中华人民共和国国家标准
先张法预应力混凝土管桩
Pretensioned spun concrete piles
GB 13476-2009
发布部门:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会
发布日期:2009年03月28日
实施日期:2010年03月01日
前 言
本标准第5.1.2条、5.1.3条、5.2条、5.3条、5.6条为强制性的,其余为推荐性的。
本标准与日本工业标准JIS A 5373:2004《预制预应力混凝土制品》的一致性程度为非等效。
本标准代替GB 13476-1999《先张法预应力混凝土管桩》。
本标准与GB 13476-1999相比主要差异如下:
——修订了规范性引用文件的表示方法(1999年版的第2章;本版的第2章);
——修订了产品分类(1999年版的第3章;本版的第3章);
——修订了原材料及一般要求(1999年版的第4章;本版的第4章);
——修订了技术要求(1999年版的第5章;本版的第5章);
——修订了试验方法(1999年版的第6章;本版的第6章);
——修订了检验规则(1999年版的第7章;本版的第7章);
——修订了标志(1999年版的第8章;本版的第8章);
——修订了贮存和运输(1999年版的第9章;本版的第9章);
——调整了产品合格证(本标准的第10章);
——取消了对产品分等分级的规定。
——增加了管桩规格及预应力钢筋最小配筋面积(本标准的表1);
——增加了对端板最小厚度的要求(本标准的表2);
——增加了对有抗冻、抗渗或其他特殊要求的管桩所使用的骨料的要求(本标准的4.1.2.3);
——增加了硅砂粉、矿渣微粉、粉煤灰、硅灰等掺合料的质量要求(本标准的4.1.6.1);
——增加了管桩的抗剪性能要求及试验方法(本标准的4.2.3);
——增加了管桩的耐久性要求(本标准的4.2.4);
——增加了抗弯试验用管桩最短单节桩长的要求(本标准的6.3.2、表8);
——增加了管桩吊装的要求(本标准的9.1.4);
——增加了非优选系列管桩的基本尺寸和力学性能指标(本标准的附录A);
——增加了管桩的结构配筋(本标准的附录B);
——增加了管桩的抗剪性能及其试验方法(本标准的附录C);
——增加了管桩混凝土有效预压应力值的计算方法(本标准的附录D)。
本标准附录B、附录C、附录D为规范性附录,附录A为资料性附录。
本标准由中国建筑材料联合会提出。
本标准由全国水泥制品标准化技术委员会(SAC/TC 197)归口。
本标准由苏州混凝土水泥制品研究院、苏州中材建筑建材设计研究院负责起草。
本标准参加起草单位:嘉兴学院管桩应用技术研究所、广东省土木建筑学会、广东省建筑科学研究院、上海市建筑科学研究院、国家水泥混凝土制品质量监督检验中心、广东建科建筑工程质量检测中心、宝业集团浙江建设产业研究院有限公司、连云港市建筑设计研究院有限责任公司、宁波浙东建材集团有限公司、广东三和管桩集团有限公司、中山建华管桩有限公司、佛山市顺德区鸿业水泥制品有限公司、上海兴南混凝土有限公司、福建省大地管桩有限公司、佛山市禅城区瑞龙混凝土外加剂厂、中山市宏基管桩有限公司、天津市建城地基基础工程有限公司、广州羊城管桩有限公司、唐山市龙禹水泥制品有限公司唐海分公司、东菀市桦业土木基础工程有限公司、浙江天海管桩有限公司、上海柘中建设股份有限公司、中国二十冶建设有限公司、江苏东浦管桩有限公司、吉林电力管道工程总公司水泥杆厂、江苏戴园建材集团有限公司、杭州江南管桩有限公司、苏州中天新型建材制造有限公司、上海中技桩业发展有限公司、南京费隆复合材料有限责任公司等。
本标准主要起草人:匡红杰、蒋元海、严志隆、王离、王重、于缘宝、魏宜龄、王新祥、徐祥源、余亚超、何耀晖、邹文岗、周兆弟、徐醒华、章杰春、章耀、黄海燕、谢晓峰、谢彪、廖振中。
本标准1992年首次发布,1999年第一次修订,本次为第二次修订。
1 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、原材料及一般要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、贮存和运输、产品合格证等。
