近年來(lái)，在工程實(shí)踐中大量采用預(yù)應(yīng)力管樁，其主要目的之一是解決樁身混凝土開(kāi)裂問(wèn)題，且又安全環(huán)保，具備工廠(chǎng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量可靠、施工方便快捷、檢測(cè)簡(jiǎn)單及成本低廉等特點(diǎn)，得到很好的推廣和應(yīng)用。
1預(yù)應(yīng)力管樁水平承載特性分析
1.1水平承載樁的發(fā)展概況
近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水平承載樁的受力性狀做了大量研究，在室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及計(jì)算分析方面取得很多成果。在現(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力管樁水平承載特性的分析通常采用極限地基反力法、彈性地基反力法、彈性分析法、彈塑性地基反力法以及數(shù)值分析法。
1.2預(yù)應(yīng)力管樁在水平荷載作用下的變形與內(nèi)力的分析
模型建立：預(yù)應(yīng)力管樁和土體的有限元模型都利用六面體8節(jié)點(diǎn)的SOLID45單元。上體模型的外表面受到水平荷載的影響就會(huì)被限制，也就是說(shuō)，每一個(gè)方向的自由度為零，預(yù)應(yīng)力管樁樁頭自由不會(huì)受到限制。在預(yù)應(yīng)力管樁頂面節(jié)點(diǎn)給予Y方向的集中力F=100kN，指向樁頂截面圓環(huán)形形心。
計(jì)算模型中，在樁身與樁側(cè)上體、樁端與樁端土體間建立面接觸單元，其中，目標(biāo)面設(shè)置成預(yù)應(yīng)力管樁樁身的剛性面，和其相接觸的土體柔性面是接觸面，將目標(biāo)面和接觸面合并成為接觸對(duì)。目標(biāo)單元選擇Targe170，接觸單元選用Conta174，樁上之間的庫(kù)侖摩擦系數(shù)是0.2。Targe170是用來(lái)表示各種三維目標(biāo)面的接觸單元。在三維視圖之中，目標(biāo)面的形狀能夠以三角面、圓柱面、圓錐面和球面的形式進(jìn)行刻畫(huà)，全部的目標(biāo)面都能夠通過(guò)Targe170進(jìn)行描述。Contal74是一個(gè)8節(jié)點(diǎn)單元，能夠?qū)τ趧傂泽w—柔性體、柔性體—柔性體之間的接觸來(lái)進(jìn)行分析。Contal74單元能夠進(jìn)行三維分析，又能夠在實(shí)體與殼體之間的接觸中得到運(yùn)用。Targe170單元和Contal74單元都采取相同的實(shí)常數(shù)。
1.3不同制約因素對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力管樁水平承載性狀的制約
第一，樁長(zhǎng)的制約。在樁長(zhǎng)不斷加大的情況下，樁身位移、剪力、彎矩、應(yīng)力的最大值和零點(diǎn)在樁身的分布場(chǎng)所都會(huì)維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，然而，樁身下部發(fā)揮作用的程度也會(huì)降低。由此看來(lái)，在具體的工程項(xiàng)目中，樁體長(zhǎng)度只要符合具體的情況就行，不能夠一味地加大樁長(zhǎng)。
第二，彈性模量的制約。不管是變化樁身或者是變化土體彈性模量，樁的水平承載性能都會(huì)受到制約。在樁身彈性模量不斷加大的情況下，樁身位移值就會(huì)不斷減小，同時(shí)，剪力、彎矩和應(yīng)力值都會(huì)不斷加大。在土體彈性模量降低的情況下，樁身位移、剪力、彎矩、應(yīng)力值都會(huì)不同程度地加大，同時(shí)，位移零點(diǎn)、最大彎矩及最大應(yīng)力在樁身的分布深度也都會(huì)出現(xiàn)下降，樁身下半部分發(fā)揮作用的程度也會(huì)加大。在土體彈性模量不斷降低的情況下，預(yù)應(yīng)力管樁也會(huì)非常顯著地分擔(dān)荷載。
第三，水平荷載大小的制約。在水平荷載不斷加大的情況下，樁身位移也會(huì)不斷加大，位移零點(diǎn)的所處于的位置不會(huì)產(chǎn)生較為顯著的改變。在荷載值不斷加大的情況下，位移曲線(xiàn)也會(huì)展示出更加顯著的非線(xiàn)性特點(diǎn)。受到等值的水平荷載的影響，載荷試驗(yàn)與數(shù)值模擬的樁頂位移就會(huì)在一定程度上保持一致，位移值在荷載加大的情況下也會(huì)加大，并且展示出線(xiàn)性變化的關(guān)系。
