港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程JTS-T+167-17-2020.docx

中华人民共和国行业标准港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程JTSZT167172020主编单位：浙江省交通规划设计研究院有限公司批准部门：中华人民共和国交通运输部施行日期:20行年期月1日交通运输部关于发布港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程的公告2020年第85号E港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程为水运工程建设推荐性行业标准,标准代码为JTS/T16717-2020,自2020年12月1日起施行，由交通运输部水运局负贡管理和解择，共文本可在交通运输部政府冏站“水运工程行业标准”专栏(sypor1.a1.SybZ)下载特此公告。中华人民共和国文通运部2020年10月30日制定说明地着我国港口工程建设的快速发展，工程设计、施工和使用环境对后张法预应力混凝土管桩提出了更高的要求。近年来，行业内有关单位结合工程建设需要，运用新技术、新工艺研发了后张法预应力混凝土长管节管桩，此类管桩较常规混凝土管桩的单管节长度更长、物理和力学性能指标更加优越、施工期抗锤击性能更优、使用期抗腐蚀性能更强，在港口工程建设中取得了较好的应用。为统一后张法预应力混凝土长管节管机设计和施工技术要求，保障工程质量和安全，交通运输部水运局组织有关单位，经深入调杳研究和分析论证，系统总结近十年来长管节管桩应用经验，广泛征求有关单位和专家意见，经反亚修改完善，制定了4港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程O本规程共分7章4个附录，并附条文说明，主要包括长管节管桩设计、制作、拼接、吊运、堆存、装运和沉桩等技术内容。本规程的主编总位为浙江省交通规划设计研究院有限公司，参编堆位为宁波交通工程建设集团有限公司、浙江省交通建设工程管理中心、宇波航通预制构件工程有限公司、上海易工工程技术服务有限公司、中交四航工程研究院有限公司。本规程编写人员分工如下：1总则：沈坚应永良2术语：何晓宇金例均3氏管行管桩设计：何晓宇应永良沈坚徐小梅4长管节制作：陈学国史美胭叶先光张盛创5氏管节管桩拼接：应永良李大闰樊金光陈妙初赵殿脂6长管节管桩吊运、堆存和装运：徐小梅马超应志峰刘洪义吴捷安7长管节管桩沉桩：金国强吴显华陈晓峰张铭强附录A:何晓宇徐小梅朱海敏桑登峰附录B:何晓宇徐小梅陈晓峰附录C:徐小梅金国强张铭强附录D:徐小梅史美鹏本规程于2019年11月23日通过部审，2020年10月30日发布，自2020年12月1日起施行。本规程由交通运输部水运局负贡管理和解祥。各单位在执行过程中发现的问题和意见，请及时函告交通运输部水运同（地址：北京市建国门内大街11号，交通运输部水运局技术管理处，邮政编码：100736）和本规程管理组（地址：浙汀.省杭州市西湖区余杭塘路928号，浙江省交通规划设计研究院有限公司，邮政编码：310013）,以便修订时参考。1总则(1)2术语3¼WWMW(3)3.1 一般规定(3)3.2 计算(3)33构造(8)4长”制作(IO)4.1原材料(10)混凝土.成型与养护4.5起吊、堆存和运输1/.)-J-1124.6质量检验.5长野方柢拼接5.15.25.35.45.55.6钢绞线.锚具与夹具黏结剂.拼接与张拉压浆与放张质量检验66.1 场内吊运6.2 场内堆存6.3 装运7 *WW5Ett1415)17)9)19)20)ZfxZt/k('1(fk7.17.2737.4一般规定吊桩.沉桩工艺质量控制)2020/I*/VPWRAA.1长管节管桩标记(203(22A.2长管节管Iffia合(22)A3长管节管桩材料、型号及技术性能表(22)酎录B抗寿能力及扼I1.性能曲线(25)酎录C或储剂正拉IS结31度试!昉法(33)附录D本视碗询期(36)引用就名录(37)枷说明本规程主编单位、参W位、主要起草人、主要审查人、总校人A和*三1.f1.人员名单(38)条文说明(41)3.2.2长管节管桩在吊装阶段应进行抗裂验算。其截面边缘的混凝十.