本标准适用于工业与民用建筑、港口、市政、桥梁、铁路、公路、水利等工程使用的离心成型先张法预应力混凝土管桩。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用面而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB 175 通用硅酸盐水泥
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 701 低碳钢热轧圆盘条
GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋
GB/T 1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰
GB/T 5223.3-2005 预应力混凝土用钢棒
GB 8076 混凝土外加剂
GB/T 14684 建筑用砂
GB/T 14685 建筑用卵石、碎石
GB/T 18046-2008 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉
GB/T 18736-2002 高强高性能混凝土用矿物外加剂
GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准
GB 50164 混凝土质量控制标准
GBJ 107 混凝土强度检验评定标准
JC/T 540 混凝土制品用冷拔低碳钢丝
JC/T 947 先张法预应力混凝土管桩用端板
JC/T 950-2005 预应力高强混凝土管桩用硅砂粉
JGJ 63 混凝土用水标准
3 产品分类
3.1 产品品种和代号
管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩。预应力混凝土管桩的代号为PC,预应力高强混凝土管桩的代号为PHC。
3.2 产品规格、型号
3.2.1 管桩按外径分为300mm、(350mm)、400mm、(450mm)、500mm、(550mm)、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm等规格。
注:括号内规格为非优选系列,其基本尺寸参见附录A。
3.2.2 管桩按混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。
3.3 结构尺寸
3.3.1 管桩的结构形状和基本尺寸应符合图1和表1的规定。
3.3.2 管桩的长度应包括桩身和接头。
3.4 标记示例
外径500mm、壁厚100mm、长度12m的A型预应力高强混凝土管桩的标记为:
PHC 500 A 100-12 GB 13476
4 原材料及一般要求
4.1 原材料
4.1.1 水泥
宜采用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,其质量应符合GB 175的规定。
4.1.2 骨料
4.1.2.1 细骨料宜采用洁净的天然硬质中粗砂或人工砂,细度模数宜为2.5~3.2,采用人工砂时,细度模数可为2.5~3.5,质量应符合GB/T 14684的有关规定,且砂的含泥量不大于1%,氯离子含量不大于0.01%,硫化物及硫酸盐含量不大于0.5%。
4.1.2.2 粗骨料宜采用碎石或破碎的卵石,其最大粒径不应大于25mm,且不得超过钢筋净距的3/4,质量应符合GB/T 14685的有关规定,且石的含泥量不大于0.5%,硫化物及硫酸盐含量不大于0.5%。
4.1.2.3 对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的管桩,其所使用的骨料应符合相关标准的有关规定。
4.1.3 钢材
4.1.3.1 预应力钢筋应采用预应力混凝土用钢棒,其质量应符合GB/T 5223.3中低松弛螺旋槽钢棒的规定,且抗拉强度不小于1420MPa、规定非比例延伸强度不小于1280MPa,断后伸长率应大于GB/T 5223.3-2005表3中延性35级的规定要求。
4.1.3.2 螺旋筋宜采用低碳钢热轧圆盘条、混凝土制品用冷拔低碳钢丝,其质量应分别符合GB/T 701、JC/T 540的有关规定。
