許平，王美華，蔡金華，徐小旭，李曉宇

（宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇宿遷223800）

機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁抗震性能研究進(jìn)展＊

許平，王美華，蔡金華，徐小旭，李曉宇

（宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇宿遷223800）

針對(duì)機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁身抗震和節(jié)點(diǎn)抗震進(jìn)行了大量研究，而針對(duì)機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁的抗震性能研究較少，限制了機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁在工程實(shí)際中的應(yīng)用，特別是在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)的使用。后續(xù)研究的主要方向應(yīng)該是對(duì)T-YRS的樁身進(jìn)行抗震性能的研究、對(duì)T-YRS與承臺(tái)的連接部位進(jìn)行抗震性能的研究。

機(jī)械連接；預(yù)應(yīng)力；混凝土方樁；抗震性能

隨著我國的建筑工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，各種預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、研究和推廣也不斷推陳出新。而在基礎(chǔ)工程這部分，預(yù)制樁的發(fā)展也在不斷更新?lián)Q代，其中，包括預(yù)制混凝土樁、鋼樁和鋼管混凝土樁。其中，預(yù)制混凝土樁又包括方樁和管樁，其使用更加廣泛。

機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁（T-YRS）是在預(yù)應(yīng)力實(shí)心方樁的基礎(chǔ)上，在樁端植入螺帽以及插拔式的接頭。在利用預(yù)應(yīng)力實(shí)心方樁成熟的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，機(jī)械連接的方式更加能提高實(shí)心方樁在實(shí)際工程中的施工效率，縮短工期，節(jié)約成本，保證施工的質(zhì)量。因此，對(duì)機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁的研究很有實(shí)際意義。

1 機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁

機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁是結(jié)合長線臺(tái)預(yù)制混凝土實(shí)心方樁和機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力管樁的基礎(chǔ)上，由江蘇力引建筑新材料股份有限公司研發(fā)的一種新樁型。傳統(tǒng)預(yù)制樁上、下兩節(jié)樁之間一般采用焊接方式連接，這種連接方式具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工時(shí)間長、焊接質(zhì)量無法保證和連接鋼板易銹蝕的特點(diǎn)，而機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁采用卡扣式連接件，避免了上述缺點(diǎn)。

2 鋼筋混凝土預(yù)制樁抗震性能研究現(xiàn)狀

機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁作為一種新樁型，它的抗震性能值得深入研究。由于在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，未對(duì)機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁的抗震性能進(jìn)行詳細(xì)要求，這就限制了機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁在工程實(shí)際中的應(yīng)用，特別是在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)的使用。目前國內(nèi)外研究多集中在預(yù)制管樁和空心方樁的樁身和承臺(tái)節(jié)點(diǎn)抗震性能研究。

2.1 樁身抗震性能研究現(xiàn)狀

目前，關(guān)于T-YRS的樁身的抗震性能的研究很少，而對(duì)于PHC管樁和空心方樁的研究與應(yīng)用相對(duì)較多，國內(nèi)外的研究也較成熟。

Muguruma通過試驗(yàn)研究了PHC管樁的彎曲延性。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力筋的延伸率越高，PHC的抗彎承載力就越高，箍筋采用較高的配箍率能夠改善PHC的延性。

陳彥等對(duì)預(yù)應(yīng)力離心方樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作單樁承載力的進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力離心方樁的實(shí)際承載能力能夠滿足工程的需要，具有較強(qiáng)承載性能。

齊曉光通過對(duì)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)，分析了配箍特征值，以及不同鋼纖維混凝土對(duì)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁性能的影響。研究表明，隨著配筋率的增加和鋼纖維的改善，提升了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁試件的滯回性能，有利于結(jié)構(gòu)抗震。

戎賢等通過對(duì)PHC管樁進(jìn)行低周往復(fù)加載，分析其承載力、滯回曲線、延性等抗震性能指標(biāo)，研究了樁徑、有效預(yù)應(yīng)力及配置非預(yù)應(yīng)力筋對(duì)PHC管樁抗震性能的影響。研究結(jié)果表明，PHC管樁的抗震性能隨著樁徑的增加而降低。隨著樁身有效預(yù)應(yīng)力的提高，試件破壞的脆性特征及剛度退化現(xiàn)象減弱，抗震性能有所改善。而配置一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力筋可使其抗震性能得到明顯改善。

王鐵成等通過不同高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)，分析了不同類型預(yù)應(yīng)力管樁的耗能、延性以及承載力。試驗(yàn)結(jié)果表明，普通鋼筋能夠改善管樁的抗震性能，填芯能夠提高管樁在往復(fù)荷載作用下的承載力以及耗能能力。

李光明通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的結(jié)構(gòu)性能測(cè)試、單樁及多樁基礎(chǔ)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)水平承載力試驗(yàn)、高地震烈度的時(shí)程分析，表明了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的應(yīng)用應(yīng)提高抗彎承載力，并采取必要措施加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的水平位移的限制。

張偉對(duì)勁性填芯混凝土管樁和普通填芯混凝土管樁進(jìn)行數(shù)值模擬，通過對(duì)比兩者的滯回曲線，研究發(fā)現(xiàn)，勁性填芯混凝土管樁耗能能力的水平承載能力能夠提高37.8%.通過調(diào)整勁性填芯參數(shù)，組合出了最經(jīng)濟(jì)的型鋼埋置深度、橫向型鋼長度以及豎向型鋼長度。

