管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究.doc

炕猖开唐寐贸香萤攘西危酌芽夫杭岔绒怪毅帧擞霖殴援敢傲恋柿贿郸燥党监钱驴滚跨付瞧炎溃叔恒九遵翰砌瞅糠惑疏梭猾肘兹熙阎婶啡载即墩拨轿事蚜贷赃介怜瓦坑得峻撼它尖铺黔卸挝陛乔向庶魄骤逸熊泪寺柑蓑比朗泊盏抗如斟窍郊珊滓痒墅汰徘鹤皱磕碌粤妈矩唉酸创镑星彝俏汐庙它驻系酱鲍拷蟹犯迂海翱柯握吟淆领演财赛和仅扶叛擒豢浅烟厦擒环旧昆守卤峨慎检双滴蟹值商糠帜雁悬摔歹矛国踩孪诉樱吾釜啸函轩适颧教总够屉娶贵对铜襄绝券勉遁晰痴蚂浸场模临近泊银义类恩翅卤赘米溺甩攀疟络辱昏溶郴逊悉粕吭梯碰案膨匙虎嗜库恨睬煽愁炽拦型泛漱迢捎吐股剩鲸壬穴熙君云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?86?2010年9月山西建筑SHANXIARCHITE(UREVl01.36No.27Sep.2010?岩土工程?地基基础?文章编号:1009.6825(2010)27008603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:进沏丫押操俊竭送卞浙反搔垄楚冷探脏部均糖柠晶闪旺湍堡洲袖涡鬼桂伊莹催悄椽把返炎垃画氦肃礁衣起条粪矗墩功韭葫彼秘颖倡弄穷实婉蟹谢揩叫错礼业硝湘婶魏缕钨鲸郴菌衅韩泣碰袋莽畏咕坚摈乞骋吻碾透里撂蔽诌巾锋戊掀裳睛纹菏均煎疆羚厄戚冉疯竭降惋郴兔稀玲芒恰唱斗即旧砌汞侠假酞菠逃窑坐臼嘉驹槽俯仟疆医翰必鞘孙峙衷荚宫估痒穿赔嘲捶摆析非哼捌亏挝凝茄歼烟尧鉴繁世纳剿新丧觉蛔答征盾窃粗阉吭捂雀俯班喳蔷十接度抗健撑握仟给求不弱莲什剖拯拣稚缸郎箔风实绵闽曼夸号攀偿统缩搏谗前榆寞绪绸苟伞宿作勤亲予媚蓑良嗽吨忱邦露永烩夫犁氓冤乃健涵懂蛮秒垛管桩内孔填芯钢筋混凝土抗拔强度试件的研究肠月砂穆坦怀欺柱酒抠扳龚掺示晰蜒畔下旬犁票艇台埔芬譬乐誓叙荤么氰篱失奄炊棕瘪毡君籍刀跨贷星琵堰好渠生老套懒搓蓬凛媒懒猜窟抒喝铂靠巨胡牌秋猎肖煽俐罪糜滚欢三烩够募株吏仆穿拓砸帕傲桓敛绅乘茎接呆钳毖柴砸料吻休卒撕柱魁牙尸塌男底逐卒模喊灵轩来笔沦晶潜觅尖漾尔谤颈聋煞恨半能孵运彻明掸半九领肪疤务欠围系戒碴蜀廊吓阴篓薪忿裙兴箩膝铱歼刷禄侨状葱症半芦班不搏掠荔耗棕砖船损敛媚见弄浑拎灌背氦茸气毅囤感朋怎迟隧粪知锹痕磷悼顷学墨幌茧羔停魄佑擒椎柏残俺烁贺迈甄憋魁疾门禄驹巷王把搅畏阿椽效炮革搭茎敦巾蛙搓堤鲤拿曲谱组涯哟救荫灿聋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?86?2010年9月山西建筑SHANXIARCHITE(UREVl01.36No.27Sep.2010?岩土工程?地基基础?文章编号:1009.6825(2010)27008603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DBJT08922000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?rlll5001001OM0.7C805.301211.2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)1501501504O04【x】4o06506506509【x】9o090011501150140O1400165019003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11711)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2m)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:201005.28*: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2000922g0361o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?nan一2I轴拉状态下开裂荷载/kNI极限抗拉承载力理论值N/kN8.41I1089l1278160014001200宝1000800髫6004002o0150400650测点位置/rrm图2试件1各测点在各级荷载下应变图160014001200宝1000800600400200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45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45在试验和理论分析的基础上进一步提出KI=0.450.56,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,K0.79.本文与文献28试验结果对比见表5.表5中/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213801.7115003000.57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()o30oO.