管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究.docx
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管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究
管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究
管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究
第36卷第27期
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86?
2010年9月
山西建筑
SHANXIARCHITE(URE
Sep.2010
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岩土工程?
地基基础?
文章编号:
1009.6825(2010)27—0086—03
管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究*
刘庆斌
摘要:
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.
关键词:
预应力管桩,抗拉承载力,填芯,平均粘结强度
中图分类号:
TU472文献标识码:
A
抗拔桩基础是建(构)筑物基础的一种重要形式,广泛应用于
输电线路基础,高耸构筑物基础,水闸基础及各种下沉式地下室
基础等.常用的抗拔桩形式主要有钻(冲)孔灌注桩,预制方桩和
预应力管桩等.PHC管桩是抗拔桩基础的重要形式之一,使用
PHC管桩作抗拔桩具有比其他桩型更多的优势,文献[1]针对世
博主题馆桩基方案进行经济技术对比,得出PHC管桩具有施工
速度快,单桩价格低,质量稳定,养护时间短,施工方便等诸多优
点,将其用于抗拔桩使用时,在有效预压应力范围内桩身不会出
现裂缝,能较好地发挥桩身强度,提高抗拔承载力,从而大幅度降
低抗拔桩的工程造价.
目前上海市建筑标准设计DBJT08—92—2000先张法预应力混
凝土管桩(图集号:
2000沪G502)是基于管桩的抗压承载力作为
背景制定的,对于抗拔承载力设计,尤其是桩与承台的抗拔性能
没有具体指标,因此需要进一步研究.研究结果可以准确地确定
PHC桩的抗拉承载力,探讨PHC抗拔管桩桩头连接方式,用于指
导PHC管桩设计和施工,具有明显的理论价值和工程实际应用
价值.因此以同济建筑设计研究院最近设计完成的上海世博会主
题馆为工程背景,进行了管桩内壁与填芯混凝土粘结强度试验.
1试验概况
1.1试验设计
试验用的预应力混凝土管桩为建华管桩厂生产的PHC-
AB500(100)型桩,管桩的主要技术指标见表1.
表1预应力管桩技术参数
l外径壁厚预应力混凝土强度混凝土有效抗裂弯矩
主筋等级/MPa预压应力/mPakN?
rll
1.2试件设计
填芯混凝土采用C40微膨胀混凝土,填芯钢筋为6根直径28
的HRB400螺纹钢.试件1管桩长度2m,填芯长度1m;试件2
管桩长度2m,填芯长度1.5m;试件3管桩长度2m,填芯长度
2m.填芯钢筋外露100mill长度加工成螺纹状使之能与螺纹套
筒固定,以便拉伸试验用,加载图见图l.
2试验装置及加载方法
试验在同济大学建工系结构实验室进行,加载设备为yaw-
ilO000j型微机控制电液伺服多功能结构试验机.加载采用分级
加载,填芯试件以200kN开始加载,然后以100kN每级递加,当
填芯钢筋位移急剧增加时认为填芯混凝土与管桩内壁有滑移.
在桩顶布置两个位移计,在填芯钢筋沿高度方向布置应变片以观
测受拉时应力变化情况,应变片布置位置见表2.加载过程中,试
验数据由系统自动连续采集,测得各应变测点及位移计数据,荷
载以及位移数据可通过采集系统直接读出.
J试验机
图1填芯试件加载图
表2测点布置位置表n1m
试件1(1m填芯)试件20.5m填芯)试件3(2m填芯)
150150150
4O04【x】4o0
650650650
9【x】9o0900
11501150
140O1400
1650
1900
3试验数据处理及结果分析
3.1试验结果
试件1,2,3都没有出现填芯混凝土从管桩内部拔出的现象,
各个试件的结果数据见表3.与表4中的理论计算值相比,填芯
试件的破坏值较高,且填芯长度越长,极限破坏值越高.
表3试件的试验结果
试件编号破坏荷载/kN破坏位置
在桩身中段出现裂缝,破坏形态为填芯混试件1(填芯1
1711)1283凝土底部处断裂
在桩身中段出现裂缝,破坏形态为填芯混试件2(填芯1.
5m)1380凝土底部处断裂
在底部锚筋处出现裂缝,破坏形态为底部试件3(填芯2
m)1317套箍与桩身混凝土脱开
3.2填芯段混凝土受力分析
收稿日期:
2010—05.28*:
上海市科学技术委员会"世博会主题馆新技术集成运用研究"资助项目(项目编号:
07d扣58O1)
作者简介:
刘庆斌(1983一),男,同济大学地下建筑与工程系硕士研究生,上海200092
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o荤背刘庆斌:
管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究?
87?
