不同节点构造下PHC管桩双桩水平承载力数值模拟研究

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近年来我国建筑业发展迅速,基础部分的强度对整个建筑物的稳定性有很大的影响,必须引起足够的重视。预应力混凝土管桩作为桩基的一种,其不仅承载力高、工期短,而且具有较高的单位承载力,得到了广泛的应用。PHC管桩在作为桩基础时,水平承载力的作用是不可忽略的。早先的设计者着重于桩基的竖向承载力,很少考虑水平荷载的影响,仅在基础中配置斜桩来辅助竖直桩,造成了不必要的浪费,也容易带来安全隐患。随着城市的高层建筑越来越多,对风荷载和地震的设防要求越来越高,因此桩基承受的水平力也越来越大,特别是PHC管桩与承台连接节点处是最薄弱的地方,迫切需要人们对其进行改进。本文在PHC管桩双桩的基础上,考虑土体作用,应用ABAQUS软件对普通填芯型、加强环型和劲性型这三种桩-承台节点构造形式进行了数值模拟分析,研究了各自在水平承载力下的受力性能,并进行了参数分析,所得结果可为将来的节点设计提供参考,本文主要内容和结论如下:(1)普通填芯型节点可以提高节点处的水平承载力,但是其极限承载力相比于其他两种节点来说比较差。随着桩嵌入承台的深度增加,节点处的承载性能也在增加,建议嵌固深度为300mm时效果最佳;随着桩长增加,桩身承载力也在增加,但是效果不明显;随着桩间距的增加,群桩效应的影响越来越小,桩间距为6倍桩径时,可不考虑群桩效应。(2)加强环型节点由于节点处有加强环混凝土的存在,保护了桩头部位混凝土不至于过早发生被破坏,提高了其承载性能。其中加强环的尺寸决定了改善效果好坏,建议加强环壁厚取200mm、长度取800mm时效果最佳。(3)劲性型节点对节点处承载性能提高效果是最好的,因为节点处有T型钢件的存在,使得节点有很高的承载性能。对T型钢件进行应力分析,发现横肢部位的应力水平相对于竖肢来说较小;并对横肢的数量进行了参数分析。根据施工的难易程度和经济性来说,建议选择横肢数量为一个的T型钢。
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