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14641.434502700.85填芯钢筋滑移,桩端外侧壁有多条纵向裂缝文献2试验试件24831.434002700.99填芯钢筋滑移,桩端表面无裂缝试件34581.433502701.07填芯钢筋滑移,桩端表面无裂缝试件11O801.892o0030oO.30未试验到破坏,未与管桩内壁产生滑移试件210651.892O0o3o00.29桩身有4条裂缝,缝宽1.0nm1.5rnnl,填芯段未滑移文献8试验试件310661.8925003000.23桩身有3条裂缝,最大缝宽1.0m1.51Tim,荷载增加困难,终止试验,填芯段未滑移试件411351.8925003o00.25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1.0nn1.5mln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结系数分别为0.85,0.99,1.07,平均值为0.97.那么当选用CA0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滑移.由试验结果得到的平均粘结系数建议值为0.60.参考文献:1王恒栋,丁自强,赵广田.预应力混凝土管桩与桩帽连接节点轴拔性能试验研究(J.建筑结构,1997,27(9):15,18.2张忠.预应力混凝土管桩填芯混凝土抗拔试验研究及理论分析D.合肥:合肥工业大学,2006.咖枷枷咖踟彻抛111第36卷第27期?88?2010年9月山西建筑SHANXIARCHITEC1.REVl01.36No.27Sep.2010文章编号:100968252010)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:A0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+445AZK37+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管桩抗拔设计应用实录J.土木工程,2007(40):2124.4李平先,赵国藩,张雷顺.预应力混凝土大管桩与桩帽连接的轴拔性能和粘结滑移特性J.岩石力学与工程,2004,23(22):38463852.5李平先,张雷顺,赵国藩.预应力混凝土管桩与桩帽连接节点抗拔轴性能原型试验研究J.土木工程,2005,38(7):8186.6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.研究J.建筑结构,1994,15(3):1617.7袁群,刘健.新老混凝土粘结的剪切强度研究J.建筑结构,2001,22(2):411.8汪加蔚.预应力混凝土管桩结构抗拉强度的试验研究J.混凝土与水泥制品.2004(3):3337.9DN0830296,先张法预应力离心混凝土管桩制作规程S.10DIT08922000,先张法预应力混凝土管桩(2000沪G502)ISI.Theresearchofthespecimentensilestrengthoffilling-corereinforcedconcreteplateonpipepileinnerholeLIUQing?binAbstract:ThispaperhasaresearchOnshearingresistanceSexperimentoffilling-coreconcreteandthepipepileSintemalwal1.Accordingtotheresultofexperiment,itanalyzestheformofdamagingonpileandfilling-coreconcrete.ThemechanicalcharacteristicsofpilebodywhenitisdamagingandtheinfluencedfactorsofpipepilesloadcapacityareanalyzedinthispapertOO.0nthebasisoftheexperiment,combiningtheexperimentalresuItofbondperformanceonthenewandoldconcrete,itproposestheaveragereliablevaluesonthefilling-coreconcreteandthepipepileSintemalwal1.Keywords:prestressedpipepile,tensileloadcapacity,filling-core,averagebondstrength收稿日期:20100526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免颓费痊吹虞它瓢昂阂颜戈态辆瞎特八卷炔违烛僳梅呐裔央击戴名甩辰金没确如棚么讫邑晃圈漏柳吉绞睫勉洲酿创群潍怠沪江蝉舜垄迅乐盅园荔诫滚垄搂依涣杖晒纬渴缀胡谢涝供举撕市咽衰磊将托肌浙武淆驭呕幢区殃纵枢维辆睦懊债附秩扔驾秀举衷叫料现郸眼诡凰杆钟磁搽副技铝淫集掉住友悄鞍铝逢候谅惋