PHC管樁有效預(yù)應(yīng)力建筑A類

1、phc管樁有效預(yù)應(yīng)力、允許承載能力、抗裂彎矩、極限彎矩、抗剪和抗拉強(qiáng)度理論計(jì)算方法嚴(yán)志隆一、 有效預(yù)應(yīng)力（effective pre-stress）（參照jisa5337方法計(jì)算）此方法主要考慮phc管樁混凝土的彈性變形、混凝土徐變、混凝土收縮及預(yù)應(yīng)力鋼筋的松弛等因素引起的預(yù)應(yīng)力損失。(1) 先張法張拉后，混凝土壓縮變形后預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力 式1式中：先張法張拉后，混凝土壓縮變形后，預(yù)應(yīng)力鋼筋（建立的）拉應(yīng)力，n/mm2；預(yù)應(yīng)力鋼筋初始張拉時(shí)，（千斤頂施加的）張拉應(yīng)力，n/mm2；現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋的1420 n/mm2，1275 n/mm2。千斤頂預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，控制應(yīng)力取值：；或；按jisa5337

2、要求，上述控制應(yīng)力值取兩者之中小者，即994n/mm2。（關(guān)于實(shí)測(cè)鋼筋屈服強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度 的問(wèn)題）圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉的應(yīng)力-應(yīng)變曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積，mm2；現(xiàn)以500×100mm管樁為例，a級(jí)配筋為9.2mm×10根，則。管樁混凝土截面積，mm2。500×100mm管樁混凝土截面積為125700 mm2。放張時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土的彈性模量比，預(yù)應(yīng)力筋彈性模量取2×106(kg·f/cm2)，混凝土的彈性模量取4×105(kg·f/cm2)，則。（關(guān)于有資料用3×105kg·f/cm2，而后

3、期管樁為4×105kg·f/cm2的問(wèn)題）(2) 因混凝土徐變、收縮（干縮）引起的預(yù)應(yīng)力損失 式2式中：因混凝土徐變、收縮（干縮）引起的預(yù)應(yīng)力損失，n/mm2；張拉后的混凝土預(yù)（壓）應(yīng)力，n/mm2；預(yù)應(yīng)力筋和混凝土的彈性模量比，取5；混凝土徐變系數(shù)，取2.0；混凝土收縮（干縮）率，取1.5×10-4，即；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量取2×106(kg·f/cm2)=1.96×105n/mm2。(3) 預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 式3式中：因預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈松弛系數(shù)（即松弛率，relaxation）。圖2 預(yù)應(yīng)

4、力鋼筋的松弛率隨時(shí)間變化曲線取值問(wèn)題，按照日本新標(biāo)準(zhǔn)jisg3137測(cè)試方法，如用sbpdl1275/1420系列鋼筋在加荷載、常溫（20）、加荷1000小時(shí)試驗(yàn)條件下，其的最大值2.5%（如用老標(biāo)準(zhǔn)jisg 3109測(cè)試方法1.5%）；在jisa5337-1993編制說(shuō)明中強(qiáng)調(diào)：“當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋在應(yīng)用時(shí)有溫度影響的場(chǎng)合下，對(duì)這因松弛引起的損失必須考慮”。本人認(rèn)為，phc管樁是經(jīng)初級(jí)蒸汽養(yǎng)護(hù)（80左右，6小時(shí)）、二次壓蒸養(yǎng)護(hù)（180，共計(jì)10小時(shí)左右）條件下進(jìn)行制作的，盡管未見(jiàn)到有關(guān)上述“蒸養(yǎng)壓蒸”模擬試驗(yàn)條件下的值有多大的試驗(yàn)研究資料，但可以肯定有個(gè)相當(dāng)大的值。我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于

5、熱處理鋼筋，其松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失為?？紤]我們目前使用的是低松弛管樁用pc鋼棒，其松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失可能會(huì)小于。目前國(guó)產(chǎn)pc鋼棒的實(shí)際的試驗(yàn)值（按jisg3137，1000小時(shí)），在0.81.0左右?，F(xiàn)取0.025，；則。（關(guān)于有人用問(wèn)題）(4) 預(yù)應(yīng)力筋的有效（拉）應(yīng)力 式4(5) 混凝土的有效預(yù)（壓）應(yīng)力 式5總結(jié)：上述計(jì)算的預(yù)應(yīng)力損失（以表示）如有人取，則所以預(yù)應(yīng)力損失理論計(jì)算值大約在1215。與實(shí)測(cè)值比，上述預(yù)應(yīng)力損失理論計(jì)算值偏小，實(shí)際的預(yù)應(yīng)力損失會(huì)大一些，原因是：pc鋼筋自身的質(zhì)量穩(wěn)定性及被張拉鋼筋長(zhǎng)短不一；預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，目前國(guó)內(nèi)張拉時(shí)夾具的變形（包括螺母擰得不緊等）；熱養(yǎng)護(hù)條件