本次试验为了观测填芯钢筋的受力情况,在填芯钢筋处布置
了应变片.根据试验数据处理结果(见图2~图4),随着荷载的
增加,填芯钢筋对填芯混凝土的拉力由填芯混凝土顶部逐渐向底
部扩展,随着轴向拉力的增大,剪应力大小沿填芯混凝土底部急
剧增大,而埋入深度较浅处变化不大,因此填芯长度越长,平均粘
结强度越低.同时根据力与位移曲线可以看出,曲线缓慢上升,说
明管桩破坏时填芯混凝土与管桩内壁粘结完好,没有出现滑移.
表4理论计算值
开裂拉应力缸?
n'an一2I轴拉状态下开裂荷载/kNI极限抗拉承载力理论值N/kN
8.41I1089l1278
1600
1400
1200
宝1000
800
髫600
400
2o0
150400650
测点位置/rrm
图2试件1各测点在各级荷载下应变图
1600
1400
1200
宝1000
800
600
400
200
测点位置/rrrn
图3试件2各测点在各级荷载下应变图
3.3填芯混凝土与管桩内壁的粘结
由文献[1儿4][5]新老混凝土粘结强度试验和理论分析表
明,在工程应用中,填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度采用平均
剪应力函数;代替r(.,.77)更为简便,;假定仅和混凝土的抗拉
强度有关,即:
;=K1
其中,K为粘结界面粗糙系数;;为平均粘结强度.
0
×
(1)
测点位置/rtm
图4试件3各测点在各级荷载下应变图
填芯混凝土在轴拔状态下,其与管桩内壁的粘结应力分布按
一
维问题进行考虑,且假定接触面z处的粘结强度只是和z的
函数,即为,),那么:
rL
粘结力:
=rrdlf(,z)dz
(2)
其中,L为填芯混凝土的填芯长度;为填芯混凝土和管桩
混凝土抗拉强度较小值;d为填芯混凝土外径.
当用平均剪应力代入式
(2)得:
粘结力:
Ntu=K17rdLft(3)
可知,KI=N/rtdLft(4)
对于K,文献[1]建议取值为0.52,文献[4][5]在试验和理
论分析的基础上进一步提出KI=0.45~0.56,文献[3]进一步指
出,若填芯混凝土选用微膨胀混凝土,则K可以适当放大,其原
因为早期界面粘结强度的增长与膨胀剂产生的膨胀效应不同步,
随着界面粘结强度的增长与膨胀剂产生的膨胀效应基本保持同
步,同时由于膨胀剂的膨胀效应抵消了水泥水化过程中的干缩效
应,从而使过渡层的结构较密实,所以粘结强度较高.根据第三
组填芯试件的试验结果,三个试件填芯钢筋都没有滑移,反算可
知,K≥
/~dLf,是反映接触面粘结粗糙系数K1的.根据试验结果可
知填芯混凝土与管桩内壁间的粘结极限承载力已超过管桩桩身
的抗拉极限承载力.
表5本文与文献【2]【8]的试验结果对比表
试验编号试件编号/kNf,/N?
mm一L/mmd/mmNt"/TtdLft破坏形态
试件l12831.71lo003001>o.79在桩身中段出现裂缝,填芯混凝土底部处断裂,填芯段未滑移
本文试验试件213801.711500300≥0.57在桩身中段出现裂缝,填芯混凝土底部处断裂,填芯段未滑移
试件313171.7l20()o30o≥O.49在底部锚筋处出现裂缝,底部套箍与桩身混凝土脱开,填芯段未滑移
试件11O801.892o0030o≥O.30未试验到破坏,未与管桩内壁产生滑移
试件210651.892O0o3o0≥0.29桩身有4条裂缝,缝宽1.0nm~1.5rnnl,填芯段未滑移
文献[8]试验试件310661.892500300≥0.23桩身有3条裂缝,最大缝宽1.0m~1.51Tim,荷载增加困难,终止试验,填芯段未滑移
试件411351.8925003o0≥0.25固定端墩头断裂,端板及套箍拉脱,填芯段未滑移
试件511501.892o00300>to.32固定端套箍尾部环裂,缝宽1.0nn~1.5mln时即为破坏,填芯段未滑移
从表5中可以看出,选用C30微膨胀混凝土填芯试件平均粘
微膨胀混凝土时平均粘结系数的合理取值应当更大.如果取文
献[2]建议值0.52的话,将会造成极大浪费,因此建议取更大值.
4结语
采用直径为28rnrn三级螺纹钢筋,CA0微膨胀填芯混凝土在
拉伸作用下能保证锚固粘结强度.填芯部分除表层混凝土稍有
开裂外,其他部分完好,当管桩破坏时,填芯混凝土与管桩内壁无
参考文献:
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2010年9月
山西建筑
SHANXIARCHITEC1.RE
Sep.2010
文章编号:
10096825{2010)27,0088.02
浅谈碎石土滑坡的勘察方法
张怀建杨永华
摘要:
以阳泉一盂县高速公路五架山滑坡勘察为例,阐述了碎石土滑坡的基本勘察方法,得出滑坡工程地质调查与测
绘及滑坡滑动面的寻找是碎石土滑坡勘察过程中的重要工作,稳定性计算时定量评价服从于定性评价的结论.
