先张法预应力混凝土管桩

1 主题内容与适用范围      本标准规定了先张法预应力混凝土管桩(以下简称管桩)的产品分类、技术要求、试验方  法、检验规则和标志、产品合格证、贮存、运输等。     本标准适用于工业与民用建筑、铁路、公路、港口、水利等工程使用的离心成型先张法  预应力混凝土管桩。  2 引用标准      GB 175 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥     GB 700 普通碳素结构 技术条件     GB 701 普通低碳钢热轧圆盘条     GB 1344 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥     GB 1499 钢筋混凝土用钢筋     GB 4463 预应力混凝土用热处理钢筋     GB 5223 预应力混凝土用钢丝     GB 5224 预应力混凝土用钢绞线     GB 8076 混凝土外加剂     GBJ 81 普通混凝土力学性能试验方法     GBJ 107 混凝土强度检验评定标准     GBJ 204 钢筋混凝土工程施工及验收规范     JGJ 52 普通混凝土用砂质量标准及检验方法     JGJ 53 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法     JGJ 63 混凝土拌合用水标准  3 产品分类  3?1 产品品种     管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩(代号PC)和高强预应力混凝土管桩(代号P  HC)。 3?2 产品规格、类型     管桩按外径分为300，350，400，450，500，550，600，800和1000mm等规格，按抗裂弯  矩的大小分为A型、AB型和B型。 3?3 产品等级      管桩按外观质量及尺寸偏差分为优等品、一等品和合格品。 3?4 结构尺寸 3?4?1 管桩的结构形状和基本尺寸应符合图1和表1的规定。                            表1 管桩基本尺寸 ________________________________________________________________________________    外径D        最小壁厚tmin，mm     类型              长度L，m    mm         PC        PHC                  7   8   9  10  11  12  13  14   15                                       A      ○  ○  ○  ○  ○    300        60         60        A   B     ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○    350        65         60        A   B     ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○    400        75         65        A   B     ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○    450        80         70       A    B     ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○    500        90         80       A    B     ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○    550       90         85        A    B     ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○     600       100        90         A   B     ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○    800      120         110        A   B     ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      B       ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○                                      A       ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   1000      140         130       A   B      ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○                                     B        ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   _____________________________________________________________________________      注：根据供需双方协议 也可生产长度小于7m的管桩。 3?4?2 管桩的长度应包括桩身及接头，不包括附加配件。 3?5 标记      外径500mm、长度10m的预应力混凝土管桩(A型)的标记为：           PC500A10 GB 13476  4 技术要求  4?1 原材料 4?1?1 水泥     应采用标号不低于525的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，其质量要求  应分别符合GB 175、GB 1344的规定。禁止使用火山灰质硅酸盐水泥。 4?1?2 骨料 4?1?2?1 细骨料应采用洁净的天然硬质中粗砂，细度模数为2?3～3?4，其质量要求应  符合JGJ 52的规定。 4?1?2?2 粗骨料应采用碎石，其最大粒径不应大于25mm，且不应超过钢筋净距的四分之  三，其质量要求应符合JGJ 53的规定。 4?1?3 钢材 4?1?3?1 预应力钢筋宜采用预应力混凝土用热处理钢筋(但必须具有良好的可镦性)、预  应力混凝土用钢丝或预应力混凝土用钢绞线，亦可采用冷拉热轧变形钢筋，其质量要求应分  别符合GB 1499、GB 4463、GB 5223、GB 5224、GBJ 204的规定。 4?1?3?2 螺旋筋应采用乙级冷拔低碳钢丝，其质量要求应符合GBJ 204的规定。 4?1?3?3 架立圈应采用普通低碳钢热轧圆盘条或热轧变形钢筋，其质量要求应分别符合G  了701、GB1499的规定。 4?1?3?4 端部锚固钢筋应采用普通低碳钢热轧圆盘条或热轧变形钢筋，其质量要求应分  别符合GB 701、GB 1499的规定。 4?1?3?5 端板、桩套箍和法兰盘所用钢材为A3或AY3钢板，其质量要求应符合GB 700的规  定。 4?1?4 水     混凝土拌合用水的质量要求应符合JGJ 63的规定。 4?1?5 外加剂     外加剂的质量要求应符合GB 8076 的规定，但不得采用氯盐类外加剂。 4?2 混凝土强度 4?2?1 预应力混凝土管桩的离心混凝土强度等级不得低于C50级；高强度预应力混凝土管  桩的离心混凝土强度等级不得低于C80级。 4?2?2 混凝土脱模强度不得低于35MPa。 