從上述文獻(xiàn)可以看出關(guān)于機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁樁身的抗震性能的研究較少。

2.2 樁-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)抗震性能研究現(xiàn)狀

樁與承臺(tái)的連接點(diǎn)，在地震作用下處于最大彎矩處，受力是最不利的，震害也是主要集中在這里。目前，針對(duì)機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁-承臺(tái)連接節(jié)點(diǎn)抗震性能研究很少，因此，有必要對(duì)樁-承臺(tái)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究。

陳艷風(fēng)通過設(shè)計(jì)5個(gè)PHC管樁與承臺(tái)組合體試件節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周往復(fù)的擬靜力試驗(yàn)，對(duì)PHC管樁與承臺(tái)組合體試件節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)、承載力、延性性能、剛度退化、耗能能力等抗震指標(biāo)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，樁身根部與錨固鋼筋連接處是節(jié)點(diǎn)的薄弱部位、受力較大。

賀武斌等通過對(duì)制作的加強(qiáng)型與普通填芯混凝土管樁水平往復(fù)加載對(duì)比試驗(yàn)，研究了荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線、裂縫發(fā)展變化及抗彎能力。研究表明，加強(qiáng)型試件連接處水平承載力、位移及延性等都比普通試件好。

朱海堂等通過對(duì)多個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與樁帽連接節(jié)點(diǎn)的受彎試驗(yàn)研究，分析了連接節(jié)點(diǎn)受彎承載力的主要影響因素，探討了連接節(jié)點(diǎn)受彎承載力的計(jì)算模式和計(jì)算公式。

李艷艷等對(duì)5個(gè)預(yù)制樁身-承臺(tái)的組合體試件節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周往復(fù)擬靜力加載試驗(yàn)，分析了破壞特征、承載力、延性、滯回曲線及耗能性能等抗震指標(biāo)。研究結(jié)果表明，在樁身內(nèi)安放鋼筋籠并深入承臺(tái)的錨固鋼筋可改善管樁-承臺(tái)組合體試件的整體性。

楊志堅(jiān)通過對(duì)PHC管樁-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周反復(fù)試驗(yàn)和數(shù)值模擬，分析了節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)，進(jìn)而對(duì)滯回特征，剛度退化以及延性進(jìn)行了分析，從而研究了管樁-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)的抗震性能。

綜上所述，目前，關(guān)于機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力方樁（T-YRS）-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)的研究還很少，研究主要集中在預(yù)應(yīng)力管樁和空心方樁。

3 結(jié)束語

綜上所述，目前，關(guān)于機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁（T-YRS）抗震性能研究還很少。對(duì)比已經(jīng)研究成熟的管樁，T-YRS后續(xù)研究方向需要集中針對(duì)樁身的抗震性能研究和樁身與承臺(tái)的連接處的抗震性能進(jìn)行深入研究，從而更加全面了解和掌握這種新樁型的力學(xué)性能，為機(jī)械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁的工程應(yīng)用和推廣提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

［1］Muguruma H.Improving the flexural ductility of pretensioned high strength spun concrete piles by lateral confiningofconcrete.ProceedingsofthePacific Conference on Earthquake Engineering，1987（01）.

［2］陳彥，周建凡，賈燎.預(yù)應(yīng)力離心方樁的抗彎性能和承載力試驗(yàn)研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（05）.

［3］齊曉光.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁抗震性能的試驗(yàn)及理論研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2012.

［4］戎賢，徐曉哲，李艷艷.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁抗震性能試驗(yàn)研究［J］.工業(yè)建筑，2013，43（07）.

［5］王鐵成，王文進(jìn)，趙海龍，等.不同高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁抗震性能的試驗(yàn)對(duì)比［J］.工業(yè)建筑，2014，44（07）.

［6］李光明.高地震烈度軟土預(yù)應(yīng)力管樁（PHC）樁基礎(chǔ)的抗震特性研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2013.

［7］張偉.水平往復(fù)荷載下勁性填芯高強(qiáng)混凝土管樁承載性能數(shù)值模擬分析［D］.太原：太原理工大學(xué)，2015.

［8］陳艷風(fēng).預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁-承臺(tái)組合體試件節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2014.

［9］賀武斌，崔向東，郭昭勝，等.樁頭加強(qiáng)型預(yù)應(yīng)力管樁與承臺(tái)連接處受彎性能試驗(yàn)研究［J］.工業(yè)建筑，2014，44（01）.

［10］朱海堂，丁自強(qiáng)，張啟明.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與樁帽連接節(jié)點(diǎn)受彎性能試驗(yàn)研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，1997，30（04）.

［11］李艷艷，陳艷風(fēng)，劉坤，等.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁-承臺(tái)組合體節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究［J］.建筑科學(xué)，2014，30（01）.

［12］楊志堅(jiān).預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁抗震性能研究［D］.天津：天津大學(xué)，2014.

〔編輯：張思楠〕

TU511.32

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.035

2095－6835（2017）14－0035－02

2015年江蘇省第十二批六大人才高峰項(xiàng)目（2015-JZ-019）；宿遷市工業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（H201402）；2016年宿遷學(xué)院校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目