径 、 间距及加密区长度等项 目的检测。 在安徽省地方标准 先 张法预应力混凝土管桩基础技术规程 ( D B 3 4 ) 和阜阳市“ 关于 加强我市预应力混凝土管桩施工质量管理的意见”中要求， 对 于进入施工现场的管桩按生产厂家、 规格 ， 对每个工地， 每进场 5 0 0 0 m应送单节管桩进行抗弩陛能试验和破型试验。 若同一生 产厂家每种规格桩进场不足 5 0 0 0 m的， 按 5 0 0 0 m计。 2 管桩抗弯性能试验要点 2 1管桩抗弯性能试验方法 收稿 日期 ： 2 o 1 4 - o 4 0 2 作者简介： 卢松( 1 9 8 4 一 ) ， 男， 安徽阜阳人， 毕业于安徽建筑大学 ， 工程 师 。 2 P 3 1 厂 一 L一，一一一- - 一： 一 一 下 一一一一一 一+一 一 卜 一r = = 一一一一 一一卜一一一 二一+一 垒 a !二 厂 ， ， 0 3 L 03L J 02L O 6 l 0 2L L 滚动 铰支座 ； 5 一管 桩 ； 6 - 滚动铰 支座 ； 卜 支座 ； 8 一 固定铰 支座 图 1 管桩 的抗弯试验示意图 图 2 表 1 管桩 的单节桩长允许偏差 表 2 单节桩长 6 7 8 9 1 0 1 2 1 4 1 5 1 6 O 5 L ( mm ) 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 士6 0 士 6 5 7 0 规范中管桩抗弯性能试验方法有垂直向上、 垂直向下和水 平加载法。 但考虑到实际操作难度应尽可能的选择垂直向下加 载法， 现就垂直向下加载法所使用试验设备及数据采集过程加 以介绍， 以做到公开、 透明、 科学、 公正。 2 2管桩抗弯性能试验及要点 采用是垂直向下逐级加载法 ， 其试验示意图见图 1 ， 试验 检 测 、 试 验 与 钡 q 量 技 术 安 徽 建 筑 圈 匪 2 0 1 4年第 3期( 总 1 9 7期 ) 安徽建筑 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 过程是： 第一步按抗裂弯矩的 2 0 的级差由零加载至抗裂弯矩 的 8 0 ， 然后按抗裂弯矩的 1 0 的级差继续加载至抗裂弯矩的 1 0 0 ， 每级荷载的持续时间为 3 mi n ； 第二步按抗裂弯矩的 5 的级差加载至裂缝出现， 每级荷载的持续时间为 3 m i n ， 测定并 记录裂缝宽度 ；第三步按极限弯矩的 5 的级差加载至出现极 限状态的检验标志之一时为止， 每级荷载的持续时间为 3 mi n 。 观测并记录各项读数。规范中给出的极限状态检验标志： 受拉 区混凝土裂缝宽度达到 1 5 mm； 受拉区钢筋被拉断； 受压区混 凝土破坏。 2 3以管桩规格为 P H C5 0 0 A B 1 2 5 1 0为例，其实时荷载计算 方案见表 1 管桩抗弯性能试验表明，管桩主要应力位于跨中纯弯段 内， 裂缝出现以前跨 中界面应变基本符合平截面假定， 裂缝出 现后中性轴上移。由此可知要保证最大弯矩中心在支座中心， 管桩长度一定要实测实记 ，常见单节管桩长度允许偏差见表 2 ； 管桩抗弯性能试验台应放在坚实 、 平整场地上， 以保证加载 时管桩均匀受力； 试验台及附属加载设备 自重也应定期测量校 正； 裂缝观测 、 数值传输采集系统要定期校核验证。 3 管桩破型检测试验方法及要点 3 1管桩破型检测试 验方法及要点 管桩破型检测可以比较直观的测量管桩的相关技术参数， 但是高强混凝土与预应力钢筋以及环箍筋之间超强的相互作 用力使得破型检测通常不那么容易进行。 当确实对其质量有怀 疑时， 可以进行破型检测 ， 对于管桩结构钢筋的抽检可利用先 施工的 2 m以上长度的余桩经人工破碎后进行检测， 若工地没 有余桩可利用， 则应在工地上随机选取 2节桩经人工破碎后检 测。 检测钢筋直径时以便于读数， 可用数显游标卡尺， 检测箍筋 间距和加密区长度可用钢卷尺和钢直尺。 破型过程中应避免出 现对端板及钢筋的损伤，避免预应力钢筋和环箍的位置的扰 动。而对钻芯检测管桩混凝土抗压强度时， 则不得在已沉桩或 沉桩后的管桩桩身上钻取， 也不可以在已破损的管桩桩身上钻 取， 钻芯机的固定、 操作钻取以及磨平机精度都比 钻芯法检测 混凝土强度技术规程) ( C E C S 0 3 ： 2 0 0 7 ) 要求高。 