考虑剪跨比及截桩填芯影响的PHC管桩抗剪承载力试验研究

多次震后调查表明,预应力混凝土管桩在地震作用下可发生受剪破坏。针对管桩抗剪问题,基于现行管桩图集中标准PHC管桩设计制作24个管桩试件,进行多种剪跨比下的PHC管桩抗剪承载力试验。基于试验结果,经综合考虑剪跨比、箍筋分布、纵筋配筋率、混凝土有效预压应力、混凝土强度等影响因素,提出考虑剪跨比影响的PHC管桩抗剪承载力建议公式,公式计算值与试验值吻合较好,离散性较小。同时,考虑到目前工程上截桩现象十分普遍,特针对工程上截桩及截桩后填芯的情况进行试验研究,就截桩及填芯对管桩抗剪承载力的影响进行分析,并给出计算建议,为工程建设提供参考。     

管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究

进行了填芯混凝土与管桩内壁抗剪试验研究,根据试验结果分析了桩与填芯混凝土在破坏时的形态,破坏时桩身的受力特征和影响管桩承载力的因素,在试验的基础上,结合新老混凝土粘结性能的研究成果,提出了填芯混凝土与管桩内壁间的平均粘结系数的建议值。     

采用CFRP增强PHC管桩截桩端部抗剪承载力的研究

分析了工程截桩现象对管桩截桩端部截面抗剪承载力的影响,提出了在截桩端部围裹粘贴CFRP的增强措施,分析了受围裹约束的管桩混凝土强度的提高机理,给出了适用于工程的抗剪承载力计算公式,并结合常用桩型试算验证了截桩端部抗剪承载力的提高效果。结果表明,对于几种常用规格的PHC管桩,当剪跨比介于1.0~3.0之间时,截桩造成截桩端部抗剪承载力的损失率约在25%~37%之间,应采取专门加固措施,而采用单层CFRP围裹加固后的截桩端部抗剪承载力提高幅度可达到43.4%~100%,加固效果良好。     

预应力混凝土管桩与承台结合部抗剪承载力的试验研究

在地震作用下,预应力混凝土管桩桩顶受到水平剪力作用,而空心管桩的抗剪承载力通常比较弱。常在管桩上部埋入钢筋,浇筑一段混凝土与承台相连,以改善其抗剪性能。在试验的基础上对预应力管桩的抗剪承载力进行了研究,并对填芯混凝土在抗剪承载力中的作用进行了探讨。研究表明,填芯混凝土提高了管桩抗剪承载力,改善了管桩脆性性能。为管桩抗剪承载力计算提供了试验基础及理论依据。     

复合配筋混凝土预制方桩抗剪性能试验研究

创新研发了复合配筋混凝土预制方桩,通过施加预应力提高桩身的抗裂性能,配置非预应力钢筋增强桩身的抗弯承载力和延性,采用实心而非空心截面且合理配置箍筋提高桩身的抗剪性能。对3种常用规格共9根方桩试件进行足尺度抗剪性能试验,对比研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗剪承载力、变形性能及破坏特征等方面的差异。结果表明:施加预应力可显著提高混凝土预制方桩试件斜截面的开裂剪力,限制并延缓桩身裂缝的发展,提高方桩的极限抗剪承载力,降低斜截面抗剪破坏的变形能力;方桩试件的极限抗剪承载力试验值较GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》推荐算式的计算值大50%以上;试件破坏形式有两种:斜截面抗剪破坏和正截面抗弯破坏。因此,此新型预制方桩能够有效解决预应力混凝土管桩水平承载力低、普通混凝土预制方桩抗裂性能差的问题。     

加强型预应力混凝土管桩与桩帽连接处受弯承载力试验研究

桩基础在水平地震力作用下,产生弯矩和剪力在桩头最大,导致承台和桩身连接处过早发生破坏,因此,需要对桩与承台连接处进行加强,通过现场对制作的加强型试件填芯混凝土管桩进行水平往复加载,研究各级荷载作用下其裂缝发展变化,并绘制荷载位移、应变曲线,得出填芯混凝土管桩抗弯承载能力比普通管桩有大幅度提高,加强环劈裂裂缝的扩展使节点处抗弯承载力迅速降低。发生连接处破坏后,填芯部分和加强环仍保证其有较大承载力,而整个加载过程中加强环根部应变较小且阻止了管桩在出现裂缝前其节点处发生破坏。     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

预应力混凝土空心管桩与填芯管桩抗剪承载力的试验研究与计算方法探讨

预应力混凝土管桩在工程中得到了广泛应用.在水平地震作用下,基础桩顶受到剪力作用,空心管桩的抗剪承载力比较弱,通常在管桩上部埋入钢筋,浇注一段混凝土与承台相连,填芯混凝土改善了管桩的抗剪性能.文章通过试验以及理论分析给出了环形截面的抗剪承载力计算公式,为管桩及其他圆形截面的设计计算提供了理论及试验依据.     

