预应力混凝土空心方桩成套技术研究
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摘要
预应力混凝土空心方桩(以下简称空心方桩)是中国建筑科学研究院开发的一种较新的桩型(见附录A)。近些年来，预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩(以下简称管桩)在国内发展迅猛，而关于空心方桩的理论及其工程应用是空白的。本文首先从理论上将空心方桩与管桩进行对比，阐述了空心方桩在贮存、运输、施工、承载力以及截面的力学性能等方面的优势，从而说明，对空心方桩的生产工艺、工程应用进行研究具有很大的意义。
基于管桩的研究成果，本文针对空心方桩的生产工艺、设计计算、工程应用和产品标准等方面进行了系列理论研究和昆明市的四项工程现场试验研究，取得了一些有益的成果，研究的主要内容成果和研究方法如下：
1)空心方桩作为一种新的桩型被开发，本文详细地介绍了空心方桩的生产工艺流程，以及空心方桩作为新产品在开发过程中关键技术研究，并最终总结出一整套生产工艺技术规程；
2)本文详细介绍了空心方桩在四项建筑工程中的应用实例以及选取15根空心方桩和4根管桩进行单桩承载力现场试验，将现场试验结果与规范提供的经验参数估算的结果对比，调整承载力经验参数表格，并用数值计算的方法进行辅助分析。依据空心方桩与管桩的承载力对比试验，显示空心方桩比管桩的优越性；
3)研究空心方桩的设计计算理论。提出简便的空心方桩单桩竖向承载力计算方法，该方法考虑了桩的土塞效应，易于工程应用。提出空心方桩抗裂、抗弯的理论计算方法，克服了以往对预应力空心桩采用经验计算方法的不足，并通过试验得到初步验证。本文还对空心方桩预应力损失计算、桩身结构承载力计算等方面进行了研究。
4)编制空心方桩的产品标准和标准图。基于上述研究成果，研究编制了空心方桩产品标准和标准图，其中产品标准已经批准颁布为建筑工业行业产品标准，编号为JG197-2006，实施日期为2007年6月1日。该产品标准的颁布为空心方桩的生产、检测和工程应用提供依据。
通过上述研究表明，空心方桩具有很多优势，并有很好的市场前景。本文在最后指出空心方桩作为新产品需要进一步研究和发展的建议。
Prestressed spun concrete square pile (simply named PS) is a new type of piles developed by China Academy of Building Research (attachment A) . In recent years, prestressed pipe pile (simply named PP) becomes more and more popular day by day in China. But PS pile system has many advantages compare with PP pile.
Based on PP pile research work, to address questions on the designing, application, and standard of PS pile, a series of theoretical analysis and field experiment were carried in a building site in Kunming city, the author makes some suggestions which can serve reference for further project engineering. The main contents of the current research are as follows:
1) A new pile style-PS is developed. The manufacture method and technical characteristic are introduced in detail.
2) Field experiment study and application on PS pile are introduced in detail in the thesis. The test program is similar to construction process. The application of PS in building projects is described in detail. The experience can be used as a reference to other projects. Based on the tests in situ, the parameter of pile installation is presented in the thesis. It is shown that the PS pile has great practical value.
3) The design and calculation methods of PS pile are studied. A simplified method of bearing capacity of PS is proposed. In the methods, the interaction between the soil plugs is considered. Calculation formulae study has been made by the simplified method. The results indicate the method is more convenient to be used in engineering design.
4) The product standard and drawings of PS pile are introduced in detail. Application and development of PS pile will be improved by implementation of product standard of PS.
PS has bright market prospect. But many problems and topics remain open and need further research on its theory and application in China.
基于管桩的研究成果，本文针对空心方桩的生产工艺、设计计算、工程应用和产品标准等方面进行了系列理论研究和昆明市的四项工程现场试验研究，取得了一些有益的成果，研究的主要内容成果和研究方法如下：
1)空心方桩作为一种新的桩型被开发，本文详细地介绍了空心方桩的生产工艺流程，以及空心方桩作为新产品在开发过程中关键技术研究，并最终总结出一整套生产工艺技术规程；
2)本文详细介绍了空心方桩在四项建筑工程中的应用实例以及选取15根空心方桩和4根管桩进行单桩承载力现场试验，将现场试验结果与规范提供的经验参数估算的结果对比，调整承载力经验参数表格，并用数值计算的方法进行辅助分析。依据空心方桩与管桩的承载力对比试验，显示空心方桩比管桩的优越性；
3)研究空心方桩的设计计算理论。提出简便的空心方桩单桩竖向承载力计算方法，该方法考虑了桩的土塞效应，易于工程应用。提出空心方桩抗裂、抗弯的理论计算方法，克服了以往对预应力空心桩采用经验计算方法的不足，并通过试验得到初步验证。本文还对空心方桩预应力损失计算、桩身结构承载力计算等方面进行了研究。
4)编制空心方桩的产品标准和标准图。基于上述研究成果，研究编制了空心方桩产品标准和标准图，其中产品标准已经批准颁布为建筑工业行业产品标准，编号为JG197-2006，实施日期为2007年6月1日。该产品标准的颁布为空心方桩的生产、检测和工程应用提供依据。
通过上述研究表明，空心方桩具有很多优势，并有很好的市场前景。本文在最后指出空心方桩作为新产品需要进一步研究和发展的建议。
Prestressed spun concrete square pile (simply named PS) is a new type of piles developed by China Academy of Building Research (attachment A) . In recent years, prestressed pipe pile (simply named PP) becomes more and more popular day by day in China. But PS pile system has many advantages compare with PP pile.
Based on PP pile research work, to address questions on the designing, application, and standard of PS pile, a series of theoretical analysis and field experiment were carried in a building site in Kunming city, the author makes some suggestions which can serve reference for further project engineering. The main contents of the current research are as follows:
1) A new pile style-PS is developed. The manufacture method and technical characteristic are introduced in detail.
2) Field experiment study and application on PS pile are introduced in detail in the thesis. The test program is similar to construction process. The application of PS in building projects is described in detail. The experience can be used as a reference to other projects. Based on the tests in situ, the parameter of pile installation is presented in the thesis. It is shown that the PS pile has great practical value.
3) The design and calculation methods of PS pile are studied. A simplified method of bearing capacity of PS is proposed. In the methods, the interaction between the soil plugs is considered. Calculation formulae study has been made by the simplified method. The results indicate the method is more convenient to be used in engineering design.
4) The product standard and drawings of PS pile are introduced in detail. Application and development of PS pile will be improved by implementation of product standard of PS.
PS has bright market prospect. But many problems and topics remain open and need further research on its theory and application in China.
引文
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