检测单位应考虑 破型检测的目的和必要性， 在多方见证人员见证下通过对管桩 端板厚度、 预应力钢筋直径及数量、 螺旋箍筋直径及间距、 螺旋 箍筋加密区长度等进行实地测量。各测量结果应与 1 0 G 4 0 9图 集比较，对不符合标准要求的管桩应该予以禁止继续使用， 已 打入地下的桩应采取相关处理措施。 在检测过程中应进行实时 录像或拍照进行存档 ， 确保检测数据的真实有效。图 2所示为 部分破型后的管桩样品。 4 结语 本文通过对管桩抗弯性能试验和破型检测原型及过程介 绍， 根据实际工作经验及数据汇总出试验检测中需要注意的事 项 ， 根据现行较宽松的国家标准大部分管桩都能满足抗弯性能 试验和破型检测试验要求。由于本地区管桩试验开展应用时间 较短， 以及笔者经验、 水平有限， 希望通过对此试验的介绍能够 给同行及相关部门以参考。 参考文献 1 1 G B1 3 4 7 6 2 0 0 9 ， 先张法预 应力 昆凝 土管桩【 s 】 北京： 中国标准 出版 社 ， 2 0 0 9 【 3 D B 3 4 T 1 1 9 8 2 0 1 0 ， 先张法预应力混凝土管桩基础技术规程【 s 】 【 4 G B T 1 9 4 9 6 2 0 0 4 ， 钻 芷 ：检测离心高强混凝土抗压强度试验方法 s 】 北京： 中国标准出版社， 2 0 0 4 ( 上接第 1 6 7页) 力墙相连，但 J C C A D计算中桩的竖向承载力计算无法考虑剪 力墙的作用 ， 而通过手算的方法有较繁琐， 当需要调整桩的布 置还需要重新计算 ， 给工程出图带来不便。 3 采 用 S AP 2 0 0 0对 设 剪力 墙 的双 承 台基础 桩 的分析 S A P 2 0 0 0是集成化的通用结构分析与设计软件， 可以进行 三维空间整体分析。在 S A P 2 0 0 0中建模 ， 实际结构单元用对象 来体现， 先定义出所使用的材料性质 ， 再建立结构模型， 指定荷 载和属性到对象上； 然后进行结构分析 ， 此时程序会 自动将建 立的面对象的模型转换成基于有限元的模型；在分析结束后， 通过结果数据对模型进行研判， 得出合理的结论。在分析建模 的过程中， 也可以控制网格划分 ， 如细分的程度， 以及处理相交 单元的连接等， 来做到对象和单元的一一对应。 为了和J C C A D模块进行比对 ，对 S A P 2 0 0 0建立的模型采 取了以下几项假定 ： 基础和墙采用 S A P 2 0 0 0中厚膜来模拟 ； 桩采用直径 8 0 0 的柱单元来模拟与基础采取顶部铰接、 底部刚接的做法 ， 对桩的反力的读取通过柱顶内力来反映； 短柱采用矩形柱单元模拟， 与基础刚接。 在对结构分析时应注意以下两点： a 单元的剖分， 在此过程 中单元的剖分应要保证柱和剪力墙的节点要共用， 基础的剖分 要经过桩的顶点 ； b 冈 胜基础的保证， 作为独立基础的设计 ， 为 了符合规范的要求，就要假定独立基础平面内刚度无限大， 这 是通过对基础平面内节点实行节点束缚来实现的。 S A P 2 0 0 0有 限元分析的结果见图 2 。 加 了剪 力墙后 3 c承台桩未 出现上拔力 ，最大反力为 9 5 1 k N； 4 C承台桩的最大上拔力 为 1 4 8 k N， 最大反力 为 1 8 4 k N， 均 满足要 求见 表 1 。加 了剪力 墙后 3 C承台桩 ，最 大反 力 为 2 8 5 4 5 1 k N； 4 C承台桩的最大反力为 2 8 0 6 5 6 k N，均满足要求 ( 见表 2 ) 。 4 结论 综上所述， 通过 S A P 2 0 0 0的分析， 对钢结构主厂房支撑下 采用支撑下布剪力墙的方法不仅可以起到联系基础， 共同抵抗 水平力的作用， 还可以将两个承台桩联合起来共同承担上部作 用， 减少钢结构主厂房支撑下的基础桩上拔力， 同时也可以减 少地震荷载下 的最大反力 。 参考文献 1 J G J 9 4 2 0 0 8 ， 建筑桩基技术规范 s 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 o8 【 2 】 D L 5 0 2 2 2 0 1 2 ， 火力发 电厂土建 结构设计 技术规程 北京 ： 中国 计划出版社 ， 2 0 1 2 3 】 北京金 土木软件 公司 S AP 2 0 0 0中文版使 用指 南( 第 二版 ) 【 M】 北 京： 人民交通出版社， 2 0 1 1 虽 差筑 囝