基于大比尺模型試驗的鋼護(hù)筒嵌巖樁承載特性研究.pdf

1、鋼護(hù)筒嵌巖樁在庫區(qū)碼頭中應(yīng)用廣泛，但相關(guān)的研究卻相對匱乏，使其在工程應(yīng)用中具有一定的盲目性。本文基于“十二五”國家科技支撐計劃課題“三峽水庫常年回水區(qū)航運工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”，通過四組大比尺鋼護(hù)筒嵌巖樁模型試驗，系統(tǒng)研究鋼護(hù)筒嵌巖樁的豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)承載性能，以及鋼-砼界面在受力過程中的工作性狀。本文的主要研究工作及成果如下:
　　(1)以重慶果園港二期擴(kuò)建工程中的鋼護(hù)筒嵌巖樁為原型，制定四組模型試驗方案。其中試驗一和試驗二，模

2、型比尺1∶7，通過對模型樁施加豎向和橫向荷載，得到鋼護(hù)筒和鋼筋的軸向應(yīng)變、樁身軸力、樁側(cè)摩阻力、樁身彎矩、荷載-位移曲線等。試驗三和試驗四，模型比尺1∶4，通過對模型樁施加扭轉(zhuǎn)荷載，得到鋼護(hù)筒應(yīng)變、混凝土應(yīng)變和樁身切向位移。
　　(2)鋼護(hù)筒嵌巖樁在承受設(shè)計范圍內(nèi)的豎向和橫向荷載時，其薄弱環(huán)節(jié)均位于樁身變截面處即鋼護(hù)筒末端，荷載主要通過上部兩倍樁徑范圍內(nèi)的地基傳遞。
　　(3)在設(shè)計范圍內(nèi)的豎向荷載作用下，鋼-砼界面受力性能

3、良好，不存在明顯破壞;在設(shè)計范圍內(nèi)的橫向荷載作用下，地基附近的鋼-砼界面極易破壞。
　　(4)鋼護(hù)筒嵌巖樁的橫向破壞分為兩個階段，第一階段破壞為鋼護(hù)筒嵌巖樁變截面處受“變截面效應(yīng)”和“彎矩極值點”影響而拉斷，第二階段破壞取決于斷裂后的鋼護(hù)筒嵌巖短樁與地基的相對剛度，若鋼護(hù)筒嵌巖樁剛度大，則地基破壞，反之鋼護(hù)筒嵌巖樁在地基表面處形成第二個拉裂紋。
　　(5)樁身截面整體受扭時，鋼護(hù)筒嵌巖樁應(yīng)變分布均勻。鋼護(hù)筒受扭并向內(nèi)傳力時，

4、荷載作用點處的鋼護(hù)筒出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中。但兩種作用方式下，鋼護(hù)筒嵌巖樁整體受力性能良好，鋼-砼界面整體穩(wěn)定。
　　(6)鋼護(hù)筒內(nèi)壁焊接鋼筋能提高樁身豎向、橫向和抗扭剛度。在承受設(shè)計范圍內(nèi)的豎向荷載時，鋼護(hù)筒內(nèi)壁焊筋對鋼-砼界面影響較小。在承受扭轉(zhuǎn)荷載時，鋼護(hù)筒內(nèi)壁焊筋能有效減少應(yīng)力集中，提高傳力效果。
　　(7)橫向和豎向耦合加載時，豎向荷載對鋼護(hù)筒嵌巖樁的橫向剛度有較大影響，且影響程度隨著豎向荷載增大而逐漸減小。