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预应力高强混凝土管桩抗震性能的试验及理论研究

作　者: 齐晓光
导　师: 戎贤
学　校: 河北工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 预应力高强混凝土 管桩 低周往复 钢纤维 配箍率 抗震性能
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


预应力混凝土管桩具有单桩竖向承载力高，桩身质量好，对工程地质条件适应性强，施工速度快等特点。自20世纪70年代以来，在我国建筑、公路、铁路、港口等工程得到了广泛的应用。预应力管桩桩顶与基础相连，在水平地震作用下，抗弯能力较差，限制了预应力管桩的使用。上海莲花在建住宅楼倒塌事件发生后，管桩抗水平力不足的问题逐渐引起工程界的广泛重视。江苏、安徽、湖北、天津等地均颁布管桩地方行业规程，参照周边地区省份湖北、江苏和安徽等横跨华中、华东地区地方规程，天津地方《预应力混凝土管桩技术规程》DB29-110-2010的适用层数限制更为严格。因此，天津地区管桩应用范围能否进一步扩大需要进行试验验证和理论分析。本文进行了8个足尺的预应力高强混凝土管桩低周反复加载试验，研究了试件的破坏特征、承载力及延性、滞回性能、刚度退化、耗能能力、钢筋及混凝土应变等抗震性能指标。对比分析了钢纤维、配箍特征值、配筋率对预应力高强混凝土管桩抗震性能的影响。研究结果表明：随着试件配筋率的增加，构件的承载能力增大，但构件的延性性能降低。当预应力高强混凝土中掺入钢纤维，能够提高预应力高强混凝土管桩试件的的极限承载能力和延性性能，钢丝端勾型钢纤维比剪切端勾型钢纤维在提高试件的承载能力方面效果显著；随着配箍率的增加屈服位移、极限位移及破坏位移均得到提高，表明增加配箍率能够提高试件的变形能力。在试验分析的基础上，本文进行了预应力高强混凝土管桩抗弯承载力的研究，研究结果表明：《预应力混凝土管桩技术规程》（DB29-110-2010）中关于预应力高强混凝土管桩抗弯承载力的计算公式是偏于安全的，依然适用于钢纤维预应力混凝土管桩。建立了累积损伤模型，模型能较客观的反映试验构件的实际损伤程度，有可靠的理论依据，计算简单，同样适用于评估配置预应力高强混凝土管桩，模型对管桩累积损伤分析表明增大配箍特征值可以降低构件的累积损伤程度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-20
  §1-1 引言  9
  §1-2 PHC 管桩的发展现状  9-12
    1-2-1 PHC 管桩概述  9-10
    1-2-2 国外研究现状  10-11
    1-2-3 国内研究现状  11-12
  §1-3 PHC 管桩的特点  12-14
    1-3-1 PHC 管桩的优、缺点  12-14
    1-3-2 PHC 管桩对地质条件的要求  14
  §1-4 预应力混凝土管桩在地震作用下的受力机理  14-16
  §1-5 国内外对预应力混凝土管桩抗弯承载力的研究  16-19
    1-5-1 预应力混凝土管桩抗裂弯矩的研究  16
    1-5-2 预应力混凝土管桩极限弯矩的研究  16-19
  §1-6 本文的主要震害资料  19
  §1-7 预应力高强混凝土管桩的分析内容  19-20
第二章 预应力高强混凝土管桩试验设计  20-31
  §2-1 试验目的  20
  §2-2 试验构件设计  20-22
  §2-3 预应力高强混凝土管桩试件制作  22-27
  §2-4 试验装置和加载方案  27-29
  §2-5 试验观测内容  29-30
  §2-6 试验记录内容  30-31
第三章 预应力高强混凝土管桩试验结果与分析  31-52
  §3-1 试验破坏过程及分析  31-36
  §3-2 预应力高强混凝土管桩抗震性能的分析与研究  36-42
    3-2-1 滞回曲线  36-39
    3-2-2 骨架曲线  39-42
  §3-3 延性性能  42-45
    3-3-1 量化指标  43
    3-3-2 屈服位移的确定方法  43
    3-3-3 位移延性系数  43-45
  §3-4 刚度退化  45-46
  §3-5 耗能能力  46-50
  §3-6 钢筋应变  50
  §3-7 本章小结  50-52
第四章 预应力高强混凝土管桩受弯承载力分析  52-59
  §4-1 概述  52
  §4-2 受弯承载力计算  52-58
    4-2-1 混凝土截面应变  52-54
    4-2-2 基本假定  54-55
    4-2-3 预应力高强混凝土管桩配筋率  55-56
    4-2-4 预应力高强混凝土管桩正截面承载力设计值  56-58
  §4-3 本章小结  58-59
第五章 预应力高强混凝土管桩损伤分析  59-67
  §5-1 累积损伤模型概述  59
  §5-2 材料累积损伤模型的研究  59-61
    5-2-1 钢筋的损伤模型  59
    5-2-2 混凝土材料的损伤模型  59-60
    5-2-3 钢筋与混凝土之间的粘结退化  60-61
  §5-3 构件累积损伤模型的研究  61-63
  §5-4 结构整体累积损伤模型的研究  63
  §5-5 预应力高强混凝土管桩累积损伤分析  63-66
    5-5-1 构件累积损伤模型  63-65
    5-5-2 构件累积损伤分析  65-66
  §5-6 本章小结  66-67
第六章 结论与展望  67-69
  §6-1 结论  67-68
  §6-2 展望  68-69
参考文献  69-71
致谢  71-72
研究成果  72

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基
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