4.1.3.3 管桩一般可不设端部锚固钢筋,当需要设置端部锚固钢筋时,锚固钢筋宜采用低碳钢热轧圆盘条或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋,其质量应分别符合GB/T 701、GB 1499.2的规定。
4.1.3.4 端板性能应符合JC/T 947的规定,材质应采用Q235B,其厚度不得小于表2的规定。桩套箍材质的性能应符合GB/T 700中Q235的规定。
4.1.4 水
混凝土拌合用水的质量应符合JGJ 63的规定。
4.1.5 外加剂
外加剂的质量应符合GB 8076的规定。
4.1.6 掺合料
4.1.6.1 掺合料宜采用硅砂粉、矿渣微粉、粉煤灰或硅灰等,硅砂粉的质量应符合JC/T 950-2005中表1的有关规定,矿渣微粉的质量不低于GB/T 18046-2008表1中S95级的有关规定,粉煤灰的质量不低于GB/T 1596-2005中Ⅱ级F类的有关规定,硅灰的质量应符合GB/T 18736-2002中表1的有关规定。
4.1.6.2 当采用其他品种的掺合料时,应通过试验鉴定,确认符合管桩混凝土质量要求时,方可使用。
4.2 一般要求
4.2.1 预应力钢筋的加工
4.2.1.1 钢筋应清除油污,切断前应保持平直,不应有局部弯曲,切断后端面应平整。同根管桩中钢筋长度的相对差值:长度小于或等于15m时不得大于1.5mm,长度大于15m时不得大于2mm。
4.2.1.2 钢筋墩头部位的强度不得低于该材料抗拉强度的90%。
4.2.2 钢筋骨架
4.2.2.1 预应力钢筋应沿其分布圆周均匀配置,最小配筋率不得低于0.4%,并不得少于6根,间距允许偏差为±5mm。预应力钢筋最小配筋面积应符合表1中的规定。
注:与预应力钢筋最小配筋面积对应的结构配筋见附录B。
4.2.2.2 螺旋筋的直径不应小于表3的规定。管桩两端2000mm范围内螺旋筋的螺距为45mm,其余部分螺旋筋的螺距为80mm。螺距允许偏差为±5mm。
4.2.2.3 钢筋和螺旋筋的焊接点的强度损失不得大于该材料抗拉强度的5%。
4.2.2.4 端部设置锚固筋时,应符合设计图纸的要求。
4.2.3 抗剪性能
管桩的抗剪性能要求及试验方法见附录C。
4.2.4 耐久性
对于有特殊要求及腐蚀、冻融环境下的管桩,应对其原材料、混凝土配合比和生产工艺等相关技术进行控制,并按设计要求对混凝土保护层等采取相应措施。
5 技术要求
5.1 混凝土抗压强度
5.1.1 混凝土质量控制应符合GB 50164的规定。
5.1.2 预应力混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C60,预应力高强混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C80。
5.1.3 预应力钢筋放张时,管桩的混凝土抗压强度不得低于45MPa。
5.1.4 产品出厂时,管桩用混凝土抗压强度不得低于其混凝土设计强度等级值。
5.2 混凝土有效预压应力值
A型、AB型、B型和C型管桩的混凝土有效预压应力值分别为4.0N/mm2、6.0N/mm2、8.0N/mm2和10.0N/mm2,其计算值应在各自规定值的±5%范围内。A型、AB型、B型和C型管桩的抗弯性能指标见表4.
注:管桩混凝土有效预压应力值的计算方法见附录D。
5.3 混凝土保护层
外径300mm管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm,其余规格管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于40mm。
注:用于特殊要求环境下的管桩,保护层厚度应符合相关标准或规程的要求。
5.4 外观质量
外观质量应符合表5的规定。
5.5 尺寸允许偏差
管桩各部位的尺寸允许偏差应符合表6的规定。
5.6 抗弯性能
5.6.1 管桩的抗弯性能指标不得低于表4中的规定。
5.6.2 管桩应按6.4进行抗弯试验,当加载至表4中的抗裂弯矩时,桩身不得出现裂缝。
5.6.3 当加载至表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。
