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双静压预应力混凝土管桩连接接头力学性能研究

双静压预应力混凝土管桩连接接头力学性能研究

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作者：吴家正长春工程学院

学位级别：硕士

预应力高强混凝土管桩由于其经济性好、施工速度快等优势被大量的应用于基础工程。采用特制的压桩器和内压杆,在桩顶和桩底同时下压的双静压管桩技术,可使管桩穿越硬夹层或到达更坚硬的持力层,提高管桩的承载力,保证基础安全。因内压杆... 详细信息

预应力高强混凝土管桩由于其经济性好、施工速度快等优势被大量的应用于基础工程。采用特制的压桩器和内压杆,在桩顶和桩底同时下压的双静压管桩技术,可使管桩穿越硬夹层或到达更坚硬的持力层,提高管桩的承载力,保证基础安全。因内压杆的长度受限,双静压技术目前仅用于单节桩。受限于单节桩的长度,在不接桩的前提下,双静压技术的使用场地受限。当双静压技术用于多节桩时,仅在顶部第一节桩进行桩顶和桩底同步压桩,静压施工时顶部桩身压力和桩底压力需由下部的桩承受,由此底部桩需采用高强混凝土灌芯处理,形成实心桩以提高其桩身抗压承载力;同时,对接桩要求更为严格,需避免连接接头出现应力集中,以避免压桩和静载荷试验时爆桩。本文提出了一种双静压预应力混凝土管桩连接接头,该连接接头由焊接在上下端板之间的细直径钢管和内填的干硬性砂浆两部分组成。为了探究该双静压预应力混凝土管桩连接接头的力学性能及工艺参数,本文设计制作了3个足尺接头试件,以细直径钢管的规格作为试验参数,进行了管桩接头的载荷试验,试验了接头在竖向抗压及水平抗剪(抗弯)时的承载力。研究了干硬性砂浆的工艺参数,给出了合理的砂浆配合比。对新型连接接头的工艺参数在工地现场进行了沉桩试验,并检验了桩的竖向抗压承载力。采用有限元软件模拟了桩-土相互作用,分析了桩入土时管桩自身应力状况及对相邻桩接头的影响。得出的主要结论如下:(1)新型连接接头的竖向抗压承载力满足施工工艺及桩静载荷试验的要求。竖向载荷达到3600k N时,新型连接接头未见异常,相连的桩未发生局压破坏,钢管协调变形效果良好,桩身混凝土应变较为均匀,未见明显的应力集中现象,达到预期目标。(2)新型连接接头的水平抗剪(抗弯)承载力高于管桩端板锚固承载力,满足使用要求。试件破坏源于管桩端板与桩身预应力钢筋相接处,预应力钢筋断裂。连接接头在水平剪力作用下未发生破坏。试件破坏时的抗剪承载力达到200k N,远大于桩身的抗剪承载力。(3)现场试验表明,采用新型连接接头的双静压技术,工艺参数合理,满足压桩施工过程中的承载要求。试桩的静载荷试验表明,采用新型连接接头的双静压管桩,竖向抗压承载力满足静载荷试验的要求,桩身完整性满足要求,未在接头处形成桩身缺陷。(4)有限元软件模拟分析结果表明,管桩接头能够承担压桩时桩土相互作用下桩身的竖向压力,也能承受相邻桩压入时产生的侧向挤压力。通过本文的研究,表明该新型连接接头具有优良的受力性能,能够满足实际工程的应用要求。

关键词：双静压混凝土管桩接桩方式力学性能试验研究

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