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钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载规律试验研究

刘明维 朱晨浩 阿比尔的 陈珏 刘耕 吴文凤

刘明维,朱晨浩,阿比尔的,等. 钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载规律试验研究[J]. 水利水运工程学报,2021(3):9-15. doi:  10.12170/20200724002
引用本文: 刘明维,朱晨浩,阿比尔的,等. 钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载规律试验研究[J]. 水利水运工程学报,2021(3):9-15. doi:  10.12170/20200724002
(LIU Mingwei, ZHU Chenhao, ABI Erdi, et al. Experimental research of steel-concrete joint bearing law of steel-concrete rock-socketed piles[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(3): 9-15. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200724002
Citation: (LIU Mingwei, ZHU Chenhao, ABI Erdi, et al. Experimental research of steel-concrete joint bearing law of steel-concrete rock-socketed piles[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(3): 9-15. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200724002

钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载规律试验研究

doi: 10.12170/20200724002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51479014);重庆市社会事业与民生保障科技创新专项项目(cstc2017shmsA30002);四川省交通运输科技项目(2018-B-04,2015B1-3)
详细信息
    作者简介:

    刘明维(1972—),男,贵州遵义人,教授,博士,主要从事水工结构试验研究。E-mail:mingwei_liu@126.com

    通讯作者:

    朱晨浩(E-mail:zhuchen_hao@126.com

  • 中图分类号: U656.11

Experimental research of steel-concrete joint bearing law of steel-concrete rock-socketed piles

  • 摘要: 钢管混凝土嵌岩桩是深水和浅覆盖层环境下的新型深基础型式,在内河深水码头建设中应用广泛。针对船舶撞击力、波浪力及水流力等周期性水平荷载作用下内河港口钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载特性,制作了3根1∶7.3的大比尺钢管混凝土嵌岩桩模型,沿桩身不同高度在钢管外侧、对应内侧混凝土块及内置受力钢筋上分别布置应变测点,以18.0、22.5和27.0 kN为循环幅值,开展钢管混凝土嵌岩桩钢-混凝土联合承载规律试验。结果表明:桩身钢-混凝土应变均包括线性增长、平稳波动、剧烈震动和急剧下降4个阶段,各阶段占疲劳寿命8.66%、79.66%、6.06%和5.62%;同一桩身截面外侧钢管应变与内侧对应混凝土应变差异较大,最大超过混凝土应变的80%,而内置钢筋与混凝土始终保持应变协同,最大应变差不超过混凝土应变的20%;在弯矩较小的桩顶处,桩身弯矩主要由内侧混凝土承担,占比超过70%,沿桩身往下,钢管承担的截面弯矩比逐渐增大,在桩身底部,两者弯矩占比近似相等,钢管与混凝土受弯同步,在同一桩身截面处,循环幅值越大,两者越早达到受弯协同状态。
  • 图  1  试验模型桩及测点布置(单位:mm)

    Figure  1.  Layout of test model piles and measuring points (unit: mm)

    图  2  模型尺寸(单位: mm)

    Figure  2.  Model size (unit: mm)

    图  3  22.5 kN桩身轴向应变

    Figure  3.  22.5 kN pile axial strain diagram

    图  4  桩基破坏模式

    Figure  4.  Failure mode of pile foundation

    图  5  钢管、混凝土应变差

    Figure  5.  Diagram of strain difference between steel casing and concrete

    图  6  钢筋、混凝土应变差

    Figure  6.  Rebar and concrete strain difference diagram

    图  7  循环幅值为22.5 kN桩身截面弯矩比

    Figure  7.  22.5 kN pile section bending moment ratio

    图  8  3种循环幅值下桩身截面弯矩比

    Figure  8.  Pile section bending moment ratio under three cyclic amplitudes

    表  1  原型与模型对照

    Table  1.   Comparison between prototype and model

    项目钢管
    材料
    钢管外径/
    mm
    钢管壁厚/
    mm
    桩身
    材料
    桩身直径/
    mm
    地基
    材料
    主筋钢管内壁钢筋箍筋
    根数直径/mm根数直径/mm间距/mm直径/mm
    原型 Q235A 2 200 16 C30 2 168 砂泥岩 34 25 30 25 125 10
    模型 Q235A 300 2 C30 296 C15 8 8 8 8 不均 4
    下载: 导出CSV

    表  2  不同循环荷载幅值下桩身应变的发展阶段划分

    Table  2.   Development stage division table of pile body strain under different cyclic load amplitudes

    发展阶段循环次数/次
    循环荷载幅值18 kN循环荷载幅值22.5 kN循环荷载幅值27 kN
    线性增长1~9 5001~1 0001~700
    平稳波动9 500~55 0001 000~10 200700~7 800
    剧烈震动55 000~68 00010 200~10 900
    急速下降10 900~11 5507 800~7 900
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-24
  • 网络出版日期:  2021-05-19
  • 刊出日期:  2021-06-15

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