钢管混凝土桩

钢管混凝土桩

摘要：主要介绍了钢管混凝土桩在工程中的运用，介绍了钢管混凝土结构在桩基础工程中的应用情况，从承载性能、经济效益方面进行了论述，对钢管混凝土桩与钢筋混凝土桩进行了对比分析，以期使钢管混凝土桩得到广泛应用，举例了钢管混凝土承台桩在工程中（主要在抗震方面）的运用。

在软土覆盖层很厚的地区建造超高层建筑，以及建造跨水桥梁、码头等重要建筑时，常采用50M~70M的超长桩。实践证明，超长桩的承载能力常常由桩身强度控制，在地基对桩的承载能力充分发挥之前桩便由于桩身长度的不足而破坏了。为了充

分发挥超长桩的承载能力，可采用一种新型桩———钢管混凝土桩目前，我国钢管混凝土桩在桩基工程中的应用还较少，但都

体现了它的许多优良特性。其外部钢管对内部混凝土产生约束，

使得混凝土处于三向应力状态，其强度大大提高，塑性和韧性明

显改善，具有优良的延性，且不产生任何局部屈曲。钢管混凝土

桩中钢管的锈蚀程度以及可见缺陷均处于容许范围之内，尤其是

采用阳极防护和环氧或聚乙烯罩面的外壳.

1 ，承载性能方面

虽然钢管混凝土桩的钢管直径和壁的厚度比钢管桩均有所

减小，但灌了一定强度的混凝土后，情况便不同了，由于钢与混凝

土的共同作用，内填的混凝土增强了钢管壁的稳定性，同时钢管

壁对内填混凝土的约束效应，使核心混凝土处于三向受压状态，

提高了混凝土的抗压强度，因而也提高了桩的承载力。另外，由

于桩的抗弯刚度与桩径的四次方成正比，在承载能力相同的条件下，采用钢管混凝土桩，可减小桩径，相应桩的抗弯刚度也减小许多，既避免了在温度和混凝土收缩徐变作用下引起上部结构纵向

位移使桩承受过大的弯矩，又减小了钢筋和混凝土的用量。

单桩静载荷试验是确定承载力的一种最基本的也是最可靠的方法，也是分析桩在荷载作用下的性状的重要手段。影响承载力的因素主要有两方面：1）地基土对桩的支承能力；2）桩自身的结构强度。单桩的承载能力便是由此两因素中的较小值来控制的。钢管混凝土桩在静载试验中，当荷载加至地基达到极限状态时，桩身强度仍有很大富余。在相同的承载力条件下，钢管混凝土桩的桩身强度是钢管桩桩身强度的1.6倍。因为钢管混凝土桩有足够的桩身强度，当轴向荷载加至设计承载力时，桩身还能够承受更多的由风、地震、水流、冰流等引起的横向荷载钢管混凝土桩的单位承载力在相同的承载力条件下，钢管混凝土桩的桩身强度是钢管桩桩身强度的1.5倍。因为钢管混凝土桩有足够的桩身强度，当轴向荷载加至设计承载力时，桩身还能够承受更多的由风、地震、水流、冰流等引起的横向荷载。钢管混凝土桩与钢管桩和钢筋混凝土桩的承载力有很大的差别。钢筋混凝土桩由钢筋网架与混凝土拌合物浇筑而成，钢筋混凝士弹性模慑最大、刚度、强度高，衙载集中作用于桩顶，再通过桩侧摩阻力及桩端阻力

把荷载传递给周围土体由于钢筋混凝士刚度大、强度高，抗压性能好．而且钢筋和混凝土的共同作片，使其抗拉，抗弯，抗剪性能较索混凝土有大幅度提高。所以，钢筋混凝士桩具有能够承受水平荷载和定地震衙载及其它复杂荷载的能力。多用于高层建筑物基础、海中承台摹础及桥梁墩基础。

2, 经济效益方面

由于钢管混凝土桩有较高的承载力，所以其单位承载力的成本就比较低，采用钢管混凝土桩有明显的经济效益。钢管混凝土桩与承载力相当的钢管桩相比，用钢量相当于钢管桩的55%，每根桩可节省钢材5.54T；费用方面，钢管混凝土桩单位承载力成本为8.06，钢管桩为12.01，也就是说，在相同承载力条件下，钢管混凝土桩的费用是钢管桩的60%，每根桩可节约费用14266元。同样，相同承载力下，钢管混凝土桩的费用相当于钢筋混凝土桩的70%

