预应力高强混凝土管桩承载性能研究现状及前景

文章通过对以往大量有关预应力高强混凝土管桩文献的阅读,表达了PHC管桩的优缺点,从它的水平受力作用、抗震性能、抗弯性能、抗剪性能等几个角度全面描述了其试验研究情况,并且对以后PHC管桩的发展和具体应用提出了新方向和展望.     

PHC管桩拉-剪承载性能数值分析

利用ABAQUS有限元分析软件建立了PHC600 B-130管桩桩身横向受剪数值分析模型,分析了不同轴向拉力对空芯管桩和填芯管桩桩身抗剪承载性能的影响。结果表明,随着轴向拉力的增大,两类管桩桩身的开裂剪力和极限剪力均明显降低,相应的极限位移也有降低,桩身延性下降,填芯混凝土对于管桩桩身抗剪承载力的提高效果显著。基于规范和前人研究成果,结合数值分析数据,提出了考虑轴拉力影响的空芯管桩和填芯管桩的抗剪承载力计算公式。     

预应力混凝土管桩抗弯及抗剪性能试验研究

通过一系列原型试验,对预应力混凝土管桩的抗弯及抗剪性能进行研究。抗弯试验结果显示,试验所采用的预应力混凝土管桩抗弯性能明显优于规范值,在弯矩作用下桩身裂缝分布于跨中约3m范围内。管桩弯曲断裂时呈脆性破坏性状,最大应力处位于跨中纯弯段内,裂缝出现前跨中界面应变基本符合平截面假定,裂缝出现后中性轴上移。桩身破坏后仍具有较高的抗弯承载力,但裂缝出现后桩身刚度明显降低。抗剪试验显示试验桩的抗剪性能优于规范值,断裂处为大致45°的剪切破碎带。抗剪试验中管桩的应力主要集中在剪弯段内,管桩破坏后仍具有较高的抗剪承载力。     

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。     

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。     

管桩水平抗震性能的比较试验研究

通过预制方桩和预应力砼管桩的单桩水平静载对比试验以及管桩桩身的抗剪试验，结合现行国家有关规范和标准，从试验和理论两方面，分析探讨了管桩基础水平承载力和管桩桩身抗剪性能，认为预应力砼管桩在8度设防地区应用是安全可行的，其抗震设计与砼预制方桩或砼灌注桩相比较并没有桩身抗剪弱的问题。根据材料力学的基本原理，推导出了日本管桩桩身抗剪公式的并进行了修正，使其与我国建筑桩基技术规范相一致，便于实际应用。     

复合配筋预应力混凝土管桩受弯与受剪性能试验研究

通过开展2种常用规格的复合配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)的受弯和受剪性能试验,对比2种规格PRC管桩的受力特性和破坏特征,分析非预应力钢筋对结构承载力和破坏过程的影响.受弯试验结果表明:非预应力钢筋的加入改善了预应力混凝土管桩(PHC管桩)的承载性能,其抗裂弯矩和极限弯矩均有显著提高,分别是规范参考值的1.1倍和1...     

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。     

增加非预应力筋的混凝土管桩抗弯抗剪性能研究

预应力混凝土管桩抗压承载力很高,但是抗拔和抗水平承载力不足。当管桩内部的钢筋都为预应力钢筋时,当管桩受拉、钢筋同时达到屈服强度时,很容易发生脆性断裂。通过在管桩内适当增加非预应力钢筋,即可增强管桩的抗弯抗剪性能,为此,分析了增加不同直径的非预应力钢筋对预应力管桩的抗弯抗剪性能影响。通过试验与ANSYS数值模拟方法的对比,结果表明:随着增加非预应力钢筋配筋的增大,开裂弯矩和开裂剪力逐渐减小,极限弯矩逐渐增加。     

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...     

深基坑支护用大直径预应力混凝土管桩抗弯性能试验及应用研究

通过优化非预应力和预应力钢筋的布置,提高桩身混凝土强度等级,改进端板材质、构造等措施,研发出了更高抗弯性能的大直径混合配筋预应力混凝土管桩,适用于对管桩抗弯、抗剪性能要求更高的深基坑工程。而锤击、静压等常规预应力管桩施工工艺在遇到深厚软土层、不均匀风化岩层时容易出现管桩断桩、偏移、噪音大等问题。本文通过工程实践,采用无泥浆护壁、低噪音的大直径随钻跟管桩施工技术,可以有效解决复杂地质情况下预应力管桩施工工艺存在的此类问题。     

