地震作用下管桩内力分布的振动台试验研究

摘要

近年来，随着国民经济建设的迅速发展，我国基本建设规模不断扩大，越来越多的工程项目需要采用预应力混凝土管桩基础，以满足建（构）筑物对桩基础承载力和变形的要求，保证建（构）筑物安全和正常使用。目前，我国建设行业尚未对预应力混凝土管桩理论基础，抗震设计的基本理论、计算方法进行研究，尤其抗震性能方面的研究更少，本文针对管桩在地震作用下的内力分布做了振动台模型试验研究。为推动混凝土管桩的发展与进步将有重要的理论意义和社会价值。
　　 本文通过借助振动台对预应力管桩基础进行模型试验，研究了预应力管桩的抗震性能。期间进行了管桩-土-上部结构模型在不同地震波作用下的测试，分析了管桩桩身产生的应力、应变、弯矩沿桩身的分布规律，从而确定出桩身的最大弯矩产生的位置；得出了在不同场地、不同等级地震作用下的内力的大小及地震烈度与预应力管桩地震反应的关系；研究了预应力管桩与承台的受力及破坏特征，分析总结了地震作用下管桩的反应规律，以期为以后的预应力管桩设计给出更加科学合理的依据。
　　 通过振动模型相似模拟试验，本课题得到以下主要研究成果：
　　 1、在模型试验的各工况中，弯矩、轴力作用产生的应变变化规律沿桩身的分布基本相同，桩身弯矩最大值的产生位置为距离桩顶5～6倍桩径处，在距离桩顶约20倍桩径处的弯矩变化趋于平稳。
　　 2、各地震波作用下，随着加速度峰值的增加，距桩头5～6倍桩径处应变也随之增大。
　　 3、反推原型发现：管桩桩身的弯矩最大值的产生位置约为距离桩顶250mm～300mm左右（5～6倍桩径）。该截面直接决定了管桩是否处于正常工作状态，此处管桩在抗震设计时的危险截面，在此处应该加强配筋或作出相应的抗震设防措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 混凝土管桩概述

1．2．1 混凝土管桩简介

1．2．2 混凝土管桩的特点

1．2．3 混凝土管桩的国内外发展概况

1．3 管桩的抗震研究意义

1．4 本文研究的目的和内容

第2章 管桩模型振动台试验

2．1 引言

2．2 试验测试系统

2．2．1 伺服液压式振动台

2．2．2 数字动态应变仪

2．2．3 电阻应变片

2．2．4 DASP智能信号采集处理系统

2．2．5 加速度传感器

2．3 相似关系设计

2．3．1 相似关系的基本理论

2．3．2 桩土模型的相似设计

2．4 模型桩设计

2．4．1 试验参考原型

2．4．2 模型桩材料及尺寸

2．4．3 模型管桩加工制作

2．4．4 模型管桩测点布置

2．4．5 模型管桩测试

2．5 试验模型设计与制作

2．5．1 上部结构设计与制作

2．5．2 模型土设计与制作

2．5．3 模型箱设计与制作

2．5 本章小结

第3章 管桩模型振动台试验结果与分析

3．1 引言

3．2 试验工况

3．2．1 地震波的选择

3．2．2 试验分组与工况

3．3 试验现象

3．4 模型管桩的应变反应

3．4 本章小结

第4章 管桩模型应变试验数据处理分析

4．1 引言

4．2 管桩模型的应变反应分析

4．2．1 正弦波作用下试验分析

4．2．2 地震波作用下试验分析

4．3 桩身内力反应分析

4．3．1 正弦波作用下的内力分布

4．3．2 地震波作用下的内力分布

4．3．3 最大内力反应与加速度的关系

4．4 反推原型结果分析

4．4．1 正弦波作用下内力分析

4．4．2 地震波作用下内力分析

4．4．3 原型管桩弯矩变化规律

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果