劲性填芯PHC管桩与承台连接节点抗弯试验研究

在地震作用下,空心管桩的抗弯承载力通常较弱,工程中常使用填芯PHC管桩改善其抗弯性能,但普通填芯管桩桩身仍存在缺陷,因此提出劲性填芯PHC管桩,对其与承台连接节点受弯特性进行了试验研究,描述了试件的裂缝特征及破坏形态,并分析其在不同荷载下应变曲线的变化及抗弯承载力的大小,研究表明,劲性填芯PHC管桩大幅度提高了管桩抗弯承载力,改善了管桩脆性性能,可应用于实际工程建设中。     

预应力填芯管桩抗弯性能与延性特征的试验

在水平地震作用下,管桩与桩帽接合部要承受较大的弯矩和剪力的作用,现有的管桩标准图均在管桩顶部1m范围内按构造的要求设置填芯混凝土以提高空心管桩的承载能力,改善桩端延性,但目前对填芯混凝土管桩承载力和延性的了解甚少。通过对两组试件在低周反复荷载作用下的试验,研究填芯桩与非填芯桩的抗弯性能和延性特征。试验表明,填芯管桩的截面延性系数和抗弯承载能力均较非填芯管桩截面有较大的提高。     

PHC管桩填芯混凝土抗拔特性现场试验研究

针对合肥地区实际工程,进行PHC管桩填芯混凝土抗拔特性的现场试验研究,得出PHC管桩的填芯混凝土深度大于或等于3倍桩径时,填芯混凝土与管桩内壁间相对位移较小,二者协同受力性能较好,综合经济性与安全性考虑。文章建议PHC管桩的填芯混凝土填芯深度最优值为3.0D,填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度可取0.382N/mm~2。     

配置BFRP筋复合配筋PHC管桩受弯和受剪性能试验研究

为解决预应力混凝土(PHC)管桩水平承载力不足的技术难题,开展了配置玄武岩纤维(BFRP)筋复合配筋PHC管桩(PRC-B管桩)和配置普通钢筋的复合配筋PHC管桩(PRC管桩)受弯、受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：BFRP筋的配置改善了PHC管桩的承载性能;与PHC管桩相比,PRC-B管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,且弹性变形更小、中性轴高度更低、裂缝分布范围更短且数量更少;两种类型桩的跨中截面应变符合平截面假定,破坏时PRC-B管桩受拉区裂缝宽度超限同时受压区混凝土开裂,而PRC管桩仅受拉区裂缝宽度超限。受剪试验结果显示：配置BFRP筋较大幅度提高了PHC管桩的受剪性能,其抗裂剪力和极限剪力分别有不同程度的提高;两种类型桩破坏过程类似,均是在剪弯段先出现两条对称的斜裂缝,逐步发展至中性轴高度处,以平行于桩长方向继续发展贯通形成主贯通面,最后因主裂缝宽度超限而破坏。所提出的配置BFRP筋复合配筋预应力混凝土管桩的受弯承载力计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。对比试验结果表明,BFRP筋可以替代普通钢筋改善PHC管桩的承载性能。     

预应力混凝土管桩斜截面抗剪承载力试验研究

预应力混凝土管桩的斜截面抗剪承载力是其主要承载指标,但是由于相关研究成果较少,国内常引用日本的标准公式,难以精确地评价其性能,而且对管桩斜截面抗震性能未见报道。现分析管桩抗剪承载力的影响因素,对调整配置参数的专用试件做抗剪试验,全过程揭示了管桩的抗剪破坏形态。试验表明,管桩箍筋配筋率、混凝土强度、有效预压应力是影响其斜截面抗剪强度的主要因素,在土质地基中正常受力状态的管桩均为受弯破坏,提出了不同条件下的管桩抗剪承载力的计算方法,并提出了管桩抗震验算的综合修正公式。     