法向拉应力应满足式(3.2.2-1),法向压应力应满足式2.2-2)要求。(3.2.2-1)(3.2.2-2)-V-M式中M吊装阶段的弯矩设计曲Nmm),取正值；W按照混凝土弹性模量换算的截面弹性抵抗矩(InmV。m一长管节管桩混凝土有效预压应力标准值(/皿);Y荆立区混凝土塑性影响系数：fi一一长管节管桩混凝上在吊装阶段轴心抗拉强度标准值(N(11112),取正值:fi长管节管桩混凝土在吊装阶段轴心抗压强度标准值(NmW),取正值.3.2.3锤击沉桩阶段验算应符合下列规定。3.2.3.1 长管节管桩进行锤击沉班拉应力验算时，应满足下式要求：(3.2.3-1)式中y锤击拉应力分项系数，取1.15;。锤击沉桩拉应力标准值(Nmm2).根据锤能、锤击速度大小、桩垫软硬程度、桩长、桩靴形式和地质条件等综合确定，可取8.ONfmm2I1.ONfmnR带有较长钢管桩的组合桩应取较大值：f一长管节管桩混凝土轴心抗拉强度设计值(N/n蜡)；。长管节管桩混凝土有效预压应力标准值(N2);Ym-混凝土预应力分项系数，取1.0。323.2长管节管桩进行锤击沉桩压应力验算时，放满足下式要求：%W于(3.2.3-2)式中YP锤击压应力分项系数，取1.1;“Oo锤击沉桩压应力标准值(Nmm根据桩端支撑性质、桩截面大小、桩长、选用的桩锤锤击能量和地质条件等综合确定，可取25.OV'"*'30.0N11mz;f长管节管桩混凝土轴心抗压强度设计值(Nmm2);。m长管节管桩混凝土有效预压应力标准值式/加行：Ym一混凝土预应力分项系数，取1.0。3.2.4 使用阶段验兑应符合下列规定。3.2.5 .1氏管节管桩应按照正常使用极限状态效应组合对截面进行抗裂验算。截面边缘压应力应按式2.4T)计算，截面边缘拉应力应按式(3.2.4-2)计算。.号+港(3.2.4-D,三"4(3.2.4-2)式中。一一截面边缘压应力(MmN),计算结果为负值时，代表截面边缘无压应力，可取0；N使用阶段的轴力设计值(N),以压力为正，拉力为负；A长管节管桩换算截面面积(mn/).M一使用阶段的弯矩设计值(N11m),取正值：W一按照混凝土弹性模量换兑的威面弹性抵抗矩(mn?):。，一截面边缘拉应力(NmmZ).计算结果为负值时，代表截面边缘无拉应力，可取0。3.2.4.2对于裂缝控制等级为一级的长管节管桩截面边缘拉应力在作用的标准组合下和裂缝控制等级为二级的长管节管桩截面边缘拉应力在作用的准永久组合下应满足下式要求：o10n(3.2.4-3)式中ot俄面边缘拉应力(Nmm2);长管节管桩混凝土有效预压应力标准值(N11112).3.2.4.3对于裂缝控制等级为二级的长管节管桩截面边缘拉应力在作用的标准组合下应满足下式要求：,<0m+yf(3.2.4-4)式中。，截面边缘拉应力(Nmm2);。长管节管桩混凝土有效预压应力标准值(Nr11f);a混凝土拉应力限制系数：y受拉区混凝土鳖性影响系数：fi长管节管桩混凝土轴心抗拉强度标准值(N/W),3.2.4.4使用阶段长管节管桩截面应按照承效能力极限状态作用效应组合进行验算。3.2.4.5轴心受拉长管节管桩应满足下列公式要求：NN(3.2.4-5)N=f.p(3.2.4-6)式中N-使用阶段的轴力设计值(N);N-长管节管桩截面轴心抗拉承载力设计值(N);f-钢绞线抗拉强度设计值(N/mN)；Ao-钢绞级截面面积3.2.4.6轴心受压长管节管桩应满足下列公式要求：N<N(3.2.4-7)N=0.9f,A+(f-,)Ap(3.2.4-8)式中N-使用阶段的轴力设计值(期；轴心受压稔定系数，应符合现行行业标准打K运工程混凝十.结构设计规范Ba(JIS151)的有关规定：N不考虑轴心受压稳定系数时的长管节管桩截面轴心抗压承载力设计值(N);f一长管节管桩混凝土轴心抗压强度设计值(Nmm2);A长管节管桩截面面积GUR)；f钢绞线抗压强度设计值(Nmm2);。一一纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时钢绞线拉应力(N/顺F);Ap一受压区纵向预应力钢筋的截面面枳(mW),3.2.4.7 CD1200.CD1400系列长管节管桩的截面轴心抗压承载力设计值可参见附录A3.2.4.8 轴力和弯矩共同作用的长管节管桩应满足下列公式要求:z.WW(3.2.4-9)aJND+J)Nin(11)4+*r1.,<1.,Hin(r)2+-(r.)Ain(n,)2=一(3.2.4-10)N2ifA3+(2f.3-n)A。