综上所述，钢管混凝土结构在桩基础工程中的应用，充分展

示了它的优良特性：

1）在力学性能方面，不仅有较高的承载能力，而且还具有优

良的塑性、韧性、延性和稳定性；当轴向承载力达到设计值时，由于桩身强度还有很大富余，因此还可以承受较多的横向荷载。

2）在经济效益方面，减少了钢和混凝土的材料用量，降低了

工程造价。

3）在施工方面，施工方便快捷，效率提高，加快了施工进度。

4）钢管混凝土桩将是一种很有发展前景的新型桩基础。

下面就看看钢管混凝土承台桩在工程中的运用，从而体现钢管混凝土桩在工程运用中的各种优势。随着建筑工程的飞速发展，地基处理手段也越来越多样化。复合地基由于充分利用桩间土和桩来承载，再加上相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。本文工程中应用钢管上设置承台组成钢管混凝土承台桩，再将一个个钢管混凝土承台桩连同桩间土组成复合地基，充分发挥了钢管混凝土承台桩的高承载力特性，并通过褥垫层的设置发挥了桩间土的承载能力，从而大大提高了地基的承载能力。

钢管混凝土承台桩即在地基处理中将一定数量的钢管打入

稳定地层中，然后在钢管顶部浇灌混凝土承台共同组成受力体的桩。钢管混凝土承台桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重

固结的素填土等地基。基础和桩间土之间设置一定厚度的散粒状组成的褥垫层，是地基的核心部分，基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响，若不设置褥垫层，复合地基和普通的桩基础相似，桩间土的承载能力难以发挥，不能称作复合地基。基础下只有设置了褥垫层，桩问土承载能力才能发挥出其潜在的作用。钢管混凝土承台桩应选择承载力较高的土层作为桩端持力层¨

在基于性能抗震设计中，目标性能水平的确定要综合考虑社会的经济水平，建筑物的重要性，建筑物造价、保养、维修以及在可能遭受地震作用下的直接和间接损失来优化确定。这里的性能水平是针对整个结构体系的。而目前抗震设计规范只针对结构构件，采用“校准法”确定目标可靠水平，没有对整个结构体系提出明确的安全水平

现行抗震设计在“小震”作用下进行强度设计，在“大震”作用下进行变形验算，是一种基于力的抗震设计方法。而基于性能抗震设计尽管目前还没有统一的设计方法，但有不少学者提出采用结构的层间变形(或顶点位移)作为性能指标，直接基于位移进行抗震设计，能更好的实现基于性能的抗震设计思想。这主要因为结构的破坏状态(性能)可以由结构的变形来描述，而强度与结构的破坏没有明确的关系。由于在设计中直接采用目标位移作为设计值，使得设计结构具有一致的可靠性，而不是目前位移验算只是一个限值。同时也可以避免目前抗震设计中的重复验算。基于性能抗震设计方法在满足性能规范的前提下，可以满足不同业主提出的不同设计要求，发挥研究者、设计者的创造性，同时也有利于新材料和新技术的应用。而目前设计思想，基本上以规范为主要指导思想，没有充分考虑业主的要求，也缺少业主与设计者的沟通与交流。

目前，尽管抗震设计方法有了很大的进步，计算方法也有很大的改进，但鉴于抗震设计的复杂性以及我们认识的局限性，还不能够完全依靠计算来确保结构安全可靠。所以概念设计和结构细部构造设计对于目前抗震设计方法和未来基于性能抗震设计都是很重要的组成部分。2)基于性能抗震设计与目前抗震设计都要针对建筑场地做地震危险性分析，相对于目前的地震危险性分析，基于性能抗震设计要求做得更细致，更具体。3)由于抗震设计中存在大量不确定因素，尤其是地震作用在强度、时间和空间上都具有很强的不确定性。所以目前针对结构进行抗震设计时，考虑了地震作用、材料强度和计算模式的