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连接装置在管桩抗拔试验上的应用

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《广东土木与建筑杂志》2014年第七期

1构件受力分析

假定最大试验荷载达到1200kN。选定夹具采用Q345B,对f400、f500管桩分别选择内径匹配的夹具;初步选定8个桩夹螺栓均采用8.8级M36×320螺栓,4个连接螺栓均采用8.8级M39×3000螺栓。

1.1受力原理本装置的受力原理主要是通过夹具与预应力混凝土管桩之间的摩擦力f来平衡抗拔加载装置对夹具施加的上拔力,f=mN(m为夹具与预应力混凝土管桩的摩擦系数,N为8个桩夹螺栓对其施加的压力)。同时,4个连接螺栓所受拉力也需满足最大试验荷载的要求。

1.2主要构件强度计算⑴摩擦系数确定文献[2]为研究钢筋与混凝土之间的胶结摩阻性能,采用轧制钢板进行了不同锈蚀状况的钢材与混凝土的胶结剪切试验和摩阻试验。试验结果表明,胶结剪切强度和摩阻系数随着钢管表面状况的不同变化很大。根据该试验结果,普通钢板粗糙度为6.3~12.5mm,可取摩擦系数为0.6。⑵承载力验算①桩夹螺栓(共8个)单个8.8级M36×320螺栓抗拉强度设计值ftb=400Nmm2,其承载力设计值Ntb=虔蚣pde2ftb=虔蚣×p×(0.85×36)2×400=294kN;8个桩夹螺栓的总承载力设计值,即螺栓对夹具施加压力的设计值N=2352kN,则夹具与预应力混凝土管桩的摩擦力设计值为:f=mN=0.6×2352=1411kN>1200kN满足要求,且设计最大承载力为实际值的85%。②连接螺栓(共4个)单个8.8级M39×3000螺栓抗拉强度设计值ftb=400Nmm2,则承载力设计值Ntb=虔蚣pde2ftb=虔蚣×p×(0.85×39)2×400=345kN;4个连接螺栓的总承载力设计值,即螺栓所受拉力设计值N=1380kN>1200kN。螺栓满足要求,且设计最大承载力为实际值的87%。计算结果表明,本连接装置满足承载力要求,且安全系数达到85%。

2工程应用

以佛山某地下室工程为例,桩径f500抗拔管桩的试验荷载为700kN,加载反力装置采用天然地基提供支座反力,试验时用油压千斤顶分级加载,千斤顶放在试桩的上方、主梁的上面,管桩与反力装置的连接采用f500管桩静载试验快捷连接装置。其加载反力装置的安装步骤如下:⑴将快捷连接装置的两半夹具通过8个螺栓连接,在扭矩扳手仪控制下夹紧预应力混凝土管桩桩头(单个螺栓的夹紧扭矩为1764N•m)。⑵设置支墩并在其上吊装主梁,将千斤顶放在试桩的上方、主梁的上面,在千斤顶上方设置短梁。⑶在夹头中插入4根螺杆,通过螺杆上下锚固将夹具与加载反力装置顶部的短梁相连(单个螺栓的夹紧扭矩为2156N•m),形成整体连接装置。整个安装过程仅2h~3h,f500管桩静载试验快捷连接装置的安装只需2人即可完成,省时省力,效果良好。检测结果见表1。

3结论

本装置利用螺栓将两半夹具与桩头紧密贴合的同时,在其接触面上形成压力,使得连接装置受上拔力作用时,通过与桩头之间的摩擦力,将该上拔力传至桩头。与传统的插筋填芯连接法相比,该连接装置安装快捷简便,工期短,连接强度高,加载量大,使试桩均匀受到上拔荷载,受力稳定,无偏心现象产生,保证试验过程的规范化等问题,可在管桩抗拔试验中推广应用。本装置已成功应用于多项实际抗拔桩检测工程,实践证明本装置在充分保证连接强度的前提下,可大大缩短检测周期,减少了人力、物力、财力的投入,加快了工程进度。

作者:林青单位:佛山市南海区建筑工程质量检测站

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