4?3 构造要求 4?3?1 混凝土保护层      预应力筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm。 4?3?2 钢筋和钢丝的加工 4?3?2?1 钢筋和钢丝调直前应清除油污，调直下料后，不应有局部弯曲，端面应平整，  单根管桩同束钢筋(或钢丝)中，下料长度的相对误差值不应大于L/5000；镦头后有效长度的  相对误差值不应大于L/4000。 4?3?2?2 钢筋焊接接头的屈服点(屈服强度)与抗拉强度不得低于该材料屈服点(屈服强度  )与抗拉强度的95%。 4?3?2?3 主筋镦头强度不得低于该材料标准强度的90%。 4?3?3 钢筋骨架 4?3?3?1 预应力主筋沿管壁环向均匀配置，最小配筋率不低于截面积的0?4%，并不得少  于6根。主筋净距不应小于30mm。 4?3?3?2 螺旋筋的直径不应小于3mm，最大螺距不超过110mm。管桩两端螺旋筋应密缠，  螺距范围在40～60mm之间。 4?3?3?3 架立圈应按设计图纸配置。 4?3?3?4 骨架成型后，各部分尺寸应符合如下要求：       a. 主筋间距偏差不得超过±5mm。       b. 螺旋筋的螺距偏差不得超过±10mm。       c.架立圈间距偏差不得超过±20mm，垂直度偏差不得超过架立圈直径的1/40。 4?4 接头的技术要求 4?4?1 管桩接头可采用端板焊接、法兰盘螺栓联接或其他接头形状。 4?4?2 接头极限弯矩不得低于管桩极限弯矩。 4?4?3 管桩接头端板的设计宽度不得小于管桩设计壁厚。 4?5 外观质量     外观质量应符合表2的规定。                             表2 管桩外观质量 ________________________________________________________________________________       项    目                              产  品  等  级                  优等品              一等品                     合格品  粘皮和麻面                 局部粘皮和麻面累计面积不大    局部粘皮和麻面累计面积                   不允许     于桩总外表面积的0?2%；每处   不大于桩总外表面积的0                             粘皮和麻面的深度不大于5mm，   ?5%；每桩粘皮和麻面的                             且应修补                      深度不大于10mm，且应修                                                            补                             漏浆深度不大于5mm，每处漏浆   漏浆深度不大于主筋保护                              长度不大于100mm，累计长度不   层厚度，每处漏浆长度不                             大于管桩长度长度的5%，且应    300mm，累计长度不大于                              修补                          管桩长度的10%，或对称                                                            漏浆的搭接长度不大于10                                                             0mm，且应修补           局部磕损       不允许      磕损深度不大于5mm，每处面积   磕损深度不大于10mm，每                             不大于20cm[2]，且应修补         处面积不大于50cm[2]，                                                             且应修补  内外表面露筋                           不允许  表面裂缝       不得出现环向及纵向裂缝，但龟裂及水纹不在此限  桩端面平整度   管桩端面混凝土及主筋镦头不得高出端板平面                                                            不允许，但预应力筋为   断筋、脱头                     不允许                     钢丝时，断丝和滑脱钢                                                             丝数量不得大于钢丝总                                                            数的3%  桩套箍凹隐     不允许       凹陷深度不大于5mm             凹陷深度不大于10mm  内表面混凝土坍落                 不允许  接头及桩    套箍与桩 漏浆  不允许       漏浆深度不大于5mm，漏浆长度   漏浆深度不大于主筋保  身结合面                    不大于周长的1/8，且应修补     护层厚度，漏浆长度不                                                            大于周长的1/4，且应修                                                            补           空洞和蜂窝                    不允许  ________________________________________________________________________________  4?6 尺寸允许偏差     管桩各部位尺寸允许偏差应符合表3的规定。                              表3 管桩尺寸允许偏差                         mm ________________________________________________________________________________           项   目                        允      许        偏         差                          优等品              一等品               合格品             L           ±0?3%L             +0?5%L             +0?7%L                                              -0?4%L             -0?5%L         顶部倾斜         ≤0?3%D           ≤0?4%D           ≤0?5%D           ≤600          ±2                   +4                  +5                                                -2                  -4     D       ＞600        +3                    +5                  +7                              -2                    -2                  -4           t              +10                  +15              正偏差不限                             0                    -2                 -5       保护层厚度         +5                   +7                  +10                           0                   -3                  -5      桩身弯曲度        ≤L/1500            ≤L/1200            ≤L/1000           内径                                ±2           外径                                 0                                                -1  法兰盘 螺孔中心距                             ±0?5           高度                                  +2                                                0           平面度                                2            外径                                 0                                                -1            内径                               ±2   桩端板   厚度                             正偏差不限 负偏差为0 ________________________________________________________________________________  注：表内尺寸以设计图纸为基准。 4?7 抗弯性能 4?7?1 管桩应按5?3条规定进行抗弯试验，当加荷至表4中的抗裂弯矩时，管桩不得出现  裂缝。 4?7?2 当加荷至表4中的极限弯矩时，管桩不得出现下列任何一种情况：       a. 受拉区混凝土裂缝宽度达到1?5mm；       b. 受拉钢筋被拉断；       c. 受压区混凝土破坏。                                  表4  管桩抗弯性能                     kN·m ________________________________________________________________________________     外    径，mm            类    型        抗  裂  弯  矩       极  限  弯 矩                                  A               23                    34         300                      AB              28                    45                                  B               33                    59                                  A               35                    52         350                      AB              42                    70                                  B               50                    90                                 A                52                    77         400                     AB               63                    104                                  B               75                    135                                  A               72                    107         450                     AB               88                    145                                  B               104                   187                                  A               99                    148         500                     AB               121                   200                                  B               144                   258                                  A               125                   188         550                      AB              154                   254                                  B               182                   328                                  A               164                   246         600                      AB              201                   332                                  B               239                   430                                  A               367                   550         800                      AB              451                   743                                  B               535                   962                                  A               689                  1030         1000                    AB               845                  1394                                 B               1003                  1805 _______________________________________________________________________________     注：根据供需双方协议，也可生产其他类型的管桩。  