预应力混凝土管桩在7度以上抗震设防区的应用研究

通过预制方桩和预应力混凝土管桩的单桩水平静载对比试验以及管桩桩身的抗剪试验,结合现行国家有关规范和标准,探讨了预应力混凝土管桩基础水平承载力和管桩桩身抗剪性能。认为预应力混凝土管桩在7度以上抗震设防地区应用是安全可行的,其抗震设计与混凝土预制方桩或混凝土灌注桩相比,并没有桩身抗剪弱的问题。推导出了日本管桩桩身抗剪公式并进行了修正,使其与我国建筑桩基技术规范相一致,便于实际应用。     

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。     

玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩承载性能试验研究

针对预应力钢筋混凝土管桩（普通管桩）水平承载力不足的问题,开发研制了采用玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩（复合配筋管桩）,进行了复合配筋管桩与普通管桩受弯和受剪性能的对比试验。受弯试验结果表明：GFRP筋的配置较大幅度改善了普通管桩的承载性能;与普通管桩相比,复合配筋管桩的开裂弯矩和极限弯矩均有显著的提高,且其裂缝分布范围小、数量少且长度略短于普通管桩;两种类型桩裂缝出现前跨中截面应变符合平截面假定,破坏时复合配筋管桩受压区混凝土破碎而管桩的预应力筋被拉断。受剪试验结果显示：配置GFRP筋较大幅地改善了普通管桩的受剪性能,其开裂剪力有显著的提高;两种类型桩破坏过程相似,均是支座处先出现裂缝,并沿与桩长方向大致30°夹角方向开展延伸,当延伸至加载点垂直面时,以平行于桩长方向继续扩展,最后形成贯通面。对比试验结果表明,采用玻璃纤维筋与钢筋复合配筋预应力混凝土管桩在受弯和受剪性能方面均有不同程度的提高,可有效解决普通管桩水平承载力不足的问题。     

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.     

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...     

轴压及剪跨比对PHC管桩抗剪承载力影响模拟分析

分析了轴压及剪跨比对预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)抗剪承载力的影响。结果表明,在剪跨比一定情况下,PHC管桩的极限抗剪能力随轴压的增大有所提高,轴压比与管桩的极限抗剪承载能力近似呈线性关系;增大剪跨比,PHC管桩的抗剪承载力明显降低,其破坏形式也随之发生改变。     

蒸压灰砂砖产品性能和砌体力学性能试验研究

通过对灰砂砖性能的检验,着重阐述了蒸压灰砂砖砌体抗压、抗剪性能指标,论述了提高灰砂砖抗剪强度的措施以及减轻灰砂蒸压砖砌体开裂的方法,对制定标准和实际工程应用具有一定的参考价值.     

透水管桩抗弯性能试验研究

透水管桩通过在桩身预留透水孔,联通土体,释放超静孔隙水压力,可加速沉桩过程桩周土的固结,有效减小沉桩挤土效应;但是,预留孔不可避免地会破坏桩身结构的完整性,为了探讨开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响,开展了普通管桩与透水管桩的抗弯试验,记录了各桩的开裂弯矩、破坏弯矩以及不同弯矩作用下的桩身挠度与裂缝宽度,探讨了开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响。研究表明,相对普通管桩,透水管桩跨中挠度更大,开裂弯矩降低,但仍满足规范要求;在相同弯矩作用下,透水管桩裂缝宽度小于普通管桩;在以相同裂缝宽度(1.5mm)作为极限状态判断标准的条件下,透水管桩的破坏弯矩大于普通管桩,透水管桩拥有优于普通管桩的抗弯性能。     

碳纤维片材加固预应力高强混凝土管桩抗剪承载力试验研究

为改善PHC管桩截桩后桩头抗剪承载力不足的情况,分别考虑了内填混凝土芯和外裹碳纤维片材(CFRP)两种加固措施,完成了5个足尺PHC管桩(PHC 400 B 95)试件的抗剪承载力静载试验,获得了试件开裂剪力、极限剪力、破坏形态及桩身应变等数据,分析了不同加固措施对PHC管桩试件抗剪承载性能的增强效果,验证了碳纤维片材加固桩头抗剪承载力公式计算结果的可靠性。研究表明：相比PHC管桩管孔混凝土填芯,外裹碳纤维片材对截桩后桩头抗剪承载力的增强效果更加明显,桩头剪切破坏形态转变为弯曲破坏,改善了桩头延性性能;结合试验数据分析,提出了碳纤维片材加固桩头抗剪承载力公式,其计算结果偏于安全,可用于工程设计。