时：(3.2.4-11)(3.2.4-12)(3.2.4-13)(3.2.4-14)a=4'aJA+/.+15fA-1.54ra1=1-1.5aN>2aiA3+(2f3-)A,时：-a1Z4+a,=O式中n截面偏心距增大系数，应符合现行行业标准6水运工程混凝土结构设计规范(J1.S151)的有关规定：M使用阶段的弯矩设计值(N11m):M指定轴力下截面抗弯承载力设计值(Nnun)：CD1200.CD1400系列长管节管桩截面抗弯承载力设计值可参见附录B:a1长管节管桩混凝土矩形应力图应力与混凝土轴心抗压强度设计值之比，Cso时a1=0.94;t-长管节管桩混凝土轴心抗压强度设计值(N/mn刃；A长管节管桩截面面积仙D2)：D长管节管桩环形截面外直径(ran)：d长管节管桩环形截面内直径(1111Ma长管节管桩受拉区面枳马全截面面秋之比：f-一钢绞线抗压强度设计值(Nmnj);Ap钢绞线截面面枳(mm2)：dp钢纱线重心所在网的直径(rm);密桩设计f一钢绞线抗拉强度设计值(N/mn】2)；。一纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时钢绞线拉应力(N11112);,纵向受拉钢筋截面面枳与全部纵向钢筋截面面枳的比值，当>23时，取,=0：N使用阶段的轴力设计值(N).3.2.5长管节管桩端部的正截面承载力计算和抗裂验算应考虑钢绞线的应力传递长度对实际懂应力值的影响。预应力值在管桩端部可取。,在距离管桩端部1倍桩径处可取有效预应力隹(，其间可按线性分布取值。3. 2.6张拉控制应力值应符合下列规定3.1.1.1 施加预应力时，混凝土抗压强度不得低于设计强度标准值的75胱结构计算时，不应计入非预应力钢筋的作用3.1.1.2 预应力主筋应采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线的强度指标应符合现行国家标准预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224)的规定。其张拉控制应力值宜满足下式要求：<0.70fm(3.2.6)式中。一一钢绞线张拉控制应力值(Nmm2),考虑例绞线松弛、摩擦阻力等各项预应力损失，可提高005f;f一钢绞线抗拉强度标准值(N/mn?)。1.1 .7预应力损失值应符合下列要求。1.1.1.1 计算结构截面应力和钢绞线控制应力时，钢绞线在施工阶段的预应力损失值宜根据试验确定。无试验资料时可按下式计算：Oi041J+h+T4+5+16(3.2.7-1)式中。1.一一钢绞线在施工阶段总预应力损失值(Nmn?):。一一锚具变形和钢绞线内缩引起的预应力损失值(NmmZ);oq钢绞线与预留孔道壁之间摩阻力引起的预应力损失值(N/mn?):oj拼接缝黏结剂弹性压缩变形引起的预应力损失值(NmW);。14钢绞线应力松弛引起的预应力损失值(Nm2);Os混凝土收缩徐变引起的预应力损失值(NyW);O16分批张拉钢绞线时，后批张拉钢绞线所产生的混凝土弹性压缩变形对先批张拉钢绞线所引起的预应力损失值(N11.1.P)1.2 0、(加sO3、014,O13各项预应力损失值应按现行行业标准g水运工程混凝土结构设计规范(JTS151)有关规定计算。3.2,7.3计算。g分批张拉钢绞线时，累计到j批次张拉钢绞线所产生的混凝土弹性压缩变形对之前i批次张拉钢线线所引起的预应力损失值，可按下式计算：OIJiJE，11(j=1.,2,n)(3.2.7-2)循环次数来确定，并用符号“F'表示。本条规定抗寂离子渗透性以电通量指标来快速测定，长管节混凝上电通量指标按照国家标准S普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB.T500822009）中的7.2条"包瓯法”进行。以上规定基于长管节管桩耐久性和抗冻研究试验或检测经验得出，研究中发现长管节管桩切割的混凝土抗冻性、抗氯离子渗透性均能达到较高的水平.4.4成型与养护4.4.5规定布料连续一次完成，可以使整个长管节断面混凝土均质，避免混凝土分层，混凝十.密实性好。