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预应力混凝土管桩抗剪性能研究

作　者: 陈凯
导　师: 周安
学　校: 合肥工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 预应力混凝土管桩 开裂剪力 开裂特征 裂缝倾角 纵向裂缝
分类号: TU473.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


预应力混凝土管桩具有单桩承载力高、施工速度快、经济性好等优点,在基础工程中越来越广泛的得到应用。在地震及作为支护桩使用时,管桩的抗剪性能是其主要承载指标。目前对管桩的抗剪承载力研究还不够深入,在许多实际工程中出现因桩身抗剪承载力不足而导致的工程事故,因而开展管桩抗剪性能研究具有重要意义。本文通过对PHC800AB110-13型管桩进行抗剪足尺模型试验和数值模拟,研究了此型号管桩抗剪性能。试验结果显示,管桩开裂剪力略高于标准规定值；管桩受剪裂缝在剪跨呈30°斜裂缝,在纯弯段及支座以外沿纵向开展。利用有限元软件ANSYS建立管桩模型,模拟管桩抗剪试验,计算结果与试验数据较吻合,表明数值模拟结果可信。为研究混凝土有效预压应力、壁厚、剪跨比及配箍率对管桩抗剪性能的影响,建立4组有限元模型进行计算分析,全过程揭示各因素对管桩开裂特征和开裂剪力的影响。计算结果表明：混凝土有效预压应力每提高2MPa抗裂剪力提高6%,裂缝倾角减小5°：开裂剪力随壁厚的增加提高明显,径厚比相同的管桩受剪开裂形式和裂缝特征相似；剪跨比对开裂剪力影响较小,剪跨比较小时环形截面与矩形截而梁的主应力方向相反；配箍率增加时管桩抗裂剪力略有提高,对开裂特征影响较小。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 引言  12
  1.2 管桩技术特征  12-14
    1.2.1 管桩分类  12-13
    1.2.2 预应力混凝土管桩优缺点  13-14
    1.2.3 管桩的选用  14
  1.3 国内外应用现状及存在问题  14-17
    1.3.1 国内外应用现状  14-16
    1.3.2 国内生产及应用中存在的问题  16-17
  1.4 国内外抗剪研究现状  17-18
  1.5 管桩发展方向  18-20
  1.6 本文研究的主要内容  20-21
第二章 管桩抗剪承载力计算方法研究与进展  21-28
  2.1 不考虑箍筋作用  21-22
  2.2 考虑箍筋作用  22-27
  2.3 小结  27-28
第三章 预应力混凝土管桩抗剪性能试验研究  28-34
  3.1 试验目的  28
  3.2 试验概况  28-31
    3.2.1 试验试件  28-29
    3.2.2 试验装置及测点布置  29-30
    3.2.3 数据采集系统  30
    3.2.4 加载步骤  30-31
    3.2.5 抗裂荷载的确定  31
  3.3 试验现象  31
  3.4 试验结果  31-33
  3.5 小结  33-34
第四章 预应力混凝土管桩抗剪试验有限元模拟  34-44
  4.1 管桩非线性静力有限元分析  34-39
    4.1.1 概述  34
    4.1.2 材料的本构关系  34-35
    4.1.3 单元选取  35-36
    4.1.4 有限元模型  36-37
    4.1.5 边界条件  37-38
    4.1.6 开裂准则  38
    4.1.7 求解过程  38-39
  4.2 有限元计算结果  39-43
    4.2.1 应力变化特征  39-42
    4.2.2 挠度  42
    4.2.3 裂缝特征  42-43
  4.3 小结  43-44
第五章 预应力混凝土管桩抗剪性能影响因素分析  44-58
  5.1 混凝土有效预压应力影响  44-47
    5.1.1 有效预压应力对开裂特征影响  45-47
    5.1.2 有效预压应力对开裂剪力影响  47
  5.2 壁厚对管桩抗剪性能影响  47-51
    5.2.1 壁厚对开裂特征影响  48-51
    5.2.2 壁厚对开裂剪力影响  51
  5.3 剪跨比对管桩抗剪性能影响  51-55
    5.3.1 剪跨比对开裂特征影响  52-54
    5.3.2 剪跨比对开裂剪力影响  54-55
  5.4 配箍率对管桩抗剪性能影响  55-57
    5.4.1 配箍率对开裂特征影响  55-56
    5.4.2 配箍率对开裂剪力影响  56-57
  5.5 小结  57-58
第六章 结论与展望  58-60
  6.1 结论  58-59
  6.2 展望  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士期间发表的论文  63

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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 > 预制桩
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