六桩厚承台的传力机理分析

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1、http://www.paper.edu.cn1六桩厚承台的传力机理分析11杨双双，周建凡1武汉理工大学土木工程与建筑学院（430070）E-mail:yangss320@sohu.com摘要：本文通过对2个不同配筋形式的钢筋混凝土六桩厚承台受冲切的试验，探讨了钢筋混凝土六桩厚承台的破坏模式和受力机理。试验结果表明,钢筋混凝土六桩厚承台的传力机理不同于一般受弯构件,建议分析其受力时采用拉压杆模型。关键词：桩承台传力机理拉压杆理论1.引言在钢筋混凝土承台中合理地配置底部钢筋，能有效地提高承台的承载力，减小其截面尺

2、寸。本文对两种不同底部配筋形式，且混凝土内部配有斜压杆的钢筋混凝土六桩厚承台进行[1]了试验研究，以此来探讨了钢筋混凝土六桩厚承台的受力机理和传力模式情况。2.试验概述[2]2.1试件设计及制作试件共制作2个，按厚承台（即距厚比W/ho≤1）进行设计。为了考察斜压杆破坏准则，钢筋均按不屈服考虑。承台内配有斜压杆，钢筋为Ⅰ级，底部采用集中配筋（图1d）和双向均匀布筋（图1e），在双柱间离顶部30mm处纵向配置4ф10钢筋，横向配置ф6@75分布筋。混凝土保护层厚度为30mm，柱截面尺寸150mm×150mm，圆桩

3、直径d=100mm，柱和桩均用圆钢轴模拟。试件如图1。试件采用425号普通硅酸盐水泥、中砂、10mm~20mm碎石制成。混凝土采用机械搅拌，室外自然养护28天。试验时，用同批浇捣的150mm×150mm×150mm的混凝土立方体试块测定其实际立方体抗压强度，用同批截取的钢筋试件测定其实际屈服强度和极限抗拉强度。根据试件制作时预留的钢筋标准试件和混凝土试块，测得钢材和混凝土的力学性能指标如表1所示。2.2试验装置及测试方法整个试验系统由加载装置、应变测量和数据采集装置组成。试验在500t的长柱试验机1基金项目：湖

4、北省自然科学基金项目资助(编号:2004ABA030)1http://www.paper.edu.cn上进行。在各级荷载下,用静态电阻应变仪测量承台底部受拉钢筋应变和侧边混凝土应变,数据由应变仪接计算机采集、输出。用百分表测量承台底部中点挠度,用放大镜观察承台的裂缝开展与分布情况,记录承台的开裂荷载pcu与极限荷载pu。采用逐级加载方式，每级荷载增加值为预估破坏荷载的10%~15%，临近破坏时减半，每级荷载加载后持续时间4~5min，然后进行观测、读数。(a)承台平面(b)承台顶面布筋(c)1-1剖面斜压杆布筋

5、图(d)CT6-1-1底部配筋(e)CT6-1-2底部配筋图1六桩厚承台试件详图2http://www.paper.edu.cn表1钢材及混凝土的力学性能指标项目屈服强度f(MPa)极限强度yfu(MPa)弹性模量Es(MPa)钢5Φ123354872.0×10材5Φ103356302.0×105Φ62755312.1×10C30混项目立方体强度fcu(MPa)抗拉强度ft(MPa)弹性模量Ec(MPa)凝土4S120.972.203.0×102.3试件参数及试验结果表2试件实测参数及主要试验结果试件h底部受ρ

6、sfcupcupuwh/o备注编号(mm)力钢筋2(%)(N/mm)(kN)(kN)CT6-1-14000.4110Φ120.5120.978001750对比CT6-1-24000.4110Φ120.5120.9712001600试件2.4裂缝情况随着荷载的增加,到800kN时，CT6-1-1与CT6-1-2首先在承台侧边底部中点处出现细小的垂直裂缝,然后桩附近也出现细小裂缝。当荷载增加到一定程度时,最初出现的桩边裂缝向上斜向发展,成为临界斜裂缝。临界斜裂缝沿承台长边方向近桩处开始，向上发展至柱边或柱中，同时在

7、承台底部沿柱边贯通。CT6-1-1加载到1750kN，CT6-1-2加载到1600kN时，沿承台长边方向发生边桩与柱之间混凝土剪切破坏，由于各桩反力完全相同，且承台材料较为均匀，各桩同时发生冲剪破坏，各试件裂缝见图2。由裂缝图可知，从柱头到桩顶范围内的混凝土产生受压劈裂裂缝。由此可知，承台的初始裂缝出现较早,一般在极限荷载的40%左右即已出现,但它随承台底部布筋形式的不同而有所变化。试验中发现,承台的实际破坏是以许多新生斜裂缝的迅速发展为特征的，第一条斜裂缝的出现一般约在40%～60%的极限荷载时,六桩厚承台的

8、破[3]坏则转化为以弯冲破坏形态为主。2.5底部中点位移情况试验试件的开裂荷载、破坏荷载及破坏形态列于表3，其实测荷载挠度曲线绘于图3中。从实测的两个试件的荷载-挠度(p-△)曲线来看，随着荷载的增加，p-△曲线渐陡，开裂后转折点不明显，没有水平段，斜向剪切裂缝一经出现，迅速上下发展，仅再增加一、二级荷3http://www.paper.edu.cn载就达破坏。厚承台的破坏是缘于混凝土