本文關鍵詞：填芯PHC管樁抗彎抗剪性能研究

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【摘要】：預應力混凝土管樁因其具有樁身強度大,豎向承載力高,對各種地質條件適應性好,質量易保證,施工方便等特點,在我國工程中得到廣泛的應用。然而,預應力混凝土管樁在水平荷載作用下時,其樁身抗彎、抗剪能力較差,限制了其在許多工程中應用。工程中常采用填芯方法以增強預應力管樁的抗彎、抗剪能力,但現階段預應力管樁設計的相關規(guī)范未涉及填芯對管樁抗彎、抗剪承載力的影響及相應的設計計算方法。為填補現階段預應力管樁規(guī)范中填芯PHC管樁設計方法的不足,通過素混凝土填芯及非填芯PHC管樁的室內抗彎及抗剪承載力試驗、理論分析和數值模擬等手段,較為系統(tǒng)研究了素混凝土填芯對PHC管樁抗彎、抗剪承載力性能的影響,主要研究內容與結論如下:1.通過素混凝土填芯及非填芯PHC管樁的抗彎、抗剪承載力對比試驗,較系統(tǒng)地研究了素混凝土填芯對PHC管樁抗彎、抗剪承載力的影響。試驗結果表明:填芯PHC管樁與空芯PHC管樁相比較,填芯PHC管樁的抗彎、抗剪承載力有較大幅度的提高。填芯PHC管樁抗裂彎矩提高幅度為24%,極限彎矩提高幅度為32%,抗裂剪力提高幅度為16%,破壞剪力提高幅度為5.6%。2.基于力學理論及疊加原理,推導出了素混凝土填芯PHC管樁的抗彎、抗剪承載力計算設計公式。將公式計算的結果與試驗所得結果值比較,吻合較好,證明了所建立公式的合理性。3.利用Ansys有限元分析軟件,分析了素混凝土填芯對PHC管樁的抗彎、抗剪承載力性能影響。模擬結果表明:采用混凝土強度等級為C30的素混凝土填芯時,填芯PHC管樁與非填芯PHC管樁相比較,填芯PHC管樁的極限彎矩提高了29.8%,極限剪力提高了7.2%;采用混凝土強度等級為C60素混凝土填芯時,填芯PHC管樁的極限彎矩提高了58%,極限剪力提高了25.9%。因此填芯混凝土強度等級越高,PHC管樁的抗彎、抗剪承載力提高幅度越大;由不同強度混凝土填芯PHC管樁的承載力曲線可知,當填芯混凝土強度等級達到一定值時,填芯PHC管樁的抗彎、抗剪承載力提高的效果減小。
【關鍵詞】：PHC管樁 填芯混凝土 抗彎承載力 抗剪承載力
【學位授予單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 預應力混凝土管樁概述9-13
• 1.1.1 預應力混凝土管樁簡介9
• 1.1.2 國內外預應力混凝土管樁發(fā)展過程9-11
• 1.1.3 預應力混凝土管樁的優(yōu)缺點11-13
• 1.2 預應力混凝土管樁研究現狀13-16
• 1.2.1 國內外預應力混凝土管樁的研究現狀13-14
• 1.2.2 預應力混凝土管樁抗彎承載性能研究14-15
• 1.2.3 預應力混凝土管樁抗剪承載性能研究15-16
• 1.3 本文研究的主要意義和目的16
• 1.4 本文研究的主要內容16-18
• 第二章 填芯PHC管樁抗彎、抗剪承載力試驗18-35
• 2.1 試驗概況18-21
• 2.1.1 試驗目的18
• 2.1.2 試件準備18-19
• 2.1.4 材料性能19-21
• 2.2 試驗加載方法21
• 2.3 抗裂荷載和極限荷載的確定21-22
• 2.4 抗彎試驗加載裝置和測點布置22-24
• 2.4.1 抗彎試驗加載裝置22-23
• 2.4.2 抗彎試驗測點布置23-24
• 2.5 抗彎試驗加載過程24-25
• 2.6 抗剪試驗加載裝置和測點布置25-27
• 2.6.1 抗剪試驗加載裝置25-26
• 2.6.2 抗剪試驗測點布置26-27
• 2.7 抗剪試驗加載過程27-28
• 2.8 試驗結果分析28-34
• 2.8.1 抗彎試驗結果分析28-31
• 2.8.2 抗剪試驗結果分析31-34
• 2.9 本章小結34-35
• 第三章 填芯PHC管樁抗彎抗剪承載力公式建立35-44
• 3.1 填芯PHC管樁抗彎、抗剪承載力性能分析35-36
• 3.1.1 填芯PHC管樁抗彎性能分析35
• 3.1.2 填芯PHC管樁抗剪性能分析35-36
• 3.2 填芯PHC管樁抗彎承載力計算36-40
• 3.2.1 填芯PHC管樁抗彎承載力計算36-39
• 3.2.2 試驗結果與計算結果對比分析39-40
• 3.3 填芯PHC管樁抗剪承載力計算40-43
• 3.3.1 填芯PHC管樁抗剪承載力計算40-42
• 3.3.2 試驗結果與計算結果對比分析42-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第四章 PHC管樁抗彎、抗剪性能有限元分析44-66
• 4.1 有限元分析方法44-45
• 4.1.1 有限元方法簡介44
• 4.1.2 ANSYS軟件簡介44-45
• 4.2 有限元計算模型45-50
• 4.2.1 單元選取46-47
• 4.2.2 材料本構關系47-50
• 4.3 PHC管樁抗彎模擬50-57
• 4.3.1 抗彎模型網格劃分和約束邊界情況51-52
• 4.3.2 加載情況52-53
• 4.3.3 PHC管樁抗彎ANSYS模擬結果分析53-57
• 4.4 PHC管樁抗剪模擬57-64
• 4.4.1 抗剪模型網格劃分和邊界約束情況59
• 4.4.2 加載情況59-60
• 4.4.3 PHC管樁抗剪ANSYS模擬分析結果分析60-64
• 4.5 本章小結64-66
• 第五章 總結與展望66-68
• 5.1 研究總結66
• 5.2 研究展望66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀碩士期間主要研究成果72-73
• 致謝73

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本文編號：915553