建筑產品論文精選(九篇)

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第1篇：建筑產品論文范文

關鍵詞：錘擊法 受力分析地質條件施工控制管樁質量

中圖分類號：TU71文獻標識碼：A文章編號：

一．前言

管樁在我國有二十多年發展歷程，管樁行業得到迅速的發展，產品年產量也不斷的提高，現在全國生產預應力管樁企業近500家，全國管樁產量約3億米。目前，預應力管樁正在從沿海向內陸發展，相信在不久的將來，管樁會在全國地質條件允許的各大中城市普遍推行。但是，我們面對的管樁施工（尤其錘擊法）中破損問題，以3億米年產量，破損率0.2%算，每年造成管樁破損報廢約60萬米，經濟損失約6千萬元。而隨著管樁生產工藝不斷成熟，生產質量和施工質量的提高，且國家和行業都制定了一系列規范和標準，管樁破損得到了一定的控制。但是，實際工作情況與地質條件千變萬化，某些因素或情況是規范和標準中沒有涉及到的，這就需要我們在實踐中探索和總結。本單位對管樁生產與施工進行了近二十年質量管理與跟蹤，現將錘擊法施工破損的情形及其原因做簡要分析，若有不當之處，請專家提出指正。

二、管樁錘擊法施工受力分析

凡造成物體破壞的，都是因為物體受力超過自身性能極限。管樁破損同樣是由于管樁在施工過程中，受到各種性質的應力超過樁本身的性能極限而造成。因此，分析管樁破損的原因，首先對管樁施工中的受力進行分析。管樁錘擊法施工過程是動力學問題，是功能守恒 的過程。油氣混合體爆炸后給錘以壓力，同時將錘頭提起，使它具有勢能，錘頭以自由落體方式由勢能轉變為動能，沖擊樁帽產生的沖量經墊層緩沖后沖擊樁的頂部，樁獲得能量克服巖土阻力而入土；這一錘擊能轉換結束后樁入土就停止，接著來第二、三錘……。勢能做的功就是打擊樁的合力乘以入土深度。

該樁在施工時，若樁錘剛性沖擊樁頭，則很容易造成樁頭混凝土破壞。因此，樁頭受到的沖擊力與墊層厚度有關，適當厚度的墊層可延長沖撞接觸時間，緩沖反彈，減小樁頭受到的沖擊力。因此，若樁錘剛性沖擊樁頭，則樁尖0.5-0.7L處的樁身混凝土很容易被拉斷。

三、管樁破損情形及其原因分析

根據以上的受力分析可知，管樁在錘擊法施工時，樁頭受到錘擊壓應力，樁尖受到水平剪應力和法向端阻力，樁身受到的軸向錘擊拉應力、側阻力和彎矩。這些應力是造成管樁施工破損的直接原因。在特定的地質條件下，當某個應力或某些應力的疊加超過管樁的力學性能極限時，管樁便在該處遭到破壞。因此，管樁破損是受力大于材料極限的結果，造成破損的因素主要是地質條件、施工控制和管樁質量三方面。管樁由于受到不同性質的力而破損可能出現不同的情形，這些破損情形大致都體現在管樁的不同破損位置和破壞特征。現根據管樁的破損位置和破壞特征來分析其破損原因及其造成的因素：

1、樁頭出現縱向裂紋，混凝土破碎，保護層被劈裂。造成樁頭破碎的直接原因是錘擊壓力大于樁頭混凝土的抗壓能力，而導致破損原因的可能性有兩方面：一方面是錘擊壓應力過大，在整支樁中，樁頭受到壓應力最大，其錘擊壓應力與樁錘沖程H、接觸時間、反彈速度和錘擊面積有關。沖程越高，錘擊應力越大；錘墊材料彈性越好，厚度越大，接觸時間越長，錘擊應力就越小；樁端地質巖層越堅硬，樁尖越難穿透，樁進尺就越小，樁錘反彈速度越大，錘擊壓應力越大；若樁身傾斜，樁端頭板與樁錘面不完全水平接觸，就出現偏打現象，導致樁頭局部壓應力集中而增大。另一方面，樁頭混凝土強度偏低。管樁在結構設計時，考慮到了樁頭的受力性能，已加密了螺旋筋以提高了混凝土的軸心抗壓能力，正常來說樁頭混凝土的軸向抗壓能力比其他位置都大。但是，如果螺旋筋松散，間距偏大，或樁頭混凝土離心不密實，跑漿漏漿，出現縫窩，便降低樁頭混凝土的力學性能；或者由于樁套箍出現凹陷，造成樁頭混凝土受剪應力，導致混凝土受力性質變化而保護層劈裂；或者樁頭受錘擊數過多（如錘擊數大于1500），在混凝土內部出現微裂縫，而造成混凝土疲勞破壞。以上這些情況都有可能導致樁頭混凝土強度質量降低而破碎。因此，造成樁頭破壞的因素有地質條件，如樁頭進入中風化層、微風化層或標準貫入擊數N大于100的強風化層；施工控制不良，如墊層過薄、樁錘沖程偏大或樁身傾斜等；管樁質量，如螺旋筋間距偏大，樁套箍凹陷、樁頭混凝土離心不密實，有縫窩和漏漿現象。