446长管节成型采用离心工艺制作而成，离心速度主要控制指标为离心加速度，低速为1.g2g'时间2min3min,中速为5g12g、时间4min6min,高速为38g40g,时间I4min18min,其中g表示重力加速度，单位为nVs%4.6 质量检验4.6.2 3组混凝土留取样所测定的强度值分别用于确定管节脱模时间（不小于设计强度标准值的70%）、确定管桩执接时间（达到设计要求）、评定混凝土强度（达到混凝土设计强度标准值）°46.3、4.6.4长管节外壁面裂缝对桩的耐久性影响较大，故规定长管节外表面严禁出现裂缝“内量面裂缝为收缩裂缝，管桩内壁一般处F封闭环境，对耐久性影响较小，因此允许出现一定裂缱。4.6.5 管壁端面平整度是影响K管节管班拼接J页量的重要因素，实践证明,采用双层端模等先进工艺后，管壁端面平整度明显提高，目前可做到6/300,本规程的管壁端面平整度定为8/200,5长管节管桩拼接仅1铜依线4.6.6 如采用电弧或乙烘一氧气切割剂纹线，在高温下将使钢绞线的抗拉强度降低.故作此规定。5.2 错具与夹具5.2.2切割块是在长管节管桩张拉过程中，设置于管桩端部与箱具之间的过渡块，一方面是替代锚垫块，另一方面是为能在孔道内灌浆,在灌浆体达到规定强度后，能在不损坏锚夹具的情况下将钢绞线割断.5.4拼接与张拉5.4.5.4长管节管桩为对称截面构件.采用时称张拉能减少构件偏心受压.本款规定了2次张拉，在第1次张拉时给长管节管桩较小的预压应力，使长管节间的黏结剂填充至长管节端面凸凹不平处,待黏结剂强度达到规定强度后，再进行第2次张拉至设计控制值，此时，长管节管桩受力较均匀,能够承受该预压应力5.4.6 钢绞线张拉时，一般先张至初应力后，再分级张拉并测量其伸长值，而测量的伸K值并不包括从零张拉到初应力时的伸长值.因此，在确定实际伸长值时,除测趾的伸长值外.还需计入初应力时的伸长值,以便与理论伸长值相对应，由于钢绞线初始状态松紧、弯曲程度不一致，不采用直接测量方法，根据伸长值推算。5.4.7 经计兑和试验可知，分批张拉后，先张拉的钢筋会产生应力损失。长管节管桩年批次的分级张拉力值应该有区别“分批张拉应力损失控制可以按照下面方程求解.式中。，一一第n次张拉控制应力：。一一考虑分批张拉损失后钢筋应力；,一一第j批张拉对第i批钢筋的应力损失影响系数，按照下式给出:(5-2)4一ZEA+EA式中E钢筋弹性模量(NmN);A.一每批张拉钢筋面积(nun2):E混凝土弹性模量(N'mi);A单纯混凝上截面面积(mm2)0长管节管桩每批张拉控制应力参考表5.1和表5.2。表5.11.200nn管径每批张拉控制应力18WK11112钠较线民敢项U落拉批次1234567824蜉批张枝柱刖应力(N,W)1346I37.91333.91325.8I321.H1313.91309.91302½1860S111钢线线比他0.72370.71930.71710.71280.71070.70640.70420.732/批张拉控制应力(Kw3)由&31i50.I21333.91325.81317.813W.91302对应1860、Gn倒依我比假0.73030.72590.72150.71710.71280.70850.70120.740密批张拉控和成力(K.W)1374.7136X3135t1BI1.91331«1321.81313.81302对应1%Ovim掰纹纹比俏0.73910.73210.7280.72150.71710.71070.70640.748每批张拉拉制应力(HW)1387.21374.71362.313501337.91325.81313.81302对应1860Nt浦皎线比值0.74580.73910.73240.72580.71930.71280.70610.7击长管X管桩1知成应力吟加称布E1.对称张拉表5.2140011管径孔每批张拉控制应力13WK,n钢姣极极效JRI1.光拄批次23456I891030每批张拄控制应力(N三1)1379.41370.61361.9135121344.51335.91327.I1318.9)310.41302对应】860MUr钢线规比依0.71160.73690.73220.72750.72290.71820.710.70910.7(M50.7<10每枇张拉控制应力(KW1101.1!92.11380.81369.31357.9I3IA51335.31324.11313.01302对应188N，'IIn钢依浅比依0.7X9D.71860.74240.73620.7¾J00.72390.71790.71190.70590.7续表5.21.