預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接頭抗彎承載力試驗

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1、第25卷2011年10月江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)JOURNALOFJIANGSUUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOIDGYV01．25OcI．201l預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接頭抗彎承載力試驗黃廣龍1，顏榮華t，周文苑1，陳巧2(1．南京工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，江蘇南京210009)(2．江蘇建華管樁有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212413)摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁大量用于樁基工程，其連接通常采用端板焊接方式，接頭的抗彎性能能否滿足樁身承栽要求是關(guān)鍵問題．通過對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁焊接接頭的抗彎承載力試驗，研究其在彎矩作用下樁身變形及破壞特征，分析接頭破壞的原因．

2、試驗表明：加裁后端板與混凝土連接處開裂、主筋鐓頭斷裂，受彎作用下接頭具有脆性破壞的性質(zhì)，常規(guī)焊接接頭抗彎性能難以達到樁身強度要求．預(yù)應(yīng)力混凝土管樁須在接頭處采取加強措施，以滿足水平承栽務(wù)件下對管樁強度的要求．關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；焊接接頭；抗彎性能：試驗研究中圖分類號：TU378文獻標志碼：A預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有質(zhì)量可靠、施工速度快、造價較低、工期短且環(huán)保等優(yōu)點，成為樁基礎(chǔ)的主要形式之一，近年來在深基坑支護工程中得到推廣使用【ll，針對預(yù)應(yīng)力混凝土支護樁的應(yīng)用編制了相應(yīng)的規(guī)程和圖集12-3]．由于基坑工程中管樁主要承受水平荷載，接頭的抗彎承載力能否滿足設(shè)計要

3、求是設(shè)計人員必須考慮的問題．已有很多專家認識到焊接接頭的存在的問題，文獻【4】統(tǒng)計了斷裂的55根預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，其中斷裂在焊接頭的共39根，占70．9％，說明焊接頭的隱患不容忽視，并提出加強焊接接頭的一些具體工程措施．文獻【5]研究了管樁水平斷裂問題，文獻[6]通過應(yīng)力波在預(yù)制管樁接頭處傳播性能的研究，分析利用反射波信號綜合反映接頭處端頭板接觸面的接觸情況和焊縫的焊接質(zhì)量．預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接頭處材料的物理力學(xué)性質(zhì)差別大，在水平荷載作用下受力比較復(fù)雜，對其抗彎性能的試驗研究也相對較少lT-S1．為研究水平承載作用下預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接頭抗彎性能，對3根預(yù)應(yīng)力混凝土

4、管樁接頭抗彎承載力進行試驗，研究其在彎矩作用下樁身變形及破壞特征，分析接頭破壞的原因．1試驗方案設(shè)計1．1試件介紹本次試驗選用外徑500mm，內(nèi)徑300mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁試件3根，樁長均為10m．將3根完整的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁試件從跨中部位斷開，端頭兩兩對焊，做成3根接頭構(gòu)件，此時加荷區(qū)在原管樁端頭，該部分基本完好無損．試件具體參數(shù)見表1．表中極限彎矩理論值別按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)c耳汁算．1．2試驗方法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁接頭抗彎試驗參照《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》試驗標準，采用簡支梁對稱加載17l，如圖1所示，其中，a=0．5m，L

5、=10m．垂直向下加載時，采用如下彎矩計算公式嗍表l試驗樁參數(shù)表收稿日期：20“—08—15基金項目：江蘇省基礎(chǔ)研究計劃(自然科學(xué)基金)資助項目(BK2009732)作者簡介：黃廣龍(1967-)．男。安徽廣德人，博士，教授．研究方向為巖土工程方面的教學(xué)與科研．E—mail：glhuan96710@163．toni“蘇科技★々{m(自#科學(xué)m31=}‘}‘一I“盎”^(I)式中，M為抗彎彎矩．單位為kN·m；Ⅳ為管樁重量．單位為kN；L為管樁長度．單他為m；P為豎向荷駐(垂直加鼗應(yīng)考慮加載設(shè)薪的盈盤【)，單位為kN根據(jù)式(I)，由抗裂彎矩及極限彎矩理論值反算，則

6、可得到加載荷載P根據(jù)計算結(jié)果，采用如下加載方式進行接頭抗彎試驗：1)接開裂彎矩的20％的級差由0加載至開裂彎矩的80％，每級菏載的持續(xù)時間為3rain；然后按開裂夸矩的10％的級差繼續(xù)加載至開裂彎矩的100％．每級荷載的持續(xù)時問為3min，觀察是否右裂縫出現(xiàn)，測定井記錄裂縫寬度2)如果加載至開裂彎矩的100％時未出現(xiàn)裂縫，則按開裂彎矩的5％的級差繼續(xù)加載至裂縫出現(xiàn)每級荷載的持續(xù)時問為3mill，測定并記錄裂縫寬度3)按極限彎矩的5％的級差繼續(xù)加載至檻跟狀態(tài)．每級荷載的持續(xù)時間為3min，觀察并記錄各項讀數(shù)，■。，‘5、f7，，】374一‘：一二‘、2．n2L?0

7、M一¨，～Ij“一，。l—ip*，2--镕∞＆i目；3．日老＆i＆．}-女m；5--#l喙．o一#t*日2H^目：，·廿R*女自*女^；8-．Tj*∞激目1抗膏試冀}童田1．3澍試內(nèi)窖1．31撓度測量由于管樁長達10m．為了求得管樁的真正撓度^至少需要布置7個位移計在圈2所不的A，B，c，D．E．F，G7個點上布置位移計1．32應(yīng)變測量為測試預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)變分布情況，需在跨中截面從上到下依次均勻布置應(yīng)變片南于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁材牽}的非彈性性質(zhì)．樁截面的應(yīng)力分布往往不理則為了求得拔面上應(yīng)力分布規(guī)律和確定巾和軸的位置．沿截面高度布置7個測點另外．可能端扳或焊縫處

8、較為薄落，為弄清其受力狀