5.6.4 管桩接头处极限弯矩不得低于桩身极限弯矩。
791'>《先张法预应力混凝土管桩》GB 13476-2009附录A
(资料性附录)
非优选系列管桩的基本尺寸和力学性能指标
A.1 除表1中规定的管桩基本规格外,非优选系列管桩的基本尺寸见表A.1。
A.2 非优选系列管桩的力学性能指标见表A.2。
A.3 非优选系列管桩力学性能的试验方法和检验规则应按第6章、第7章、C.2、C.3的规定执行。
附录B
(规范性附录)
管桩的结构配筋
与表1中预应力钢筋最小配筋面积对应的管桩结构配筋见表B.1。
附录C
(规范性附录)
管桩的抗剪性能及其试验方法
C.1 管桩的抗剪性能
C.1.1 管桩的抗剪性能见表C.1。
C.1.2 管桩应按C.2进行抗剪性能试验,当加载至表C.1中的抗裂剪力时,桩身不得出现裂缝。
C.1.3 管桩接头部位不做抗剪性能试验。
C.2 抗剪试验方法
C.2.1 管桩的抗剪试验采用图C.1所示对称加载装置,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)。剪跨b取1.0D,试件悬出长度ι1取(1.25~2.0)D。
1——分配梁支点;
2——分配梁;
3——管桩;
4——支墩;
L——试验用管桩长度;
l1——管桩旋出长度;
b——剪跨。
图C.1 管桩的抗剪试验示意图
C.2.2 加载程序
第一步:按抗裂剪力的20%的级差由零加载至抗裂剪力的80%,每级荷载的持续时间为3min;然后按抗裂剪力的10%的级差继续加载至抗裂剪力的100%。每级荷载的持续时间为3min,观察是否有裂缝出现,测定并记录裂缝宽度。
第二步:如果在抗裂剪力的100%时未出现裂缝,则按抗裂剪力的5%的级差继续加载至裂缝出现。每级荷载的持续时间为3min,测定并记录裂缝宽度。
C.2.3 抗裂剪力计算公式
实测抗裂剪力按式(C.1)计算。
式中:
Q——抗裂剪力,单位为千牛(kN);
Pc——剪跨内产生斜拉裂纹时的荷载,单位为千牛(kN)。
C.2.4 抗裂荷载的确定
当在加载过程中第一次出现裂缝时,应取前一级荷载值作为抗裂荷载实测值;当在规定的荷载持续时间内第一次出现裂缝时,应取本级荷载值与前一级荷载值的平均值作为抗裂荷载实测值;当在规定的荷载持续时间结束后第一次出现裂缝时,应取本级荷载值作为抗裂荷载实测值。
C.3 抗剪性能检验规则
C.3.1 抽样
在外观质量和尺寸允许偏差检验合格的抗剪试验用管桩产品中随机抽取二根进行抗剪性能的检验。
C.3.2 判定规则
若所抽二根全部符合C.1.1的规定,则判抗剪性能合格;若有一根不符合C.1.1条规定,应从同批产品中抽取加倍数量进行复验,复验结果若仍有一根不合格,则判抗剪性能不合格;若所抽二根全部不符合C.1.1的规定,则判抗剪性能不合格。
附录D
(规范性附录)
管桩混凝土有效预压应力值的计算方法
管桩混凝土有效预压应力与混凝土的弹性变形、混凝土的徐变、混凝土的收缩和预应力钢筋的松弛等有关,其计算方法如下。
D.1 预应力放张后预应力钢筋的拉应力σpt(N/mm2)
式中:
σcon——预应力钢筋的初始张拉应力,单位为牛每平方毫米(N/mm2),σcon=0.7ptk;
ptk——预应力钢筋的抗拉强度,单位为牛每平方毫米(N/mm2);
Ap——预应力钢筋的横截面积,单位为平方毫米(mm2);
Ac——管桩混凝土的横截面积,单位为平方毫米(mm2);
n'——预应力钢筋的弹性模量与放张时混凝土的弹性模量之比。
D.2 混凝土的徐变及混凝土的收缩引起的预应力钢筋拉应力损失△σpΨ(N/mm2)
式中:
σcpt——放张后混凝土的预压应力,N/mm2;
n——预应力钢筋的弹性模量与管桩混凝土的弹性模量之比;
Ψ——混凝土的徐变系数,取2.0;
δs——混凝土的收缩率,取1.5×10-4;
Ep——预应力钢筋的弹性模量,N/mm2。
D.3 预应力钢筋因松弛引起的拉应力损失△σr(N/mm2)
式中:
r0——预应力钢筋的松弛系数,取2.5%。
D.4 预应力钢筋的有效拉应力σpe(N/mm2)
D.5 管桩混凝土的有效预压应力σce(N/mm2)
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