咸阳机场大轴力桩基托换节点模型试验研究与数值分析

摘要

桩基托换技术作为开发既有建筑物地下空间的核心施工技术，最早主要应用在对建筑物或者构筑物进行的加固、纠偏、加层、扩建和移位等工程中，对建筑物基础或墩柱进行托换以获取更多的地下空间是最近几十年才快速兴起的。特别是近些年来国内地铁的大力兴建，极大地促进了桩基托换技术的发展，并使其逐渐成为解决城市地铁建设施工中线路穿越地下结构等技术难题的一种重要手段。然而，桩基托换结构形式及托换大梁节点的连接性能，尤其是托换结构体系新旧混凝土内在受力性能和传力机理等探讨尚少，亟待深入研究。本文依托咸阳国际机场大轴力桩基托换工程为背景，进行了1:6和1:4（1/2）节点模型试验以及现浇整体模型与接触模型的仿真分析，并完成了以下内容： （1）总结了桩基托换技术的概念、特点与国内外典型的桩基托换工程，探讨了桩基托换节点新旧界面间连接性能的研究现状，阐明了研究的必要性并提出了亟待解决的关键问题。 （2）探讨了桩基托换节点粘结滑移机理和影响新旧混凝土界面抗剪承载力的主要因素，考虑将托换节点按照“空间拉-压杆”受力模型进行分析；探讨了国内外新旧混凝土界面抗剪承载力计算方法的优缺点和适用性，并基于已有的研究成果和几点意见，考虑将新旧界面抗剪承载力界面处各种作用效应的线性叠加，提出了全包式桩基托换节点新旧界面的抗剪承载力公式。 （3）完成了1:6和1:4（1/2）桩基托换梁节点模型试验，托换梁节点破坏形态均为弯剪破坏，并没有出现结合面的剪切或冲切破坏，表明采用界面凿毛+钻孔植筋+界面胶+张拉预应力的新型连接形式是合理可行的；试验研究表明托换节点受力模型符合“空间拉-压杆”的受力模型；托换梁节点新旧界面初始滑移承载力和极限抗剪承载力理论结果与试验结果基本吻合，表明本文所提出的理论公式具有一定的参考价值。 （4）完成了桩基托换节点现浇整体模型和新旧界面接触模型的数值分析，结果表明托换梁节点在极限破坏荷载作用下受力云图呈现“空间拉-压杆”形状；试验模型与接触模型的初始滑移承载力和极限破坏承载力相比误差均较小；理论计算的极限抗剪承载力与试验模型、整体模型、接触模型的破坏荷载结果较为接近，表明试验模型抗剪承载力能够达到现浇整体模型的承载能力，同时进一步验证了理论计算的准确性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外典型的桩基托换工程

1.3桩基托换节点的研究现状

1.4本文研究的背景与意义

1.5本文的研究内容与创新点

第2章 桩基托换节点抗剪承载力理论研究

2.1托换节点新旧混凝土界面粘结滑移机理分析

2.2托换节点“空间拉-压杆”受力模型分析

2.3国内外新旧砼界面抗剪承载力公式适用性分析

2.4托换节点界面抗剪承载力公式的提出

2.5本章小结

第3章 桩基托换节点的模型试验研究

3.1试验研究背景

3.2试验模型设计制作

3.3试验准备工作

3.4 1:6模型试验结果分析

3.5 1:4（1/2）模型试验结果分析

3.6本章小结

第4章 桩基托换节点整体模型的数值模拟分析

4.1有限元分析软件ABAQUS/CAE简介

4.2单元本构选择

4.3新旧混凝土接触滑移模拟与模型建立

4.4有限元模型结果分析

4.5模拟结果与试验结果对比分析

4.6本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录