2、樁身中部出現橫向裂縫、樁體斷裂、變形、移位，混凝土破碎。根據上面的受力分析，樁身受到的外力主要是瞬間拉應力和巖土層側阻力，端阻力對其的彎矩，樁身混凝土對錘擊壓應力主要是起傳遞作用，其受到的壓應力遠遠比樁頭的壓應力小，不至于導致混凝土首先單純受壓破壞。而樁身側阻力對阻礙管樁破損起著有利作用。瞬間拉應力發生在離樁尖0.5～0.7L處，應力值等于（0.25～0.33）δp，其大小與錘擊壓應力成正比，受施工控制和地質條件等因素影響。混凝土的抗拉強度與抗壓強度的比例關系為材料的泊桑比，理論上和錘擊拉應力與壓應力的關系大概一樣。但是樁頭混凝土經過加密的螺旋筋加固后，樁頭混凝土抗壓能力得到很大的提高，當錘擊應力到達一定的監界狀態時，其產生的錘擊拉應力可能將管樁拉斷，而樁頭混凝土尚未壓碎，因此，在正常施工與質量條件下，應是樁身先被拉斷而混凝土后被壓碎。端阻力對樁身的彎距是由于樁身彎曲引起，造成樁身彎曲的原因主要是地質條件中存在較大坡度、土質較密實而不能作為持力層的土層（如殘積土、砂層等），樁尖到達該層時便以一定的傾斜度進入并穿透，使樁身彎曲但尚未破壞。當樁尖接觸到堅硬的巖面后彎矩突然變大，彎矩的大小與彎曲度，端阻力和彎曲長度有關，當樁身受到的彎矩大于管樁的抗裂彎矩時，管樁就在樁身出現裂縫而導致被壓碎。抗拉強度和抗折強度是混凝土薄弱的力學性能，也是管樁破損的致命缺陷。不論管樁是拉斷或折斷，其在樁身均出現橫向裂縫，最終導致管樁水平破壞，斷面比較平整，混凝土碎塊較少，樁身移位。

3、樁尖滑移，樁尖混凝土受折斷裂，混凝土被壓碎。根據以上的力學分析，樁尖受到的壓應力比樁頭受的壓應力小得多。因此，在單節管樁質量均勻的條件下，靠近樁尖混凝土一般不會由于單純的壓應力而被壓碎，應該是由于有橫向裂縫出現，導致混凝土產生缺陷而在裂縫位置破壞。而導致橫向裂縫出現的原因，是樁尖受水平應力，由于水平應力導致樁尖滑移，在樁尖附近混凝土產生彎矩，使混凝土在受拉區被拉斷。因此，樁尖受到水平應力是樁尖破壞的直接原因，其影響因素主要是不良的地質條件。正常情況下，樁尖一般不會受到水平應力，當作為持力層的巖面出現坡度時，樁尖到達巖面時，巖面便對樁尖產生水平應力，若基巖上面的土層軟弱，對樁身的扶持很小而且坡度較大時，樁尖在水平力的作用下很容易沿著斜面滑移，使樁身跟著樁尖不斷地彎折，樁端阻力便對樁尖混凝土產生彎矩，當彎矩大于管樁的開裂彎矩時，管樁就出現橫向裂縫，根據破損公式可知，使用特定規格的管樁時，管樁彎折破壞的可能性與巖面坡度，巖層的力學性質，樁身側阻力有關。因此，造成管樁樁尖破壞的因素主要是地質條件的不良，如巖面的坡度較大，基巖上面土層較軟弱，有效樁長較短等等。

四、小結

1、錘擊法施工時，管樁在不同位置所受到的力的性質與大小不盡相同，同一位置在不同地質條件下所受到的力的性質與大小也可能不一樣。管樁破損是管樁受力超過自身性能極限的結果。

2、造成管樁破損的因素主要是地質條件，施工控制和管樁質量。管樁受不同力作用而破壞，體現在不同的位置上，同時也是由于某種主導因素的影響而造成。因此，管樁破壞受力性質、破壞位置與破壞因素三者之間存在一定的聯系。

參考資料：

1、《預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T15-22-2008