預(yù)應(yīng)力混凝土波浪樁的受彎及受剪承載力研究

摘 要：波浪樁是一種新型的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作為預(yù)制護岸結(jié)構(gòu)，主要適用于水利、市政、工業(yè)與民用建筑、港口、鐵路、公路、橋梁等領(lǐng)域的邊坡或護岸等支護擋土，它在預(yù)制樁的基礎(chǔ)上施加了預(yù)應(yīng)力，并且混凝土采用防腐混凝土，本文結(jié)合國家條文政策、規(guī)范圖集、國內(nèi)外預(yù)制樁的研究及應(yīng)用情況分析了波浪樁的受彎及受剪承載力等力學性能。

關(guān)鍵詞：波浪樁;抗裂彎矩;受彎承載力;受剪承載力

1 引言

波浪樁采用工廠化預(yù)制，采用成熟的管樁生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，離心成型、高溫養(yǎng)護成樁，預(yù)制率100%，模具利用率高，綠色節(jié)能性好。

美國裝配式住宅盛行于20世紀70年代。德國是世界上建筑能耗降低幅度最快的國家，近幾年更是提出發(fā)展零能耗的被動式建筑。日本于1968年就提出了裝配式住宅的概念等，可見國外國家對裝配式建筑的重視。

2001年，浙江大學王仕方在《預(yù)制樁的可打性分析》[1]中對預(yù)制樁的可打性進行了系統(tǒng)和深入的研究，同年，華南理工大學聯(lián)合廣東省建筑科學研究院對預(yù)制樁的豎向承載性能進行了計算研究，2002年，金興平在《預(yù)應(yīng)力管樁承載力性狀的研究》[2]中回顧了預(yù)制管樁的發(fā)展過程及其分類。2010年，上海興南混凝土有限公司從新思路、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工法等方面闡述了預(yù)制樁可持續(xù)發(fā)展之路，2017年，中船第九設(shè)計研究院工程有限公司分析了預(yù)制樁在巖石地基中的應(yīng)用等等。

2017年預(yù)制混凝土樁行業(yè)迎來了一輪產(chǎn)銷兩旺的行情，全行業(yè)在產(chǎn)企業(yè)約400余家，預(yù)制混凝土樁（離心工藝）產(chǎn)量約2.4億米左右，年產(chǎn)量再創(chuàng)歷史高位。在國家倡導(dǎo)綠色發(fā)展的背景下，綠色制造、清潔能源已成為各行各業(yè)的共識，因此預(yù)制樁的用量將會繼續(xù)持續(xù)增長，而且隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略進一步實施，預(yù)制樁行業(yè)走出去的步伐將加快。

2013年1月，國務(wù)院頒布《綠色建筑行動方案》[3]，要求圍繞綠色建造、綠色施工、綠色建筑推動我國建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。2016年9月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》[4]。2018年2月，山東省組織實施好《山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施規(guī)劃》[5]等等，新形勢下建筑必須轉(zhuǎn)型升級。

波浪樁是一種新型的預(yù)制護岸結(jié)構(gòu)，它在預(yù)制樁的基礎(chǔ)上施加了預(yù)應(yīng)力，當前研究領(lǐng)域?qū)Σɡ藰兜难芯繋缀蹩瞻?，那波浪樁在受力性能方面如何？本文將會通過施工案例分析，對波浪樁的力學性能進行研究，讓波浪樁的推廣應(yīng)用更具指導(dǎo)意義。

2 波浪樁的力學性能

波浪樁主要承受水平荷載的作用，也可承受豎向荷載，本文試驗研究基于波浪樁的實際工程項目，對不同截面尺寸及不同配筋情況下的波浪樁的抗彎性能、抗剪性能及抗壓性能作了對比分析。

2.1波浪樁的結(jié)構(gòu)計算

波浪樁截面可認為是完整環(huán)形截面的部分，本文在計算幾何參數(shù)時，坐標原點均取圓心位置，波浪樁預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力損失主要考慮張拉錨具變形和鋼筋內(nèi)縮，混凝土蒸汽養(yǎng)護、預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛以及混凝土收縮和徐變，當計算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值小于100MPa時，取100MPa。

2.2 波浪樁力學性能

本次試驗中波浪樁的尺寸有六種規(guī)格，每種規(guī)格分別有四種預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋，通過試驗數(shù)據(jù)分析了波浪樁的力學性能，首先是抗壓性能，波浪樁的抗壓性能受預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋的影響微乎其微，因此可以認定，抗壓性由波浪樁的截面尺寸決定，抗壓性能與截面尺寸成正比;第二是波浪樁的抗剪性能，截面尺寸與預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋均能影響抗剪性能，因此波浪樁的抗剪需要綜合截面及配筋兩個方面;第三是最主要的抗彎性能，由于波浪樁主要用于支護，因此其抗彎性能尤為重要，本次試驗分析得波浪樁的抗裂彎矩、極限彎矩及彎矩設(shè)計值均與截面及配筋成一定的正比關(guān)系，并且對比混凝土樁基規(guī)范發(fā)現(xiàn)，波浪樁的受彎性能并不比實心混凝土圓樁差太遠，因此，新型波浪樁可以做到在滿足受力的基礎(chǔ)上大大節(jié)約資源。

3 結(jié)論

通過對預(yù)應(yīng)力混凝土波浪樁進行力學性能試驗，分析了其抗彎性能、抗剪性能及抗壓性能，得到以下幾個基本結(jié)論：

（1）正常使用狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土波浪樁的抗壓性能取決于截面尺寸;

（2）波浪樁的抗剪性能與截面尺寸及預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋成一定的正比例關(guān)系;

（3）波浪樁的抗彎性能與普通混凝土樁相接近，這樣大大節(jié)約了資源。

參考文獻：

[1]《預(yù)制樁的可打性分析》，浙江大學碩士論文，王仕方，2001年6月;

[2]《預(yù)制樁在巖土地基中的應(yīng)用》，顧列平，2017年1月;

[3]《山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施規(guī)劃》，山東省人民政府，2018年2月;

[4]《綠色建筑行動方案》，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部，2013年1月;

[5]《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，國務(wù)院辦公廳，2016年9月;

作者簡介：

閆麗萍，女，1987年3月生，民族漢，山東濰坊人，結(jié)構(gòu)工程師，工學碩士學位，主要研究方向為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在淄博職業(yè)學院建筑工程學院工作

基金項目：自然科學項目，編號2018zzzr07