分析了轴压及剪跨比对预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)抗剪承载力的影响。结果表明,在剪跨比一定情况下,PHC管桩的极限抗剪能力随轴压的增大有所提高,轴压比与管桩的极限抗剪承载能力近似呈线性关系;增大剪跨比,PHC管桩的抗剪承载力明显降低,其破坏形式也随之发生改变。

通过萘系高效减水剂在PHC管桩高强混凝土中的应用实践,发现不同型号萘系高效减水剂由于各自质量的差异,对混凝土工作性能及抗压强度的影响也各不相同。

研究了玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PP)和钢纤维(SF)对免蒸养PHC大口径管桩混凝土的工作性能、力学性能及抗冲击性能的影响。结果表明,在保证坍落度的条件下,BF和PP的掺入导致基准配比总用水量的增加,SF的掺入对基准配比总用水量影响不大;掺入BF和PP的混凝土因用水量的增加导致抗压抗折强度随着纤维掺量增加而降低,均低于空白组,而掺入SF的混凝土抗压抗折强度随着纤维掺量增加而增加,高于空白组;落球冲击试验结果表明,纤维的掺入提高了混凝土板单次冲击过程中弯曲荷载,降低了冲击过程中板的挠度;掺入SF的混凝土具有最高的重复落球冲击次数,掺入PP的混凝土抗冲击次数也略高于空白组,掺入BF的混凝土板承受的重复冲击次数仅略高于未掺纤维的空白组。

为有效降低PHC管桩生产过程中的能耗及简化生产工序,采用优选的混凝土配合比和早期保温养护措施,并充分利用环境温度对PHC管桩的作用,开发出了免蒸养高耐久性PHC管桩工艺技术。试验结果及工程应用情况表明,免蒸养PHC管桩混凝土的抗压强度完全能满足规范要求,具有较高的弹性模量、耐久性,可有效降低PHC管桩的生产能耗,且沉桩效果良好。

分析了工程截桩现象对管桩截桩端部截面抗剪承载力的影响，提出了在截桩端部围裹粘贴CFRP的增强措施，分析了受围裹约束的管桩混凝土强度的提高机理，给出了适用于工程的抗剪承载力计算公式．并结合常用桩型试算验证了截桩端部抗剪承载力的提高效果。结果表明，对于几种常用规格的PHC管桩,当剪跨比介于1．0～3．0之间时，截桩造成截桩端部抗剪承载力的损失率约在25％-37％之间，应采取专门加固措施，而采用单层CFRP围裹加固后的截桩端部抗剪承载力提高幅度可达到43．4％-100％，加固效果良好。

采用聚羧酸高效减水剂技术,对双免工艺(免蒸养、免蒸压)PHC管桩混凝土的配合比、工艺制度以及经济成本作了研究。结果表明,采用双免工艺生产PHC管桩在技术指标、生产工艺、经济成本等方面均是可行的。同时提出了适合珠三角地区的PHC管桩双免工艺生产方案,符合低碳、环保、经济的发展要求。

采用CECS 220:2007《混凝土结构耐久性评定标准》中的相关公式,尝试在氯盐腐蚀环境下,对采用压蒸工艺和免压蒸工艺的PHC管桩中钢筋的锈蚀年限进行预估。计算结果表明,在设定氯离子浓度下,采用压蒸工艺的PHC管桩产品,其保护层厚度为40mm时,管桩中钢筋开始锈蚀的时间为43年,若保护层厚度为45mm时,管桩中钢筋开始锈蚀的时间为54年。采用免压蒸工艺生产的PHC管桩产品其保护层厚度为40mm时,管桩中钢筋开始锈蚀的时间为130.6年,若保护层厚度为45mm时,管桩中钢筋开始锈蚀的时间为165年。增加保护层厚度或提高管桩混凝土的抗渗能力可提高PHC管桩的抗氯盐腐蚀能力。

为提高预应力高强混凝土管桩的耗能能力,分别采取了在管桩桩身中掺入了不同量的钢纤维、填芯和加配非预应力筋的改进方法。通过施加低周反复荷载来模拟地震作用下管桩的受力变形情况,并对比了各种改进方法对耗能能力的影响。试验结果表明,掺入钢纤维、填芯和加配非预应力筋使得管桩的裂缝发展和破坏形态均得到改善,且承载能力均有提高,其中填芯和配置非预应力筋对管桩承载能力提高最大,并且耗能能力随着掺入钢纤维量的增加而提高,而加配非预应力筋和掺入钢纤维的同时填芯对提高管桩耗能能力的影响最为显著。

结合工程实例,针对4#~6#楼中存在孤石的复杂地质情况,经过研究与讨论,采用气动潜孔锤引孔技术来解决孤石问题。从气动潜孔锤引孔工艺原理出发,确定引孔设备。采取超前钻探技术确定孤石的深度及规格,并阐述了气动潜孔锤引孔静压管桩施工工艺。实践表明,气动潜孔锤引孔技术具有施工速度快、施工简便和造价低等优点,值得在类似项目进行推广与应用。

沙特红海开发项目拥有众多珊瑚岛礁,乌玛哈特岛水上建筑物采用了PHC桩基础。论文介绍了珊瑚礁岩地质条件下运用液压冲击锤进行PHC管桩沉桩的施工技术,解决了该项目施工中遇到的特殊问题,积累了特殊地层条件下PHC管桩施工的经验,为后续PHC管桩在沙特地区的推广应用提供参考。