通过试验得出了C105混凝土100 mm×100 mm×100 mm立方体非标准试件抗压强度换算系数以及C105混凝土的标准方差和强度变异系数。采用理论计算,得到了棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值αc1,并与试验实测平均值进行了比较,验证了理论计算方法的可行性。此外,通过对比分析,探讨了直接外延法和引用公式法两种C105混凝土设计参数计算方法的正确性,研究结果可为C105管桩混凝土的设计和应用提供参考。

通过对传统管桩截面进行凹面化处理,设计了罗马柱式预应力混凝土桩(罗马桩),并采用理论计算、试验验证和数值模拟相结合的方式,探究了罗马桩的抗弯性能。结果表明:同等条件下,罗马桩截面周长更长,可增加桩身与土体的接触面积;利用结构等效法可简化罗马桩截面参数的计算;罗马桩的抗弯性能与传统管桩相当。

介绍了一种新型的先张法预应力混凝土空心支护桩,进行了部分桩型的抗弯性能试验,验证了计算方法的可靠性。工程案例应用表明,该种桩型应用在工程支护领域,特别是河道与湖泊的水系护岸、市政排水和建筑基坑等以挡土、支护为主的围护工程上具有一定的应用前景。

介绍了国内免压蒸PHC管桩生产技术的三种技术路线和日本免压蒸PHC管桩生产技术的发展情况,并对目前国内免压蒸PHC管桩研究工作应深入研究的几个方面进行了讨论。

研究了三种常用减水剂对水泥净浆流动度的影响,通过测定水泥砂浆流动度来初步确定这几种减水剂的减水率,利用微珠和硅灰的充填及滚珠效应来改善C105混凝土的工作性,在免压蒸条件下制作出了C105强度等级的管桩混凝土。此外,还对C105混凝土的离心制度作了研究,讨论了C105混凝土强度的形成机理,提出了无定形二氧化硅的水化特性。

为解决PHC管桩在腐蚀环境中接头的腐蚀问题,对目前PHC管桩快速接头连接件及其应用情况进行了分析研究,并结合PHC管桩接头特性和防腐措施,设计出一种新型PHC管桩单面法兰防腐接头,同时,对其进行了力学性能测试。研究结果表明,PHC管桩单面法兰防腐接头的安装过程和力学性能科学可靠,防腐方案有效可行,且整套PHC管桩单面法兰防腐接头制作简单、成本低。

通过对堆放管桩产品进行受力分析,利用材料力学理论,推导出了管桩产品堆放时的最大弯矩和应力关系式。并以管桩混凝土由弯矩引起的应力应小于等于混凝土轴心抗拉强度标准值作为判据,确定出管桩产品堆放的最大层数,为管桩安全堆放保证管桩产品质量提供了理论依据。

通过对管桩产品两端起吊和两点起吊时的受力状态进行分析,分别推导出了管桩产品两端起吊和两点起吊时的最大弯矩和长度的关系式。并以管桩开裂弯矩检验值作为安全起吊的最大弯矩控制条件,动力系数取1.5倍,分别计算出了管桩产品两端起吊和两点起吊时安全起吊的最大长度,为管桩安全生产保证管桩产品质量提供了理论依据。

为掌握PHC管桩混凝土的耐久性能,对比研究了C80蒸压和免蒸压管桩混凝土及C105蒸压和免蒸压管桩混凝土的抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能及抗冻性能,并对改善C80蒸压管桩混凝土的耐久性能进行了探讨。

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。