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《新型预应力混凝土异型管桩成套技术与工程应用》科研成果公示

《新型预应力混凝土异型管桩成套技术与工程应用》科研成果公示

一、项目名称:新型预应力混凝土异型管桩成套技术与工程应用
二、推荐内容及单位:由宁波市北仑区科技局推荐申报2018年宁波市科技进步奖
三、项目简介:
       先张法预应力混凝土管桩已经广泛应用于各类建设工程。我国是全球生产应用管桩最多的国家,但在工业化生产和实际工程应用中,由于管桩生产和施工工艺要求较高,桩基整体耐久性和抗拔性能有待改善,因此,如何创新桩型、改进桩身连接方式、提高耐久性和承载力一直备受关注。为了适应新型建筑工业化的发展,本项目按照 “耐久、防腐、节能、环保”的理念,开发了一种新型异型管桩,该管桩研发经历了三个阶段:增强型预应力混凝土离心桩、机械连接预应力混凝土竹节桩、螺锁式无端板预应力混凝土异型管桩。主要科技内容及其技术性能指标如下:
      (1)开发了螺锁式无端板预应力混凝土异型管桩及其成套生产工艺:将管桩设计为有纵向和环向肋的凹凸型管桩,取消端板和桩箍套,直接节约钢材95%,使得管桩生产总成本降低10%以上;将张拉螺丝直接固定在主筋镦头处的连接套上,延长了张拉螺丝的使用寿命,开发了外圆扣拉方式的张拉锚固装置,并研制了一套加工内衬板模具的设备。
      (2)发明了系列新型、可靠、施工快速的管桩螺锁式机械连接装置:该接头桩端面螺丝孔的间距误差控制在0.2mm范围内,能保证上下桩的垂直机械连接,保证接头质量,现场接桩速度快;研制了一种新型端面密封材料,对接头具有防腐作用。
      (3)研究了螺锁式异型管桩及机械连接接头耐久性:在相同的腐蚀条件下,普通管桩抗拉承载力下降30%~50%时,螺锁式异型管桩的抗拉承载力下降小于6%;普通管桩抗剪承载力下降30%~43%时,螺锁式异型管桩接头处抗剪承载力下降小于10%。
      (4)研究了螺锁式异型管桩承载性能:与同桩径、桩长的普通管桩相比,螺锁式异型管桩的单桩竖向抗压极限承载力提高10%以上,竖向抗拔极根承载力提高30%~70%。
       本项目已获国家发明专利13项、实用新型专利21项,国家级工法1项,省级工法2项;主编国家行业标准《预应力混凝土异型预制桩技术规程》,审查委员会认为,该规程填补了异型预制桩应用技术行业标准的空白,总体达到了国际先进水平;参编国家标准、省级技术规程、设计图集共10部;发表学术论文10篇。研发的新型预制桩产品被列为全国建设行业以及浙江、江苏、广州等省市的新技术推广项目,2015-2018年,已经在500余个工程中应用,累计使用管桩1200万米,新增销售10.43亿。2016年9月,由王复明院士担任主任的鉴定委员会评价是:“成果总体达到国际先进水平,其中管桩螺锁式机械连接装置达到国际领先水平”。
       项目研发了一种新型预应力混凝土异型管桩,发明了一套管桩机械连接装置,并形成了成套技术,开展了大规模推广应用,取得以下核心创新成果:
       核心技术创新点1:开发了一种带有纵横向肋、无端板的新型预制管桩,并形成了相应的生产工艺,实现了规模化生产。解决了传统先张法预应力管桩制作中存在的不足,取消了端板和桩箍套,提高了管桩耐久性和承载能力。
       支撑材料:国家发明授权专利:ZL201310377929.1、ZL201410542958.3、ZL201410542367.6。国家行业标准《预应力混凝土异型预制桩技术规程(JGJ/T 405-2017)》。
       核心技术创新点2:发明了系列新型、可靠、施工快速的螺锁式机械连接装置。该连接装置主要由大小连接套、插杆、卡片、卡簧、中间螺帽、垫片组成,同时开发一种新型的端面密封材料,对接头具有防腐蚀作用;采用卡扣式机械连接和专用材料密封接桩,解决了普通管桩现场焊接带来的可靠性不足等问题,提高了接桩质量和效率,解决了普通管桩作为抗拔桩的应用限制问题。
       支撑材料:国家发明专利ZL2005100698902.2、ZL200510069873.9、ZL200510069884.7、ZL201310378021.2。国家标准《先张法预应力离心混凝土异型桩(GB 31039-2014)》、浙江省建筑标准设计图集《机械连接先张法预应力混凝土竹节桩(2013 浙G32)》。
       核心技术创新点3: 揭示了软土地区螺锁式异型管桩桩土相互作用机理,提出了螺锁式异型管桩承载力增强系数与竖向承载力计算公式;建立了混凝土强度和桩耐久性之间的相互关系。
       支撑材料:学术论文5篇(见附件论文1,2,5,7,9)。安徽省地方标准《先张法预应力混凝土竹节桩基础技术规程(DB34/T5008-2015)》、河北省工程建设标准《预应力混凝土竹节桩技术规程(DB 13(J)/T203-2016)》。
四、社会效益和间接经济效益
       本项目通过技术创新,已获国家发明专利和实用新型专利共34项,主编国家行业标准1部。从管桩的生产到工程应用,已形成了完整的成套技术标准,主要社会效益和经济效益体现如下:
      (1)扩大管桩的应用范围。2015-2018年,仅浙江和江苏地区,已在500余个工程项目中得到应用,共计使用异型管桩长度约1200万米。
      (2)与普通管桩相比,螺锁式异型管桩可节约直接成本20-30%,每米的综合造价降低约20元以上,以全国年生产3亿米计,可节约成本6亿元以上。
      (3)采用机械式接桩新技术,保证管桩连接的可靠性。解决了普通管桩电焊连接的弊端,减少环境污染,达到节省材料和资源的目的,并能减少施工过程中受到外界因素的影响,更有效的保证施工进度。
      (4)螺锁式异型管桩能有效提高受压和抗拔极限承载力,能降低建设工程的工程造价。同时桩基耐久性的提高,能保证建设工程的使用和可靠性,提高项目的社会效益。

五、主要完成单位
      兆弟集团有限公司
      浙江大学宁波理工学院
      浙江大学
      浙江大学建筑设计研究院有限公司
      浙江省建筑设计研究院
六、主要完成人
      金伟良 周兆弟 谢新宇 齐金良 方鹏飞 干钢 杨学林 肖志斌  周开发 
      周继发  岳增国 王文军 王忠瑾
      公示自即日始10天,凡对上述项目申报省科学技术进步奖有意见者,请及时以书面或口头形式向院总师办反映。
      联系电话:85050022
 

                                                                                                                               浙江省建筑设计研究院
                                                                                                                                 2018年4月20日

 

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