装配式PHC管桩柱的抗侧向冲击性能研究

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装配式PHC管桩柱是由预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)经现场吊装后配置钢筋并浇筑核心混凝土形成的1种新型装配式预制柱。该装配式PHC管桩柱具有造价低,免模板施工,采购便利,强度高等优点,但其组成部分中的PHC管桩具有脆性大的特点,若将装配式PHC管桩柱作为承重构件应用于停车场中,将对建筑结构的安全性能起着至关重要的影响。而停车场中的承重柱在役期间难免会受到车辆撞击,因此,展开装配式PHC管桩柱的抗侧向冲击性能研究具有现实意义,且对工程施工具有参考价值。本文通过落锤冲击试验和数值模拟探究PHC管桩与装配式PHC管桩柱的抗侧向冲击性能,并测得冲击受损后两者的剩余承载力,其中主要研究内容与结论如下:(1)探究PHC管桩在侧向冲击荷载下的动力响应和破坏形态。采用超高落锤冲击试验装置对4组PHC管桩试件进行冲击试验,测得试件的竖向位移-时间曲线、冲击力-时间曲线和混凝土应变-时间曲线,试验结果表明:(a)PHC管桩在低速冲击作用下具有较好的弹性恢复能力;(b)当PHC管桩受到2次累计冲击荷载时,第2次撞击相较首次抗冲击性能减弱。(2)通过ABAQUS有限元程序对试验中的4组PHC管桩试件进行冲击仿真模拟,并采用该模型参数预测灌芯配筋后的装配式PHC管桩柱的结构动力响应情况,将模型数据与试验结果对比分析,结果表明:(a)有限元模型数据与PHC管桩试验结果较为吻合;(b)采用PHC管桩模型相关参数能较好预测灌芯配筋后的装配式PHC管桩柱试件的冲击力学性能。(3)采用2组装配式PHC管桩柱试件进行冲击试验,以探究其结构响应,并将该装配式PHC管桩柱与PHC管桩冲击试验结果进行对比分析,结果表明:(a)PHC管桩主要发生弯剪破坏,灌芯配筋后的装配式PHC管桩柱主要发生弯曲破坏;(b)灌芯后的装配式PHC管桩柱相较PHC管桩冲击力峰值减小且耗能增加,抗冲击性能增强。(4)为探究PHC管桩与装配式PHC管桩柱试件受冲击损伤后的剩余竖向承载力,分别采用1组冲击受损后的PHC管桩试件和2组冲击受损后的装配式PHC管桩柱试件进行竖向轴压试验,结果表明:PHC管桩与装配式PHC管桩柱冲击受损后的剩余承载力仍能满足规范的设计要求。
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