5 试验方法  5?1 离心混凝土强度      采用与产品同材料、同配合比、同离心制度、同养护方式及制度的离心圆筒试体测定  ，试验方法见附录A(补充件)。 5?2 外观质量及尺寸检查      外观质量及尺寸检查工具和检查方法见表5。                           表5 外观质量及尺寸的检查工具和检查方法 _______________________________________________________________________________   检查项目               检查工具及方法                                精度，mm     外径      用卡尺或钢直尺在同一断面测定相互垂直的两直径，取平均值        1?0   壁厚      用钢直尺在同一断面相互垂直的两直径上测定四处壁厚，取其平均值  0?5 桩端部倾斜  将直角靠尺的一边紧靠桩身，另一边与端板紧靠，测其最大间隙处    0?5 桩身弯曲度  将拉线紧靠桩的两端部，用钢直尺测量其弯曲处的最大距离          0?5 保护层厚度  用深度游标尺在管桩的中部和两端测量                            0?02 漏浆长度     用钢卷尺测量                                                 1?0 漏浆深度     用深度游标尺测量                                             0?02 裂缝宽度      用20倍读数放大镜测量                                        0?01 ________________________________________________________________________________ 5?3 抗弯试验 5?3?1 管桩的抗弯试验采用简支对称集载加荷，如图2所示，其中，P的方向可垂直于地面  ，也可平行于地面(管桩的轴线均与地面平行)。 5?3?2 两根管桩焊接头抗弯试验方法与5?3?1相同，应使接头位于最大弯矩处。 5?3?3 加荷顺序     第一步：按抗裂弯矩20%的级差由零加荷至抗裂弯矩的80%，每级荷载的持续时间不少于  1min；然后按抗裂弯矩10%的级差继续加荷至抗裂弯矩的100%。每级荷载的持续时间不少于3  min，观察是否有裂缝出现，并测定和记录裂缝宽度。     第二步：如果在抗裂弯矩的100%时出现裂缝，则卸荷至零；如果未出现裂缝，则按抗裂  弯矩10%的级差继续加荷至裂缝出现。每级荷载的持续时间不少于3min，测定和记录裂缝宽  度。     第三步：由裂缝弯矩卸荷至零后静停时间不少于3min。     第四步：按极限弯矩20%的级差由零加荷至极限弯矩的80%后，按极限弯矩5%的级差继续  加荷至极限弯矩的100%。检查是否已达到破坏状态，如未达到破坏，应继续加荷直至破坏为  止。每级荷载的持续时间不少于3min，测定和记录裂缝宽度。 5?3?4 弯矩计算公式 5?3?4?1 当施加荷载的方向垂直于地面时，弯矩按式(1)计算：                                  1           P    3                               M=---g×m·L＋----(----L－1)……………………(1)                                  40           4   5 式中：M——抗弯弯矩，kN·m；       g——重力加速度，m/s[2]；       m——管桩质量，t；       L——管桩长度，m；       P——荷载，kN。 5?3?4?2 当施加荷载的方向平行于地面时，弯矩按式(2)计算：                            P    3                         M=---(----L-1)………………………………………………(2)                            4    5 式中：M——抗弯弯矩，k·Nm；       P——荷载，kN；       L——管桩长度，m。  6 检验规则  6?1 混凝土强度检验      混凝土强度检验及评定，依据GBJ 107进行，制作试体的要求按下列规定：      a. 当混凝土配合比或原材料发生变更时，应制作三组试体进行强度检验；      b. 每100盘或一个工作班拌制的同配比混凝土，至少制作三组试体进行强度检验，其  中：一组检验预应力钢筋的放张强度；一组检验28d强度；另一组备用或检验出厂强度。 6?2 出厂检验 6?2?1 检验项目     包括外观质量、尺寸偏差(不包括保护层厚度)、抗裂性能的检验。 6?2?2 批量及抽样 6?2?2?1 外观质量：逐根检验。 6?2?2?2 尺寸偏差：以同品种、同规格、同类型的管桩连续生产30000m为一批，但在四  个月内生产总数不足30000m时仍作为一批，随机抽取10根进行检验。 6?2?2?3 抗裂性能：在外观质量及尺寸偏差检验合格的产品中随机抽取2根进行抗裂性能  的检验。 6?2?3 判定规则 6?2?3?1 尺寸偏差：若所抽10根中有2根或少于2根不符合某一等级的指标要求，则判尺  寸偏差为相应等级。 6?2?3?2 抗裂性能：若所抽2根全部符合4?7?1规定时，则判抗裂性能合格。若有一根  不符合4?7?1规定时，应从同批产品中抽取加倍数量进行复试，复试结果若仍有一根不合  格，则判抗裂性能不合格。 6?2?3?3 总判定：抗裂性能、外观质量和尺寸偏差全部符合某一等级规定时，则判该批  产品为相应等级。 6?3 型式检验 6?3?1 检验条件     有下列情况之一时均应进行型式检验：     a. 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；     b. 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；     c. 当不同外径管桩连续生产100000m或在6个月内生产总数不足100000m时；     d. 产品停产半年以上恢复生产时；     e. 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；     f. 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。 6?3?2 检验项目 包括外观质量、尺寸偏差、抗弯性能的检验，必要时由双方协议，还可增加试验项目。 6?3?3 抽样     在同品种、同规格、同类型产品中随机抽取10根进行外观质量及尺寸偏差检验。10根中  随机抽取2根进行抗弯性能检验。抗弯试验完成后，在2根中抽取1根，在管桩中部及两端测  量保护层厚度。     注：管桩接头处抗弯试验如无特殊要求可以不检验。 6?3?4 判定规则 6?3?4?1 外观质量及尺寸偏差：若所抽10根中有2根或少于2根不符合某一等级的指标要  求，则判外观质量和尺寸偏差为相应等级。 6?3?4?2 抗弯性能：若所抽2根全部符合4?7条规定时，则判抗弯性能合格。若有1根不  符合4?7条规定时，应从同批产品中抽取加倍数量进行复试，复试结果若仍有1根不合格，  则判抗弯性能不合格。优等品和一等品不得复试。 6?3?4?3 保护层厚度：若所抽1根中的3个数值全部符合某一等级的指标要求，则判保护  层厚度为相应等级。若有一个数值不符合合格品的规定，应从同批产品中抽取加倍数量进行  复试，复试结果若仍有1根不符合合格品的规定，则判保护层厚度不合格。优等品和一等品  不允许复试。 