第四，填芯的制約。如果預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力管樁樁身結(jié)構(gòu)的水平承載力不能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的條件，能夠通過(guò)設(shè)置填芯的途徑來(lái)在一定程度上加強(qiáng)樁身水平承載力，應(yīng)該將填芯安排在樁頂下面五到八倍樁徑的范圍之中。
2預(yù)應(yīng)力管樁接樁技術(shù)
2.1樁端板焊接法
在預(yù)應(yīng)力管樁需要接長(zhǎng)的情況下，其入土部分的樁身的樁頭最好能夠比地面高一米左右。在接樁之前，必須認(rèn)真清洗下節(jié)樁的接頭位置，并且安排好上節(jié)樁的位置，在接樁的過(guò)程中，必須保證上下節(jié)樁的中心線(xiàn)偏差在兩毫米的范圍之內(nèi)。在預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)接之前，必須通過(guò)清洗工具來(lái)將上下端板表面進(jìn)行清洗，對(duì)于坡口位置，必須保證能夠展示出金屬光澤。在焊接的過(guò)程中，必須先在坡口圓周位置點(diǎn)焊四至六點(diǎn)，并且保持其對(duì)稱(chēng)性。對(duì)于拼接位置的坡口槽電焊，必須分成三層來(lái)對(duì)稱(chēng)焊接，只有將內(nèi)層焊進(jìn)行認(rèn)真清洗之后才能夠?qū)τ谕庖粚舆M(jìn)行焊接，并且必須采取措施保證焊縫的飽滿(mǎn)性。對(duì)于施焊之后的樁接頭，必須將其進(jìn)行自然冷卻的情況下，才可以進(jìn)行沉樁，這就要求我們能夠維持適當(dāng)?shù)淖匀焕鋮s時(shí)間間隔，確保真正自然冷卻，具體來(lái)說(shuō)，時(shí)間間隔應(yīng)該在5～10min。
2.2樁身斷裂的應(yīng)對(duì)方法
樁在沉入的過(guò)程中，樁身可能會(huì)出現(xiàn)傾斜錯(cuò)位的情況，如果樁尖位置的土質(zhì)情況并未出現(xiàn)一定的變化，但是，其貫入度卻不斷加大或者是猛然加大，樁身就會(huì)產(chǎn)生回彈的狀況，也就是說(shuō)，樁身斷裂的情況是有可能出現(xiàn)的。產(chǎn)生這種情況主要是由于樁身在施工的過(guò)程中產(chǎn)生非常大的彎曲，受到集中荷載的制約，樁身就很難承受住抗彎度。
應(yīng)對(duì)方法：在施工之前，必須將地下障礙物進(jìn)行處理。在樁打入一定深度出現(xiàn)一定程度的傾斜的情況下，通過(guò)移動(dòng)樁架進(jìn)行處理的方法是不合適的。在接樁的過(guò)程中，必須確保上下兩節(jié)樁能夠位于相同的軸線(xiàn)上。在對(duì)樁進(jìn)行堆放、起吊、運(yùn)輸?shù)那闆r下，必須根據(jù)相關(guān)的規(guī)定以及制度來(lái)進(jìn)行執(zhí)行，確保預(yù)應(yīng)力管樁的穩(wěn)定性。
2.3接樁處開(kāi)裂的應(yīng)對(duì)方法
在進(jìn)行焊接連接的過(guò)程中，如果沒(méi)有清洗干凈連接位置的表面，那么，樁端就會(huì)比較粗糙。同時(shí)，如果焊接效果較差，那么，焊縫就會(huì)不連續(xù)、不飽滿(mǎn)，并且可能會(huì)存在一些焊接殘留物質(zhì)，也會(huì)導(dǎo)致接樁處開(kāi)裂。應(yīng)對(duì)方法：在進(jìn)行接樁之前，必須確保連接部件是干凈的；在接樁的過(guò)程中，必須確保兩節(jié)樁位于相同的軸線(xiàn)上，同時(shí)確保焊接預(yù)埋件的光滑性。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述，該文進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力管樁水平承載特性分析及接樁技術(shù)研究?，F(xiàn)代工程試驗(yàn)方法和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的快速發(fā)展，為進(jìn)行樁土相互作用機(jī)理的研究提供了更有力的工具，為進(jìn)一步完善預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力管樁的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)理論創(chuàng)造了良好的條件。
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