6、苛刻（溫度高、時(shí)間長(zhǎng)）而促使pc鋼筋的應(yīng)力松弛也較大；混凝土的品質(zhì)不一；張拉板孔深不一致及孔座質(zhì)量不佳等等。這些因素會(huì)影響混凝土的最終的有效預(yù)應(yīng)力值。根據(jù)目前日本的經(jīng)驗(yàn)，a級(jí)樁預(yù)應(yīng)力損失的實(shí)測(cè)值大致在1630，而且是隨管樁的等級(jí)越高，損失越大。即a級(jí)管樁預(yù)應(yīng)力損失偏小，c級(jí)管樁預(yù)應(yīng)力損失偏大。附：廣東預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程關(guān)于管樁有效預(yù)應(yīng)力推薦估算公式預(yù)應(yīng)力管樁（混凝土）的有效預(yù)應(yīng)力，mpa；鋼筋根數(shù)；單根鋼筋公稱面積，mm2；預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取1420mpa；管樁橫截面積，mm2；仍以500×100mm，109.2配筋為例：二、 管樁允許承載能力（allowable

7、 bearing capacity）根據(jù)bscp 2004計(jì)算 式6式中：管樁允許承載力，kn；管樁混凝土抗壓強(qiáng)度，mpa；預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的有效預(yù)（壓）應(yīng)力，mpa；管樁的橫截面積，mm2；附：日本建筑規(guī)范中驗(yàn)算長(zhǎng)期允許承載力的方法日本建筑標(biāo)準(zhǔn)施工法則的公式（建築標(biāo)準(zhǔn)法施工令） 式7式中：管樁長(zhǎng)期允許承載力，tf；錘擊能量，錘擊法：錘重，t；錘落距，m；最后貫入度，m?，F(xiàn)以500×100管樁，用kb-60型6t錘施打，錘落距為2.3m，最后貫入度為30mm/10擊（0.003m/擊）。則三、 管樁開(kāi)裂彎矩（bending moment or crack bending moment

8、; bending capacity or crack bending capacity）按jisa 5337法 式8國(guó)外也有資料這樣寫開(kāi)裂彎矩，kn·m；幾何慣性矩，或譯管樁幾何慣性矩（又稱管樁混凝土截面中心軸的附加力矩）geometrical moment of inertia，mm4；樁外半徑，mm；預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的有效預(yù)（壓）應(yīng)力，n/mm2；（在抗彎下）混凝土抗拉強(qiáng)度(n/mm2)，取7.35 n/mm2，tensile strength of concrete in bending； 式9樁外半徑，mm；樁內(nèi)半徑，mm；預(yù)應(yīng)力鋼筋面積，mm2；鋼筋與混凝土的彈性模量比主

9、筋所在的半徑，mm；也有用，圖3 500×100mm管樁截面示意圖四、 極限彎矩（ultimate capacity） 式10各級(jí)樁的極限系數(shù)；a級(jí)樁系數(shù)取1.50，ab級(jí)樁系數(shù)取1.65，b級(jí)為1.80。開(kāi)裂彎矩，kn·m；例如：。五、 抗剪強(qiáng)度（shearing capacity） 式11（也有資料寫成，另外有些資料上公式有錯(cuò)誤）。管樁抗剪強(qiáng)度，kn；樁身壁厚，mm；幾何慣性矩，mm4；剪切抗拉強(qiáng)度，對(duì)抗壓強(qiáng)度為80mpa的混凝土，取5.39n/mm2（日本取值）shearing tensile strength；日本大同（daido）管樁計(jì)算實(shí)例中為樁直徑，pile diameter (取值為m)，因此本例為0.5，非系數(shù)0.5；混凝土有效預(yù)應(yīng)力，n/mm2；截面靜矩（也有人稱中心軸以上的截面靜矩），mm3，static moment of area；前面已知六、 抗拉強(qiáng)度（tensile capacity） 式12抗拉