許平，王美華，蔡金華，徐小旭，李曉宇

（宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇宿遷223800）

機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁抗震性能研究進展＊

許平，王美華，蔡金華，徐小旭，李曉宇

（宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇宿遷223800）

針對機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁特點進行了介紹。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁身抗震和節(jié)點抗震進行了大量研究，而針對機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁的抗震性能研究較少，限制了機械連接預(yù)應(yīng)力方樁在工程實際中的應(yīng)用，特別是在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)的使用。后續(xù)研究的主要方向應(yīng)該是對T-YRS的樁身進行抗震性能的研究、對T-YRS與承臺的連接部位進行抗震性能的研究。

機械連接；預(yù)應(yīng)力；混凝土方樁；抗震性能

隨著我國的建筑工業(yè)化進程的發(fā)展，各種預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、研究和推廣也不斷推陳出新。而在基礎(chǔ)工程這部分，預(yù)制樁的發(fā)展也在不斷更新?lián)Q代，其中，包括預(yù)制混凝土樁、鋼樁和鋼管混凝土樁。其中，預(yù)制混凝土樁又包括方樁和管樁，其使用更加廣泛。

機械連接預(yù)應(yīng)力方樁（T-YRS）是在預(yù)應(yīng)力實心方樁的基礎(chǔ)上，在樁端植入螺帽以及插拔式的接頭。在利用預(yù)應(yīng)力實心方樁成熟的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，機械連接的方式更加能提高實心方樁在實際工程中的施工效率，縮短工期，節(jié)約成本，保證施工的質(zhì)量。因此，對機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁的研究很有實際意義。

1 機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁

機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁是結(jié)合長線臺預(yù)制混凝土實心方樁和機械連接預(yù)應(yīng)力管樁的基礎(chǔ)上，由江蘇力引建筑新材料股份有限公司研發(fā)的一種新樁型。傳統(tǒng)預(yù)制樁上、下兩節(jié)樁之間一般采用焊接方式連接，這種連接方式具有勞動強度大、施工時間長、焊接質(zhì)量無法保證和連接鋼板易銹蝕的特點，而機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁采用卡扣式連接件，避免了上述缺點。

2 鋼筋混凝土預(yù)制樁抗震性能研究現(xiàn)狀

機械連接預(yù)應(yīng)力方樁作為一種新樁型，它的抗震性能值得深入研究。由于在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，未對機械連接預(yù)應(yīng)力方樁的抗震性能進行詳細要求，這就限制了機械連接預(yù)應(yīng)力方樁在工程實際中的應(yīng)用，特別是在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)的使用。目前國內(nèi)外研究多集中在預(yù)制管樁和空心方樁的樁身和承臺節(jié)點抗震性能研究。

2.1 樁身抗震性能研究現(xiàn)狀

目前，關(guān)于T-YRS的樁身的抗震性能的研究很少，而對于PHC管樁和空心方樁的研究與應(yīng)用相對較多，國內(nèi)外的研究也較成熟。

Muguruma通過試驗研究了PHC管樁的彎曲延性。試驗結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力筋的延伸率越高，PHC的抗彎承載力就越高，箍筋采用較高的配箍率能夠改善PHC的延性。

陳彥等對預(yù)應(yīng)力離心方樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作單樁承載力的進行了對比試驗。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力離心方樁的實際承載能力能夠滿足工程的需要，具有較強承載性能。

齊曉光通過對預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁進行低周反復(fù)加載試驗，分析了配箍特征值，以及不同鋼纖維混凝土對預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁性能的影響。研究表明，隨著配筋率的增加和鋼纖維的改善，提升了預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁試件的滯回性能，有利于結(jié)構(gòu)抗震。

戎賢等通過對PHC管樁進行低周往復(fù)加載，分析其承載力、滯回曲線、延性等抗震性能指標(biāo)，研究了樁徑、有效預(yù)應(yīng)力及配置非預(yù)應(yīng)力筋對PHC管樁抗震性能的影響。研究結(jié)果表明，PHC管樁的抗震性能隨著樁徑的增加而降低。隨著樁身有效預(yù)應(yīng)力的提高，試件破壞的脆性特征及剛度退化現(xiàn)象減弱，抗震性能有所改善。而配置一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力筋可使其抗震性能得到明顯改善。

王鐵成等通過不同高強預(yù)應(yīng)力管樁進行低周往復(fù)加載試驗，分析了不同類型預(yù)應(yīng)力管樁的耗能、延性以及承載力。試驗結(jié)果表明，普通鋼筋能夠改善管樁的抗震性能，填芯能夠提高管樁在往復(fù)荷載作用下的承載力以及耗能能力。

李光明通過對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的結(jié)構(gòu)性能測試、單樁及多樁基礎(chǔ)的振動臺試驗、現(xiàn)場水平承載力試驗、高地震烈度的時程分析，表明了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的應(yīng)用應(yīng)提高抗彎承載力，并采取必要措施加強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）的水平位移的限制。

張偉對勁性填芯混凝土管樁和普通填芯混凝土管樁進行數(shù)值模擬，通過對比兩者的滯回曲線，研究發(fā)現(xiàn)，勁性填芯混凝土管樁耗能能力的水平承載能力能夠提高37.8%.通過調(diào)整勁性填芯參數(shù)，組合出了最經(jīng)濟的型鋼埋置深度、橫向型鋼長度以及豎向型鋼長度。

