组合劲性混凝土桩支护体系研究

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1、组合劲性混凝土桩支护体系研究束冬青，蔡敏(安徽省建设工程勘察设计院，安徽合肥230001)带肋钢筋，截面配筋型式为图1(a)、(b)所示，树根桩是在桩中心配置1根槽钢或工字钢，如图1(c)所示。第一种(a)为均匀配筋，适用于承受竖向荷载的桩基，当用于围护结构时，桩承受的是水平荷载，等同于上部结构梁的受力，从图1中可以看出，不均匀配筋的(b)相对于均匀配筋的(a)来说，钢材利用率有所提高。第三种(c)是将钢材集中配置在中和轴附近，原本主要用于承受垂直荷载，当承受水平荷载时型钢的利用率很低。只有(d)配筋型式的钢材全部位于受拉区和受压区，钢材利用率为100％。1_2桩身的受力机

2、理和延性0前言传统钢筋混凝土桩每根钢筋与中和轴的距离都不同，当桩体受弯时，最外侧钢筋先受力，内侧的钢筋依次受力，这样，当用于深基坑支护的排桩支护结构的桩型一般为钢筋混凝最外侧的钢筋达到极限破坏时，内侧的钢筋可能还没有达到屈土灌注桩(以下简称钢筋混凝土桩)，成孔工艺包括机械钻孔和服强度，这时桩身已经发生破坏了。钢材不能共同受力，强度不人工挖孔，配筋形式为沿圆周均匀配筋或不均匀配筋，这样的能得到完全的发挥，桩身承载力较低。另外，钢筋混凝土桩中的桩型存在以下问题：①钢材利用率低；②桩身延性较差，承载力配筋为HRB335级和HRB400级钢筋，桩身延性较差。而劲性难以充分发挥；③混

3、凝土用量大，经济性较差；④施工工艺较落桩中配置的型钢，全部钢材能够共同参与受力，充分提高了桩后。针对以上问题，我们总结多年工程实践经验，并经过试验研身承载力，同时，内置的型钢为Q235级，使得桩身延性更好。究和数值分析，开发出一种新的桩型——组合劲性混凝土桩为了求证以上分析结论，我们对杆件的工作性状做了数值(以下简称劲性混凝土桩)。组合劲性混凝土桩桩径一般为模拟，针对两种不同的桩型采用了钢材等强度代换。400mm～600mm，桩身材料为细石混凝土内置组合型钢。组合型1。3支护体系钢由2根相对放置于受拉区和受压区的槽钢组成。实际工程传统钢筋混凝土桩一锚体系采用大直径围护桩，锚

4、杆较稀中，组合劲性混凝土桩与预应力锚杆共同组成半刚性支护体疏，“桩刚锚柔”往往造成围护桩的承载力还未充分发挥锚杆就系——组合劲性混凝土桩一锚体系。失效了。劲性混凝土桩延性好，能与群锚形成半刚性支护体系，桩1组合劲性混凝土桩特点分析及与现状技术与锚协同变形，使围护桩与锚杆的承载力都得到充分发挥，见图2。的比较冉冉1．1钢材利用率传统钢筋混凝土桩的纵向钢筋采用HRB335或HRB400中和轴(a)(b)a．钢筋混凝土桩一锚体系．b．组合劲性混凝土桩一锚体系图2支护结构变形比较(b)2数值模拟比较2．1单桩数值模拟本次数值分析主要采用FLAC3D软件。(c)(d)图1组合劲性混凝

5、土桩与传统桩型截面比较ZI(-jDi口口铀20：4l3eW．dMB"PI1．2∞9‘Ctnt~R雠-O1∞啊+o口f×：2o．O。oY：a．000．+∞0V：al伽·2000lt+~1Z：∞．000DIt1狮．+oo：¨柏：l^佃225o0BlockGroup醚Sn0meMarne‘0,0~10e+000图3单桩数值计算模型图5桩锚体系数值计算模型O一0一一0吕—0匠醐一01斗—0—0O．00．51．01．52．O2．5距桩端距离(m)(a)变形—2O2468l0121416l820距桩端距离，m图6桩身变形曲线e2O0厦i-20簿-4o0．00．5l_O1．52．02．5

6、*距桩端距离(m)-60(b)拉应力图4两种桩型变形及拉应力比较—802．1．1模型建立05lOl520253O模型桩长5m，桩径0．6m，桩内配置2根22a槽钢。桩水平深度／m放置在两个支承上(图3)，桩中间单点加荷，分别施加200kN、图7土体水平位移曲线300kN、400kN集中竖向荷载。力比钢筋混凝土桩的小24．2％。2．1．2模拟结果2_2桩锚体系三维数值模拟同样在200kN荷载作用下，劲性混凝土桩的中点变形量比2．2．1模型建立钢筋混凝土桩小59．1％，型钢底边缘中点处最大拉应力比钢筋本次计算以徽商广场一省立医院综合楼工程基坑为背景，混凝土桩的小298．9％，上

7、边缘中点处最大压应力比钢筋混凝基坑开挖总深度为13m，采用由600劲性混凝土桩，5排预土桩的小46-3％；同样在300kN荷载作用下，劲性混凝土桩中应力锚杆组成的半刚性桩锚体系支护。共分5层开挖，整个开点变形量比钢筋混凝土桩小21．0％，底边缘中点处最大拉应力挖支护过程归为5个工况，见图5。比钢筋混凝土桩的小39-4％(见图4)，上边缘中点处最大压应2．2．2模型结果(下转第130页)3．4简化分析方法的验证一_卜_EI考虑该类结构“强梁弱柱”的特点，根据结构的配筋一●一Tafl—ojma及尺寸情况，按照规范两端柱