PHC管桩抗震性能试验及数值模拟-论文.pdf

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1、第３４卷第３期桂林理工大学学报Ｖｏｌ３４Ｎｏ３２０１４年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ２０１４文章编号：１６７４－９０５７（２０１４）０３－０４７３－０６ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１４０３０１０ＰＨＣ管桩抗震性能试验及数值模拟戎贤，宋鹏，李艳艳（河北工业大学ａ土木工程学院；ｂ河北省土木工程技术研究中心，天津３００４０１）摘要：对３根ＰＨＣ管

2、桩进行了抗震性能拟静力试验，对其在低周往复荷载作用下的受力状态、破坏机理、恢复力特性进行了分析，得到了添加非预应力筋和剪切端勾型钢纤维对ＰＨＣ管桩抗震性能的影响规律，并采用非线性有限元方法对ＰＨＣ的受弯承载力进行了模拟分析。结果表明，配置一定数量非预应力筋可以改善管桩的抗震性能；而剪切端勾型钢纤维的加入则对其抗震性能影响不大，同时有限元所建立的计算模型是合理可行的，模拟结果与试验结果吻合较好。关键词：预应力高强混凝土管桩；抗震性能；延性；非预应力筋；非线性有限元分析中图分类号：ＴＵ４７３１３；ＴＵ３１１３文献标志码：Ａ预应力高强

3、混凝土管桩基础作为在工程实践为１００ｍｍ，预应力纵筋的直径为９０ｍｍ，混凝土中应用较多的桩基类型，承受上部结构的重力荷强度等级为Ｃ８０，试验设计了１根原型构件Ｐ１、１载并抵抗地震引起的水平方向地震力作用是其主根添加非预应力筋的试件Ｐ２和１根添加剪切端勾要的功能要求。近些年来，国内外的研究重点主型钢纤维的试件Ｐ３。通过３根试件对比分析非预要集中在地震作用下软弱土层中桩基水平方向的应力筋和剪切端勾型钢纤维对管桩抗震的影响，动力反应及承载特性的分析研究上，并且取得了试件具体参数如表１和表２，试验装置见图１。［１－２］不少研究成果。然而，

4、通过分析地震后管桩表１试件设计参数的破坏形态及机理以研究预应力高强混凝土管桩Ｔａｂｌｅ１Ｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎ［３］的抗震性能的工作尚有较大欠缺。因此，进行箍筋间壁厚配筋（预应力钢序号编号预应力混凝土管桩桩身抗震性能的试验研究有着距／ｍｍ／ｍｍ棒或普通钢筋）Ｐ１Ｐ－Ａ－８０８０１００１１ΦＤ十分重要的意义。笔者在试验的基础上，采用非９０Ｐ２Ｐ－Ａ－８０８０１００１１ΦＤｂ线性有限元方法对预应力混凝土管桩的受弯承载９０＋１１Φ１８Ｄ力进行模拟分析，并与预应力混凝土管桩的试验１１Φ９０＋剪Ｐ３Ｐ

5、－Ａ－８０８０１００切端勾型钢纤维结果进行对比，以期能够建立合理可行的有限元模型。表２混凝土和钢筋的实测力学性能Ｔａｂｌｅ２Ｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ１预应力混凝土管桩受弯试验简介ｏｆｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅ预应力钢棒非预应力钢筋１１试验方案设计混凝土（Ｃ８０）ＰＣＢ－１４２０－ＨＲＢ３３５（１８ｍｍ）３５－Ｌ－ＨＧ根据《预应力混凝土管桩技术规程》（ＤＢ２９Ｒｅｌ／ＭＰａＲｍ／ＭＰａＡｇｔ／％ｆｃ／ＭＰａＥｃ／ＭＰａｆｐｔｋ／ＭＰａ－１１０—２０１０）设计了３根５００ｍｍ管径的

6、Ａ型管３４４４５２４０１９０６０４３６×１０４１４２７１［４］桩。试件桩身长度为５ｍ，混凝土管桩壁厚度均收稿日期：２０１３－１０－１１基金项目：河北省建设科技研究计划项目（２０１２２０２７）；河北省高等学校科学技术研究青年基金项目（Ｑ２０１２０８３）作者简介：戎贤（１９６５—），男，博士，教授，研究方向：结构抗震，ｓｏｎｇｐｅｎｇｓｕｃｃｅｓｓ＠１２６ｃｏｍ。引文格式：戎贤，宋鹏，李艳艳．ＰＨＣ管桩抗震性能试验及数值模拟［Ｊ］．桂林理工大学学报，２０１４，３４（３）：４７３－４７８．４７４桂林理工大学学报２０１４年表３

7、各试件主要受力阶段的承载力Ｔａｂｌｅ３Ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｕｎｄｅｒｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ试件开裂荷载／ｋＮ屈服荷载／ｋＮ极限荷载／ｋＮ编号正向反向正向反向正向反向Ｐ１１３２１１３０８１６０４１７８５１８３０２１２５Ｐ２１５６０１３３０２５３０２７７４３３６６３３５４Ｐ３１４６２５１３３７８１９５３２２１５５４２３３９２２５７６８的Ｐ２试件，其主要工况的承载力均有所增大，特图１加载装置示意图别是破坏时的极限荷载明显提高。对比Ｐ１与Ｐ３Ｆｉｇ１Ｔｅｓｔｓｅ

8、ｔｕｐ试件，在预应力高强混凝土管桩中掺入钢纤维的Ｐ３试件，其正向极限荷载较未掺入钢纤维的Ｐ１试１２试验加载方案件增大了２７８％，这表明掺入钢纤维能够提高预采用力－位移混合控制制度进行加载。于竖应力高强混凝土管桩的承载能力。向拉压