预应力抗拔灌注桩施工工艺及承载特性研究

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  在设计地下空间建筑结构以及地下水位较浅的建筑基础时,必须考虑到抗拔(浮)作用,因此一般会采用桩基这种形式来抵抗上拔(浮)作用。而预应力抗拔桩是一种新型的抗拔桩型,其原理是凭借预应力作用来抵消部分上拔荷载作用。这种设计一方面能够减小桩身的拉应力,阻止裂缝发展。另一方面能够在不影响桩体承载力的情况下,减少桩体中的钢筋用量,从而降低整个工程的造价。目前,预应力抗拔灌注桩无论是在理论上的研究还是工程实际应用上都还处于起步阶段,因此有必要对其进行深入研究。   本文首先结合工程实际,研究了预应力抗拔桩灌注的施工工艺宜采用部分粘结后张预应力技术。通过实际工程的设计算例证明了在抗拔灌注桩中加入预应力筋能够有效的减少钢筋用量。在此基础上,对三种直径的预应力钢筋与水泥净浆的粘结强度进行了测试。试验测试结果表明,后张部分粘结技术能够满足抗拔灌注桩预应力张拉的要求。最后,采用有限元分析软件对非预应力抗拔灌注桩与预应力抗拔灌注桩的桩身轴向应力、桩及桩周土位移及桩侧摩阻力进行了分析。有限元计算结果显示:在相同荷载作用下,同一深度处预应力抗拔灌注桩的桩身轴向应力及上拔位移比非预应力抗拔灌注桩明显减小;其桩土相对位移和桩侧摩阻力同样较小。这一结果表明预应力抗拔灌注桩能更好地承受上拔荷载,有效地改善桩身的受力情况,进而延缓桩身裂缝的发展。预应力的施加抵消了作用在抗拔桩上的部分上拔荷载,使得预应力抗拔灌注桩的上拔位移及桩土的相对位移减小,因此,对于有效控制地下工程结构的位移发挥了积极的作用。
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