嵌入式碳纤维片材抗剪加固钢筋混凝土T型梁的性能

通过试验研究介绍采用碳纤维片材嵌入式技术抗剪加固钢筋混凝土T型梁的效果。试验考虑了嵌入片材的3种角度(45°,60°和90°)以及3个不同的碳纤维片材用量。嵌入式加固梁的配箍率为0·10%。片材最高用量按照对比梁中钢筋配箍率为0·28%时所能够承担的最大荷载进行设计。结果表明:斜片材的效果优于竖直片材的效果;片材用量的增加导致梁的抗剪承载力增加;片材对梁抗剪能力的贡献受到混凝土抗拉强度的限制;梁的破坏模式受片材加固量的影响。对于每一种片材加固量,同时根据外贴碳纤维布技术,对相同构件采用连续U型碳纤维布箍加固后进行试验,对比了两种碳纤维材料加固技术的效果。结果表明:嵌入式加固技术更有效,不仅提高了梁的抗剪能力,同时,碳纤维材料的抗拉强度得到更充分的发挥。除了碳纤维片材用量最高的梁以外,采用嵌入式加固梁在破坏时的变形方面比外贴加固技术更有效。ACI和FIB的分析公式中预测的外贴加固对抗剪加固体系的贡献比相应的试验值更大,根据Nanni等人的公式可知,嵌入式加固技术使得碳纤维片材的贡献大约达到试验值的61%。     

剪力键连接新旧混凝土黏结性能研究

采用剪力键连接新旧混凝土,增强新旧混凝土结合面的抗剪能力,对5组共15个新旧混凝土结合试件进行了抗剪试验,研究不同剪力键连接形式对新旧混凝土抗剪性能的影响。试验结果表明,增设剪力键可以大幅提高试件混凝土新旧界面的共同作用,增加剪力键的锚栓数量是提高承载力的主要因素,而剪力键的加固总长度和剪力键形式对试件承载力的影响次之。     

碳纤维(加锚)加固混凝土梁抗剪试验研究

本文吸收了国内外碳纤维加固已有的研究成果,针对碳纤维片材抗剪加固时端部常出现的剥离破坏,提出了一种新的锚固形式,并且进行了试验研究.试验表明,采用此锚固形式可以有效的防止碳纤维片材端部的剥离破坏,大大提高混凝土梁的抗剪承载力.     

复合配筋预制混凝土管桩的抗弯抗剪性能试验研究

为进一步推广先张法预应力离心混凝土钢绞线桩(PSC桩)在高烈度抗震区的应用,在PSC桩中加入与钢绞线相同数量的螺纹钢筋,研发了先张法预应力离心混凝土复合配筋钢绞线桩(PSRC桩),并对3种规格共12根管桩试件进行了足尺抗弯及抗剪性能试验,对比分析了PSC桩和PSRC桩在抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及裂缝分布等方面的异同。试验结果表明:非预应力钢筋的配置对管桩抗裂性能影响不大,但可以提高管桩的抗弯和抗剪性能;PSRC桩的开裂弯矩和开裂剪力与PSC桩相近,但极限弯矩和极限剪力则分别提高了约55%和20%;与PSC桩相比,PSRC桩破坏时桩身裂缝数量较多,分布范围较广,但最大裂缝宽度较小。     

预应力混凝土管桩抗拉结构性能研究

通过对PHC400-A型和PHC500-A型预应力混凝土管桩现场抗拔静载试验和室内足尺寸试验,研究端板、墩头、焊缝及桩身的抗拔性能、破坏形式和薄弱部位。两种试验对比得出上述两种桩型在保证混凝土龄期的情况下,桩身与承台连接安全、桩身结构承载力得到有效发挥时需要2～3m的填芯,并针对天津地质情况指出抗拔静载试验所需要的加载方式。     

预应力高强混凝土管桩（PHC）抗震性能的探讨

基于对桩基的地震震害破坏特点的分析,指出在地震作用下,桩身破坏截面承受与弯矩同量级的剪力值;总结目前预应力高强混凝土管桩（PHC）设计规范、施工阶段存在的问题,指出其在地震作用下存在抗剪承载力不足的安全隐患。在总结国内外有关PHC桩身地震作用下的抗剪设计计算方法的研究的基础上,指出进一步研究的问题和方向。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。