從上述文獻可以看出關(guān)于機械連接預(yù)應(yīng)力方樁樁身的抗震性能的研究較少。

2.2 樁-承臺節(jié)點抗震性能研究現(xiàn)狀

樁與承臺的連接點，在地震作用下處于最大彎矩處，受力是最不利的，震害也是主要集中在這里。目前，針對機械連接預(yù)應(yīng)力方樁-承臺連接節(jié)點抗震性能研究很少，因此，有必要對樁-承臺的連接節(jié)點進行研究。

陳艷風(fēng)通過設(shè)計5個PHC管樁與承臺組合體試件節(jié)點進行低周往復(fù)的擬靜力試驗，對PHC管樁與承臺組合體試件節(jié)點的破壞形態(tài)、承載力、延性性能、剛度退化、耗能能力等抗震指標(biāo)進行了研究。研究結(jié)果表明，樁身根部與錨固鋼筋連接處是節(jié)點的薄弱部位、受力較大。

賀武斌等通過對制作的加強型與普通填芯混凝土管樁水平往復(fù)加載對比試驗，研究了荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線、裂縫發(fā)展變化及抗彎能力。研究表明，加強型試件連接處水平承載力、位移及延性等都比普通試件好。

朱海堂等通過對多個預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與樁帽連接節(jié)點的受彎試驗研究，分析了連接節(jié)點受彎承載力的主要影響因素，探討了連接節(jié)點受彎承載力的計算模式和計算公式。

李艷艷等對5個預(yù)制樁身-承臺的組合體試件節(jié)點進行低周往復(fù)擬靜力加載試驗，分析了破壞特征、承載力、延性、滯回曲線及耗能性能等抗震指標(biāo)。研究結(jié)果表明，在樁身內(nèi)安放鋼筋籠并深入承臺的錨固鋼筋可改善管樁-承臺組合體試件的整體性。

楊志堅通過對PHC管樁-承臺節(jié)點進行了低周反復(fù)試驗和數(shù)值模擬，分析了節(jié)點破壞形態(tài)，進而對滯回特征，剛度退化以及延性進行了分析，從而研究了管樁-承臺節(jié)點的抗震性能。

綜上所述，目前，關(guān)于機械連接預(yù)應(yīng)力方樁（T-YRS）-承臺節(jié)點的研究還很少，研究主要集中在預(yù)應(yīng)力管樁和空心方樁。

3 結(jié)束語

綜上所述，目前，關(guān)于機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁（T-YRS）抗震性能研究還很少。對比已經(jīng)研究成熟的管樁，T-YRS后續(xù)研究方向需要集中針對樁身的抗震性能研究和樁身與承臺的連接處的抗震性能進行深入研究，從而更加全面了解和掌握這種新樁型的力學(xué)性能，為機械連接預(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁的工程應(yīng)用和推廣提供試驗數(shù)據(jù)。

［1］Muguruma H.Improving the flexural ductility of pretensioned high strength spun concrete piles by lateral confiningofconcrete.ProceedingsofthePacific Conference on Earthquake Engineering，1987（01）.

［2］陳彥，周建凡，賈燎.預(yù)應(yīng)力離心方樁的抗彎性能和承載力試驗研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，29（05）.

［3］齊曉光.預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁抗震性能的試驗及理論研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2012.

［4］戎賢，徐曉哲，李艷艷.預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁抗震性能試驗研究［J］.工業(yè)建筑，2013，43（07）.

［5］王鐵成，王文進，趙海龍，等.不同高強預(yù)應(yīng)力管樁抗震性能的試驗對比［J］.工業(yè)建筑，2014，44（07）.

［6］李光明.高地震烈度軟土預(yù)應(yīng)力管樁（PHC）樁基礎(chǔ)的抗震特性研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2013.

［7］張偉.水平往復(fù)荷載下勁性填芯高強混凝土管樁承載性能數(shù)值模擬分析［D］.太原：太原理工大學(xué)，2015.

［8］陳艷風(fēng).預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁-承臺組合體試件節(jié)點抗震性能試驗研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2014.

［9］賀武斌，崔向東，郭昭勝，等.樁頭加強型預(yù)應(yīng)力管樁與承臺連接處受彎性能試驗研究［J］.工業(yè)建筑，2014，44（01）.

［10］朱海堂，丁自強，張啟明.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與樁帽連接節(jié)點受彎性能試驗研究［J］.土木工程學(xué)報，1997，30（04）.

［11］李艷艷，陳艷風(fēng)，劉坤，等.預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁-承臺組合體節(jié)點抗震性能試驗研究［J］.建筑科學(xué)，2014，30（01）.

［12］楊志堅.預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁抗震性能研究［D］.天津：天津大學(xué)，2014.

〔編輯：張思楠〕

TU511.32

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.035

2095－6835（2017）14－0035－02

2015年江蘇省第十二批六大人才高峰項目（2015-JZ-019）；宿遷市工業(yè)科技支撐計劃項目（H201402）；2016年宿遷學(xué)院校級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目