【博士】集群樁基大型承臺(tái)按軟化空間桁架設(shè)計(jì)理論的試驗(yàn)研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　樁基承臺(tái)基礎(chǔ)是廣泛應(yīng)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(gòu)件。樁基承臺(tái)一般處在三維應(yīng)力狀態(tài)下工作，且受局部應(yīng)力干擾嚴(yán)重，因此較為復(fù)雜，其承載力計(jì)算問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好解決。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)樁基承臺(tái)受力機(jī)理進(jìn)行了探索性研究，在厚承臺(tái)中采用傳統(tǒng)受彎體系的計(jì)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(yàn)證，并被認(rèn)為是對(duì)計(jì)算理論的變革。本文主要對(duì)復(fù)雜荷載下集群樁基大型承臺(tái)進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究，提出了適用于樁基承臺(tái)承載力計(jì)算的軟化空間桁架模型，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，建立了承臺(tái)受力全過(guò)程分析的設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容和成果如下： 　　1、通過(guò)對(duì)控制截面法、空間桁架法的分析和國(guó)內(nèi)外樁基承臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，提出了用寬高比作為控制指標(biāo)來(lái)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(tái)，應(yīng)采用桁架理論進(jìn)行分析，否則為薄承臺(tái)，應(yīng)采用控制截面法，即梁式模型進(jìn)行計(jì)算。此外，還根據(jù)承臺(tái)底層縱筋對(duì)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(jì)算公式。　　2、提出了適用于樁基承臺(tái)承載力計(jì)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(gòu)關(guān)系。在模型的拉桿受力全過(guò)程分析中，考慮了在受拉鋼筋屈服前混凝土的受拉貢獻(xiàn)，研究了受拉混凝土應(yīng)力與底部受拉鋼筋應(yīng)變之間的關(guān)系，修正了桁架拉桿的承載力，給出了拉桿的受拉承載力計(jì)算公式。在桁架壓桿承載力的計(jì)算中，考慮了底部水平鋼筋應(yīng)變對(duì)混凝土強(qiáng)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(jì)算公式。通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算比較，結(jié)果表明本文方法與試驗(yàn)結(jié)果符合較好?！　?、通過(guò)12個(gè)集群樁基承臺(tái)試件(10個(gè)九樁承臺(tái)和2個(gè)十六樁承臺(tái))的靜載試驗(yàn)成果，研究了集群樁基大型承臺(tái)的受力機(jī)理和破壞形態(tài)，分析了基樁剛度、承臺(tái)厚度、配筋形式、低配筋率和荷載布置形式等因素對(duì)承臺(tái)的影響，為建立復(fù)雜荷載作用下承臺(tái)的設(shè)計(jì)理論提供了試驗(yàn)依據(jù)。　　4、通過(guò)變化承臺(tái)厚度和基樁剛度，對(duì)樁反力和樁荷集度進(jìn)行分析，提出了樁基承臺(tái)相對(duì)剛度參數(shù)、裂縫開展修正系數(shù)和上部荷載分布修正系數(shù)，從而給出了集群樁基承臺(tái)剛性的判別標(biāo)準(zhǔn)、合理的板厚和樁反力分配的計(jì)算公式?！　?、依據(jù)樁基承臺(tái)的軟化空間桁架模型建立了樁基厚承臺(tái)拉桿最小配筋率的理論模型；混凝土將要開裂時(shí)對(duì)拉桿受拉承載力的貢獻(xiàn)值與混凝土開裂后受拉鋼筋承擔(dān)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(tái)的受力機(jī)理，且計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果符合較好?！　?、對(duì)新疆伊犁河大橋和蘇通長(zhǎng)江大橋試點(diǎn)工程按空間桁架模型進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析，進(jìn)一步證明了混凝土對(duì)拉桿的受拉貢獻(xiàn)，并用軟化空間桁架模型對(duì)工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全過(guò)程分析和對(duì)比?！　?

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