>0Nnr2钢线线极数项目殊拉批次123156789IO50每批束拉控制应力(NW)1128.2111X71399.31385.01370.8135aH1342.91329.21315.5)302对应18eWnnIwK找比值0.76790.76000.75230.74160.737(10.72950.72200.7146O.70730.7ftjftt张拉控:W应力(Ni11m,)1451.81434.41417.21100.213S3.Ii：»a«1350.31334.O1317.91302对应1860Mnn'钢丝线比值0.78060.77120.76200.75280.7438O.7：U8O.72600.7172O.70S60.7注IK竹方管桩IEaINHi应力用纹纹对称布置，对称强拉.5.5压浆与放张5.5.1 作为后张自锚的长管节管桩预应力钢绞线，孔道压浆具有通过其凝结后的水泥浆将预应力传递至混凝土结构中的作用，同时防止钢绞线锈蚀。为防止钢绞线的松弛和锈蚀孔道灰浆越早越好。5.5.2 .2真空压浆工艺能够提高压浆体的致密性，减少压浆体的收缩，增强预应力混凝土长管节管桩的耐久性。5.5.7 为保证濯浆体与管节混凝土的黏结强度和浆体与钢绞线的握裹力，故本条做了相关规定。55.11为提高长管节管桩接头部位耐久性，长管节间可用环氧树脂泣盖玻璃纤维布包覆保护。长管节在水下区(泥面以上，水位变动区以下部位)一般用3腑2布进行保护；当由于截枇原因，长管节接头在水位变动区和浪溅区部位时，一般用5脂4布进行保护。6长管节管桩吊运、堆存和装运6.2场内堆存6.2.2 通过计算和现场测试，认为长管节管桩的堆存支垫间距不宜大于4叫否则长管节管桩内壁容易产生细微裂缝。6.2.3 长管节管机场内多层堆存时，考虑到场地内受不均匀沉降影响，堆放层数控制在3层及以下。&3装运6.3.1装驳图即为按打桩顺序将长管节管桩安放至方驳的顺序图7长管节管桩沉桩7.1 一般规定7.1.2 在长管节管桩下桩后，长管节管桩空腔内用有气体、水体或涌入淤泥,在锤击过程中这些介质的压缩会在长管节管桩腔体内产生膨胀压力，从而使桩身混凝土产生切向拉应力，当该拉应力达到某一值后会使桩身产牛.纵向裂缝，当桩顶没入水中时，容易因为水健效应产生纵向裂缝，因此规定长管节管桩沉桩时替打应设置排气孔.7.1.3 因长管节管桩的耐锤由性能校好，工程经验表明，沉桩采用D128型锤1挡或2挡施打，当需贯入较厚硬黏土层或中密砂层时，最大总锤击数一般控制在2000击以内.7.1.4 目前，在大型工程中，采用长桩及大锤型沉桩的情况口益增多，工程中安排试沉桩很有必要，有利于合理选用桩锤系统(包括桩帽、锤垫、桩垫等辅助配件)，通过试打桩，获取最佳的沉桩效果，为后期大规模沉桩，提供合适的沉桩参数7.3沉桩工艺1.1.1 .1替打制作应保证加工质城，主要是指焊缝质嫉.另外当用钢板组合制作替打时，其焊接应力较大，为消除此应力，要求做回火处理，7.3.6 试打桩利用工程班能够降低工程造价，使得试打桩数量得以保证。试打桩一般采用以下2种形式：(1)单一试打桩，目的是验证桩的可打性，并为设计确定桩长提供参考；(2)试打桩加以动测,并进行复打,取野单桩极限承毂力，以提供停锤标准.桩长需要适当加长，以免因受潮位限制无法动测至要求的高程7.3.7 本条是根据沉桩经验来考虑桩的安全,并非以贯入度控制停锤标准。闪为断桩往往就在贯入度很小而维续锤击时发生。Mi化岩地基沉桩的控制贯入度以动测和设计单桩轴向承我力相而应的贯入度作为工程控制贯入度.7.3.8 在已沉放的长管节管桩上系统，容易导致偏位、产生环向裂缝甚至断桩，故作此规定。附录A长管节管桩型号及技术性能表A.1长节管蹴记A.1.1如标记方式CD12(M)-48的管桩表示外直径为1200mm、钢纹线数呈48根的长管节管桩，标记方式CDI40060的管桩表示外直径为EOOmm、钢绞线数量60根的长管节管桩.A.3长传倒施材料、型号及技术性能我A1表A.3.I-3和表A314中，长管节管桩抗弯能力计兑时，抗弯承载力按照行业标准£水运工程混凝土结构设计规范(JTS1512011)526条中相关规定进行，表中1316项是按照纯客情况进行计免的长管节管桩中，钢绞线抗拉强度标准值按1860Nmm2i。附录B抗弯能力及抗裂性能曲线R0.1图R0.IT图RQ.IT中性能曲线尚未考虑偏心作用的影响.