6?3?4?4 总判定：抗弯性能、外观质量、尺寸偏差和保护层厚度全部符合某一等级规定  时，则判该批产品为相应等级。  7 标志、产品合格证、贮存与运输  7?1 标志 7?1?1 永久标志为管桩标记(不包括标准编号)及制造日期，其位置略低于永久标志。表示  方法如下：                             标      记                          _______________                            制 造 日 期 7?2 产品合格证     产品合格证应包括下列内容：     a. 合格证编号；     b. 本标准编号；     c. 制造厂厂名及制造日期；     d. 产品规格、类型；     e. 混凝土强度检验结果；     f. 主筋镦头检验结果；     g. 外观尺寸检验结果；     h. 抗弯性能检验结果；     i. 制造厂技术检验部门签章。 7?3 贮存 7?3?1 产品堆放场地应坚实平整。 7?3?2 产品堆放时，最下层宜按图3所示的两支点位置放在垫木上，垫木支承点应在同一  水平面上。 7?3?3 产品应按规格、类型分别堆放，堆放层数一般不宜超过表6规定。                            表6 产品堆放层数 ________________________________________________________________________________       外径，mm        300～350        400～450        500～600       800～1000      堆放层数           7               6               5              3 ________________________________________________________________________________ 7?4 运输 7?4?1 产品吊运宜采用两支点法(见图3)或两头勾吊法，装卸、轻起轻放，严禁抛掷、滚  落。 7?4?2 产品在运输过程中的支孙要求应符合7?3?2规定，且应绑固。水运时，堆放层数  应符合7?3?3规定；铁路运输时，应符合《铁路装载加固规则》要求；汽车运输时，堆放  层数不宜超过2层。                                         附    录     A                              离心混凝土抗压强度试验方法                                       (补充件)  A1 适用范围       本方法适用于测定管桩的混凝土强度。 A2 试体制备  A2?1 试体形状及尺寸     试件的形状如图A1所示。试件的尺寸按粗骨料的粒径划分，见表A1。                                 表A1 试体尺寸                             mm ________________________________________________________________________________         粗骨料最大粒径          外径D1          高度h                壁厚t            20                    200            300                   40            25                    200            300                   50 ________________________________________________________________________________ A2?2 试体数量     试体的组数按本标准6?1条规定执行，每组三个试体。 A2?3 试体制作 A2?3?1 试体所用混凝土拌合料应在该批管桩的混凝土拌合料中随机取样。试体的离心制  度、养护方式及制度与管桩相同。 A2?3?2 组装钢模时，端板内表面必须相互平行，并与钢模的中心轴线成直角，为防止合  缝漏浆，在上下模合缝处采用适当的密封胶条或麻绳。 A2?3?3 成型时应将计量好的混凝土拌合料预先投入钢模内；或将钢模载于离心机上，边  离心边投料，在中速离心前必须投料完毕。 A2?3?4 试体成型的离心时间与管桩成型的离心时间相同，离心转速按式(A1)计算：                          式中：n1——试体转速，r/min；        n——管桩转速，r/min；        D——管桩外径，mm；        d——管桩内径，mm；       D1——试体外径，mm；        d1——试体内径，mm。 A2?4 试体质量要求 A2?4?1 试体要求平整光洁，厚度均匀。 A2?4?2 试体尺寸的允许偏差：        外径：±2mm；        壁厚：±5mm；        高度：±3mm；        端部倾斜：±0?5mm。  A3 试验步骤  A3?1 按规定龄期将养护好的试体进行编号、外观及尺寸检查。 A3?2 用精度为0?02mm的游标卡尺在试体的上、下表面按相互垂直的2个方向测定试体的外  径及壁厚，取其平均值作为外径及壁厚，然后按式(A2)计算试体的截面积：                    S=π(D1-t)×t………………………………………(A2) 式中： S——试体截面积，mm[2]；        D1——试体外径，mm；         t——试体壁厚，mm。 A3?3 安装试体时，必须使试体承压面的中心与试压机中心对正，且试体应搁置平稳。 A3?4 强度试验按照 GBJ 81的规定进行。  A4 结果计算与评定  A4?1 当试体破损时，压力试验机所示最大荷载为破坏荷载。将破坏载除以按式(A2)求得的  截面积即为离心混凝土的抗压强度。 A4?2 按以下规定确定每组试体的强度值：     a. 取三个试体强度的算术平均值作为每组试体的强度值；     b. 当一组试体中强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时，取中间值作  为该组试体的强度值。     c. 当一组试体中强度的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15%时，该组试体  的强度不应作为评定的依据。  A5 试验报告内容      试验报告应包括下列内容：     a. 试验项目名称；     b. 原材料品种、规格；     c. 试体编号；     d. 试体成型日期、试验日期；     e. 外观尺寸检查结果；     f. 28d强度或其他龄期的强度；     g. 试验人员签章、主管人员校核签章。                             ____________________         附加说明：      本标准由国家建筑材料工业局提出。      本标准由国家建筑材料工业局苏州混凝土水泥制品研究院归口。      本标准由国家建筑材料工业局苏州混凝土水泥制品研究院、铁道部专业设计院、交通  部三航局预制石、广东省基础工程公司负责起草。中国铁路物资总公司、广东省构件工程公  司、广东省南方管桩有限公司、无锡市水泥制品厂、铁道部科学研究院、宁波混凝土管桩厂  、铁道部丰台桥梁厂等单位参加起草。      本标准主要起草人许彬彬、张琪、郑明成、王重、王离。      本标准委托国家建筑材料工业局苏州混凝土水泥制品研究院负责解释。      本标准参照采用日本工业标准JIS A5335-87《先张法离心预应力混凝土管桩》和JIS A  5337-87《先张法离心高强预应力混凝土管桩》。