混凝土樁勁芯增長結(jié)構(gòu)性能試驗及仿真分析.pdf

1、混凝土樁在我國城市新建或擴建工程中雖得到較為廣泛的應用，但在實際工程中，時常會遇到混凝土樁的樁身存在缺陷、樁長不足等問題。對此，本文提出了一種混凝土樁勁芯增長結(jié)構(gòu)，并進行了相應的模型試驗及仿真分析，得到了以下研究成果：
　?。?）設計了一種混凝土樁勁芯增長結(jié)構(gòu)，對該結(jié)構(gòu)的基本特點及受力機理進行分析。
　?。?）基于所設計的混凝土樁勁芯增長結(jié)構(gòu)特點，設計了室內(nèi)模型試驗，研究確定了試驗的測試內(nèi)容、試驗裝置和試驗過程。同時也開展了

2、樁周土體的性能試驗。
　?。?）通過室內(nèi)模型試驗，對既有樁模型、勁芯增長樁模型和常規(guī)混凝土樁模型的豎向及橫向承載力、樁身軸力、樁側(cè)摩阻力、樁身彎矩進行了研究。結(jié)果表明：在豎向荷載作用下，勁芯增長樁的豎向抗壓極限承載力較既有樁有明顯的提升，且隨著樁長的增大而增大；勁芯增長樁的軸力要比既有樁及常規(guī)混凝土樁小，在荷載傳遞的過程中，樁側(cè)摩阻力和勁芯體以及內(nèi)插鋼管承擔了更多的荷載，減少了結(jié)構(gòu)既有樁部分的內(nèi)力。在橫向荷載作用下，勁芯增長樁的橫

3、向承載能力較既有非增長樁同樣有明顯的提升，但由于自身剛度大，通常因土體發(fā)生破壞而失穩(wěn)，當增長值超過一定范圍時，下部土體易擠壓變形出現(xiàn)松動，導致錨固效果減弱，一定程度的限制了勁芯體與鋼管的性能發(fā)揮。
　?。?）建立了與室內(nèi)模型試驗同參數(shù)的二維有限元仿真分析模型，得到樁體和樁周土體在豎向及橫向荷載作用下的位移云圖和應力云圖，并對結(jié)構(gòu)的豎向及橫向承載力、樁身軸力、樁側(cè)摩阻力以及樁身彎矩進行綜合分析。結(jié)果表明：勁芯增長樁可以更好的發(fā)揮樁土

4、間的摩擦力，若在同樣斷面面積的情況下，其承載性能要優(yōu)于常規(guī)混凝土樁，但當樁體增長值超過一定范圍時，對土體摩阻力的提升效果就變得很微小。在承受樁頂水平荷載作用時，勁芯增長樁的被動區(qū)土體在樁端和變截面處應力較為集中，在增長段擴散明顯，能產(chǎn)生較強的抗傾覆力矩，增強了錨固效果，發(fā)揮了承載性能。
　　（5）將室內(nèi)模型試驗與數(shù)值模擬的結(jié)果進行對比分析，得出兩者的數(shù)據(jù)基本吻合，驗證了模型試驗結(jié)果的正確性，同時根據(jù)上述成果得到了結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設計參數(shù)