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目前管桩连接技术发展的趋势是快速机械接头,本文在前期研究工作基础上,研制了一种新型的管桩锚固式接头,围绕其受力性能进行了一系列理论及试验研究分析。主要包括以下内容:
提出了一种管桩快速机械连接的新方法,在此基础上研制成功了管桩锚固式接头。该接头是一种针对大直径预应力管桩接桩需要的快速机械接头,与传统接头相比它操作方便快捷,满足一般的受力性能,防腐效果好,适合海洋港口等工程中大直径预应力管桩的接桩需求,同时通过改进型号,也能方便的用于一般基础工程中的较小直径的预应力混凝土管桩。
针对锚孔锥角、夹片与外环间的摩擦系数这两种因素对接头锚固性能的影响,做了大量数值分析。结果表明,随着锥角和摩擦系数的增加,锚固式接头外环的各项受力性能将得到改善,比如夹片的回缩量、外环的塑性屈服区域、最大Von Mises等效应力、外环表面的环向应力应变、径向变形都呈现逐渐减小的趋势,外环开始屈服时的加载则逐渐增大。建议锚孔锥角取值6°~7°,摩擦系数取0.035。
通过试验,对比了无顶压与有顶压、采用长夹片与短夹片、灌入环氧树脂与不灌入三种情况下钢绞线与连接器之间的相对位移量△l和夹片跟进量△α。研究表明通过对接头夹片施加液压顶力,可以减小钢绞线受力过程中相对锚固式接头的滑移,改善了锚固式接头的性能;采用工具夹片(长夹片)由于夹片跟进不齐,其钢绞线与连接器之间的相对位移量△l和夹片跟进量△α要大于采用工作夹片(短夹片)时的情况;试验表明环氧树脂将起到减小钢绞线相对锚固式接头的位移量△l的作用,同时其自身也具有防腐蚀的作用。
对大直径预应力混凝土管桩在基坑支护工程应用中出现的问题进行了研究。对管桩桩身直接埋入圈梁的连接性能进行了两组不同埋入深度的试验,研究表明,这种连接形式是可靠的。提出参考《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)中关于预应力混凝土管桩与桩帽连接的计算公式进行试算验证的可能性。管桩桩身的局部受压承载力受桩径、桩身约束、桩身混凝土强度、桩身配筋率等因素影响。对直径300、400和500的三组PHC管桩的局部受压试验研究及有限元分析表明,随着桩径的增大,桩身的局部受压承载力逐渐提高;桩身约束的程度对桩身的局部受压承载力有很大影响,约束程度越高,桩身的局部受压承载力也越高。通过有限元的分析得出相同的规律。