機械連接預應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

（宿遷學院建筑工程學院，江蘇宿遷223800）

機械連接預應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

（宿遷學院建筑工程學院，江蘇宿遷223800）

針對機械連接預應力混凝土實心方樁特點進行了介紹。目前，國內外學者針對預應力混凝土管樁的樁身抗震和節點抗震進行了大量研究，而針對機械連接預應力混凝土實心方樁的抗震性能研究較少，限制了機械連接預應力方樁在工程實際中的應用，特別是在抗震設防烈度較高的地區的使用。后續研究的主要方向應該是對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；預應力；混凝土方樁；抗震性能

隨著我國的建筑工業化進程的發展，各種預制構件的生產、研究和推廣也不斷推陳出新。而在基礎工程這部分，預制樁的發展也在不斷更新換代，其中，包括預制混凝土樁、鋼樁和鋼管混凝土樁。其中，預制混凝土樁又包括方樁和管樁，其使用更加廣泛。

機械連接預應力方樁（T-YRS）是在預應力實心方樁的基礎上，在樁端植入螺帽以及插拔式的接頭。在利用預應力實心方樁成熟的生產工藝的基礎上，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，節約成本，保證施工的質量。因此，對機械連接預應力混凝土實心方樁的研究很有實際意義。

1 機械連接預應力混凝土實心方樁

機械連接預應力混凝土實心方樁是結合長線臺預制混凝土實心方樁和機械連接預應力管樁的基礎上，由江蘇力引建筑新材料股份有限公司研發的一種新樁型。傳統預制樁上、下兩節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、焊接質量無法保證和連接鋼板易銹蝕的特點，而機械連接預應力混凝土實心方樁采用卡扣式連接件，避免了上述缺點。

2 鋼筋混凝土預制樁抗震性能研究現狀

機械連接預應力方樁作為一種新樁型，它的抗震性能值得深入研究。由于在國家相關標準中，未對機械連接預應力方樁的抗震性能進行詳細要求，這就限制了機械連接預應力方樁在工程實際中的應用，特別是在抗震設防烈度較高的地區的使用。目前國內外研究多集中在預制管樁和空心方樁的樁身和承臺節點抗震性能研究。

2.1 樁身抗震性能研究現狀

目前，關于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用相對較多，國內外的研究也較成熟。

Muguruma通過試驗研究了PHC管樁的彎曲延性。試驗結果表明，預應力筋的延伸率越高，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。

陳彥等對預應力離心方樁和預應力混凝土管樁作單樁承載力的進行了對比試驗。結果表明，預應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。

齊曉光通過對預應力高強混凝土管樁進行低周反復加載試驗，分析了配箍特征值，以及不同鋼纖維混凝土對預應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，提升了預應力高強混凝土管樁試件的滯回性能，有利于結構抗震。

戎賢等通過對PHC管樁進行低周往復加載，分析其承載力、滯回曲線、延性等抗震性能指標，研究了樁徑、有效預應力及配置非預應力筋對PHC管樁抗震性能的影響。研究結果表明，PHC管樁的抗震性能隨著樁徑的增加而降低。隨著樁身有效預應力的提高，試件破壞的脆性特征及剛度退化現象減弱，抗震性能有所改善。而配置一定數量的非預應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應力管樁進行低周往復加載試驗，分析了不同類型預應力管樁的耗能、延性以及承載力。試驗結果表明，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荷載作用下的承載力以及耗能能力。

李光明通過對預應力混凝土管樁（PHC）的結構性能測試、單樁及多樁基礎的振動臺試驗、現場水平承載力試驗、高地震烈度的時程分析，表明了預應力混凝土管樁（PHC）的應用應提高抗彎承載力，并采取必要措施加強預應力混凝土管樁（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值模擬，通過對比兩者的滯回曲線，研究發現，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%.通過調整勁性填芯參數，組合出了最經濟的型鋼埋置深度、橫向型鋼長度以及豎向型鋼長度。

從上述文獻可以看出關于機械連接預應力方樁樁身的抗震性能的研究較少。

2.2 樁-承臺節點抗震性能研究現狀

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，針對機械連接預應力方樁-承臺連接節點抗震性能研究很少，因此，有必要對樁-承臺的連接節點進行研究。

陳艷風通過設計5個PHC管樁與承臺組合體試件節點進行低周往復的擬靜力試驗，對PHC管樁與承臺組合體試件節點的破壞形態、承載力、延性性能、剛度退化、耗能能力等抗震指標進行了研究。研究結果表明，樁身根部與錨固鋼筋連接處是節點的薄弱部位、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加載對比試驗，研究了荷載-位移曲線、荷載-應變曲線、裂縫發展變化及抗彎能力。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應力混凝土管樁與樁帽連接節點的受彎試驗研究，分析了連接節點受彎承載力的主要影響因素，探討了連接節點受彎承載力的計算模式和計算公式。

李艷艷等對5個預制樁身-承臺的組合體試件節點進行低周往復擬靜力加載試驗，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。研究結果表明，在樁身內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-承臺節點進行了低周反復試驗和數值模擬，分析了節點破壞形態，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-承臺節點的抗震性能。

綜上所述，目前，關于機械連接預應力方樁（T-YRS）-承臺節點的研究還很少，研究主要集中在預應力管樁和空心方樁。

3 結束語

綜上所述，目前，關于機械連接預應力混凝土實心方樁（T-YRS）抗震性能研究還很少。對比已經研究成熟的管樁，T-YRS后續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性能，為機械連接預應力混凝土實心方樁的工程應用和推廣提供試驗數據。

［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.預應力離心方樁的抗彎性能和承載力試驗研究［J］.武漢理工大學學報，2007，29（05）.

［3］齊曉光.預應力高強混凝土管樁抗震性能的試驗及理論研究［D］.天津：河北工業大學，2012.

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

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

［6］李光明.高地震烈度軟土預應力管樁（PHC）樁基礎的抗震特性研究［D］.天津：河北工業大學，2013.

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

［8］陳艷風.預應力高強混凝土管樁-承臺組合體試件節點抗震性能試驗研究［D］.天津：河北工業大學，2014.

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

［10］朱海堂，丁自強，張啟明.預應力混凝土管樁與樁帽連接節點受彎性能試驗研究［J］.土木工程學報，1997，30（04）.

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

［12］楊志堅.預應力高強混凝土管樁抗震性能研究［D］.天津：天津大學，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）；宿遷市工業科技支撐計劃項目（H201402）；2016年宿遷學院校級大學生創新訓練項目