【博士】集群樁基大型承臺按軟化空間桁架設計理論的試驗研究【2007】

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內容簡介

　　學科專業(yè)：防災減災工程及防護工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度： 2007年　　樁基承臺基礎是廣泛應用于重要工業(yè)與民用建筑和大、中型橋梁等工程中的重要構件。樁基承臺一般處在三維應力狀態(tài)下工作，且受局部應力干擾嚴重，因此較為復雜，其承載力計算問題一直沒有得到很好解決。近年來國內外對樁基承臺受力機理進行了探索性研究，在厚承臺中采用傳統(tǒng)受彎體系的計算模式日益受到挑戰(zhàn)和置疑，桁架模型得到廣大研究人員的驗證，并被認為是對計算理論的變革。本文主要對復雜荷載下集群樁基大型承臺進行理論分析和試驗研究，提出了適用于樁基承臺承載力計算的軟化空間桁架模型，并通過試驗進行了驗證，建立了承臺受力全過程分析的設計方法。主要內容和成果如下： 　　1、通過對控制截面法、空間桁架法的分析和國內外樁基承臺試驗數據的統(tǒng)計，提出了用寬高比作為控制指標來判定空間桁架方法與控制截面方法的適用界限。寬高比≤2的為厚承臺，應采用桁架理論進行分析，否則為薄承臺，應采用控制截面法，即梁式模型進行計算。此外，還根據承臺底層縱筋對受剪和受沖切的有利作用，修正了控制截面法中的受剪和受沖切承載力計算公式?！　?、提出了適用于樁基承臺承載力計算的軟化空間桁架模型，模型滿足平衡條件、相容性條件和帶裂縫工作鋼筋混凝土的材料本構關系。在模型的拉桿受力全過程分析中，考慮了在受拉鋼筋屈服前混凝土的受拉貢獻，研究了受拉混凝土應力與底部受拉鋼筋應變之間的關系，修正了桁架拉桿的承載力，給出了拉桿的受拉承載力計算公式。在桁架壓桿承載力的計算中，考慮了底部水平鋼筋應變對混凝土強度的軟化修正，并給出了拉桿、壓桿受壓承載力和壓桿劈裂承載力的計算公式。通過大量試驗數據計算比較，結果表明本文方法與試驗結果符合較好。　　3、通過12個集群樁基承臺試件(10個九樁承臺和2個十六樁承臺)的靜載試驗成果，研究了集群樁基大型承臺的受力機理和破壞形態(tài)，分析了基樁剛度、承臺厚度、配筋形式、低配筋率和荷載布置形式等因素對承臺的影響，為建立復雜荷載作用下承臺的設計理論提供了試驗依據?！　?、通過變化承臺厚度和基樁剛度，對樁反力和樁荷集度進行分析，提出了樁基承臺相對剛度參數、裂縫開展修正系數和上部荷載分布修正系數，從而給出了集群樁基承臺剛性的判別標準、合理的板厚和樁反力分配的計算公式。　　5、依據樁基承臺的軟化空間桁架模型建立了樁基厚承臺拉桿最小配筋率的理論模型；混凝土將要開裂時對拉桿受拉承載力的貢獻值與混凝土開裂后受拉鋼筋承擔的拉桿受拉承載力兩者相等。研究表明，此理論模型不僅符合樁基承臺的受力機理，且計算值與試驗結果符合較好?！　?、對新疆伊犁河大橋和蘇通長江大橋試點工程按空間桁架模型進行了實測分析，進一步證明了混凝土對拉桿的受拉貢獻，并用軟化空間桁架模型對工程實測數據進行了全過程分析和對比?！　?

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