关键词:
碎石土,滑坡勘察,稳定性分析
中图分类号:
TU417文献标识码:
A
0引言
五架山滑坡紧I隘拟建阳泉一盂县高速公路温河九号大桥(对
应里程AZK37+360--AZK37+560)左侧.该滑坡形成于2005年
6月~7月间,为连续降雨所造成,滑体主要为露天开采煤矿人工
堆积的碎石弃渣.路线37+445~AZK37+510段以桥梁
(温河九号大桥左线)形式从滑坡前缘通过,桥梁2号,3号,4号
桥墩位于滑坡前缘.勘察期问滑坡处于欠稳定状态,在具备条件
时极易再次发生滑动,将对温河九号大桥左线2号,3号,4号桥
墩产生严重影响.2009年4月受山西省交通规划勘察设计院委
托,笔者所在单位承担了该滑坡的勘察工作.
1滑坡勘察工作
1.1工程地质测绘与调查
我院在本项目勘察中加强工程地质测绘与调查工作,配备3名
有丰富野外工作经验的工程技术人员进行工程地质测绘,并编制
野外工作指导书,强调主要查明以下内容:
1)地形地貌特征,包括
宏观地形地貌(地面坡度与相对高差,沟谷与平台,河道变迁及冲
淤等)和微观地形地貌(滑坡后壁的位置,产状,高度;滑坡周界的
位置与性状;前缘出露位置,形态,临空面特征及剪出情况).2)
[3]徐枫,顾国荣,陈岱杰.上海地区PHC管桩抗拔设计应用
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[6]徐有邻,沈文都,汪洪.钢筋混凝土粘结锚固性能的试验
滑坡地区岩(土)体工程地质结构特征,包括滑坡周边地层,岩性,
地质构造与节理裂隙发育情况;滑床岩(土)体结构;滑坡堆积体
成因及岩性;滑带(面)层位及岩性.3)滑坡裂缝,包括裂缝分布,
长度,宽度,形状,力学属性及组合形态.4)查明地下水的类型,
补给来源,排泄条件,井,泉的分布,地表水人渗情况,产流条件,
径流强度,冲刷作用和地表水的流通情况.
1.2钻,挖探
五架山滑坡为人工堆积的碎石土滑坡,钻,挖探不易取得原
状土样,因此钻,挖探主要是为了查明滑体厚度,寻找滑动面.
1.3现场大型重度试验
五架山滑坡为人工堆积的碎石土滑坡,钻,挖探不易取得原
状土样,因此在现场进行了大型重度试验以获得滑坡体的重度参数.
1.4工程物探
由于五架山滑坡地形复杂,局部部位地形陡峭,工程钻机不
易就位成孔,同时为了查明滑坡场地内地层的压缩波,剪切波速,
根据不同的波速划分地层,以确定滑坡的滑动(面)带及松散层与
基岩的接触面起伏形态,五架山滑坡勘察采用了瑞利面波波速测
试物探手段,效果显着.
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[7]袁群,刘健.新老混凝土粘结的剪切强度研究[J].建筑
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[9]DN08—302—96,先张法预应力离心混凝土管桩制作规程[S].
[10]DIT08—92—2000,先张法预应力混凝土管桩(2000沪
G502)ISI.
Theresearchofthespecimen'tensilestrengthof
filling-corereinforcedconcreteplateonpipepileinnerhole
LIUQing?
bin
Abstract:
ThispaperhasaresearchOnshearingresistance'Sexperimentoffilling-coreconcreteandthepipepile'Sintemalwal1.Accordingto
theresultofexperiment,itanalyzestheformofdamagingonpileandfilling-coreconcrete.Themechanicalcharacteristicsofpilebodywhenit
isdamagingandtheinfluencedfactorsofpipepile'sloadcapacityareanalyzedinthispapertOO.0nthebasisoftheexperiment,combiningthe
experimentalresuItofbondperformanceonthenewandoldconcrete,itproposestheaveragereliablevaluesonthefilling-coreconcreteandthe
pipepile'Sintemalwal1.
Keywords:
prestressedpipepile,tensileloadcapacity,filling-core,averagebondstrength
收稿日期:
2010—05—26
作者简介:
张怀建(1982),男,助理工程师,山西省勘察设计研究院,山西太原030013
杨永华(1978一),男,助理工程师,山西省勘察设计研究院,山西太原030013
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