大直径钢管复合桩粘结滑移性能试验研究

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钢管复合桩在钢管套箍作用下具有提高核心混凝土强度、质量较轻、塑性好、耐冲击、耐疲劳及耐火性好等优点。钢管复合桩能否充分发挥效应主要取决于钢管及核心混凝土两种材料在受力过程中的相互协同作用。因此钢管与核心混凝土之间的粘结滑移性能也是近些年来工程师们日益关心的焦点问题。本文通过模型试验验证、经典理论分析和有限元数值分析等方法,主要研究了在泥皮(厚度约为0.1mm)、防腐涂层组合弱化作用下钢管复合桩的粘结滑移性能及对钢管复合桩整体刚度的影响。得出了以下研究成果:(1)在泥皮、防腐层弱化作用下钢管复合桩的极限粘结强度值246kPa-269kPa;(2)弯压比影响钢管复合桩钢管与核心混凝土的协同作用,弯压比越大,试桩截面越符合平截面假定;(3)通过对比分析,得出泥皮对粘结强度降低了约为8%;防腐层对粘结强度降低了约4%;(4)相同荷载类型的条件下,有防腐涂层的钢管复合桩的钢管应力水平较无防腐涂层的钢管复合桩略有增加,核心混凝土的应力水平基本相同。有防腐涂层的钢管复合桩的最终横向位移较无防腐涂层桩大2%。同比条件下,有泥皮钢管复合桩的横向位移较无泥皮钢管复合桩增加3%;(5)在本次试验范围内,泥皮使得钢管复合桩核心混凝土的抗压和抗弯刚度分别降低了4%和8%;泥皮对钢管复合桩刚度影响较小且在可控范围内;(6)在本次试验范围内,防腐涂层使得钢管复合桩核心混凝土的抗压和抗弯刚度分别降低了4%和9%;可见,防腐涂层对钢管复合桩刚度影响较小且在可控范围内;(7)提出泥皮、防腐涂层不同组合作用下的钢管复合桩抗压刚度、抗弯刚度计算公式;(8) Abaqus数值计算时,钢管与核心混凝土界面选用摩尔库伦罚函数模型进行分析,并选用小滑移公式。有限元计算结果与模型试验基本吻合。界面摩擦系数μ在仅泥皮存在时取0.30,仅有防腐层存在时取0.60,泥皮、防腐层同时存在时取为0.20。
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