混凝土樁勁芯增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)及仿真分析.pdf

1、混凝土樁在我國(guó)城市新建或擴(kuò)建工程中雖得到較為廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際工程中，時(shí)常會(huì)遇到混凝土樁的樁身存在缺陷、樁長(zhǎng)不足等問題。對(duì)此，本文提出了一種混凝土樁勁芯增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了相應(yīng)的模型試驗(yàn)及仿真分析，得到了以下研究成果：
　?。?）設(shè)計(jì)了一種混凝土樁勁芯增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)該結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)及受力機(jī)理進(jìn)行分析。
　?。?）基于所設(shè)計(jì)的混凝土樁勁芯增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究確定了試驗(yàn)的測(cè)試內(nèi)容、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)過程。同時(shí)也開展了

2、樁周土體的性能試驗(yàn)。
　?。?）通過室內(nèi)模型試驗(yàn)，對(duì)既有樁模型、勁芯增長(zhǎng)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(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在豎向荷載作用下，勁芯增長(zhǎng)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(zhǎng)的增大而增大；勁芯增長(zhǎng)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(dān)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(zhǎng)樁的橫

3、向承載能力較既有非增長(zhǎng)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(dāng)增長(zhǎng)值超過一定范圍時(shí)，下部土體易擠壓變形出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)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(yàn)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(yīng)力云圖，并對(duì)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(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明：勁芯增長(zhǎng)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(dāng)樁體增長(zhǎng)值超過一定范圍時(shí)，對(duì)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(shí)，勁芯增長(zhǎng)樁的被動(dòng)區(qū)土體在樁端和變截面處應(yīng)力較為集中，在增長(zhǎng)段擴(kuò)散明顯，能產(chǎn)生較強(qiáng)的抗傾覆力矩，增強(qiáng)了錨固效果，發(fā)揮了承載性能。
　?。?）將室內(nèi)模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出兩者的數(shù)據(jù)基本吻合，驗(yàn)證了模型試驗(yàn)結(jié)果的正確性，同時(shí)根據(jù)上述成果得到了結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)