裂縫對寒冷地區水面光伏支架PHC管樁力學性能影響

賈約明，孔祥逸，錢 赟，于東瑋,3，操太春,3，吳 琳，張大勇*

(1.國家電投集團能源科技工程有限公司，上海 201100； 2.大連理工大學 海洋科學與技術學院，遼寧 盤錦 124221；3.大連理工大學 運載工程與力學學部，遼寧 大連 116023)

0 引 言

預應力高強度混凝土(Prestressed High-Strength Concrete，PHC)管樁作為建筑基礎的重要結構，已廣泛應用于樓房、光伏發電站、公路、港口碼頭等領域[1]。我國在PHC管樁的制作流程、施工工藝、承載能力和耐腐蝕性方面都作出較詳細的規定[2-5]。此外，PHC管樁應用至今，有關PHC管樁的損傷問題也有較多研究：吳鋒等[6]試驗發現管樁在開裂后仍具備一定的承載能力；劉華等[7]采用有限元方法建立混凝土本構方程，將混凝土的損傷開裂過程分為各向同性階段、損傷階段、開裂階段和破壞階段；劉向征[8]采用子域邊界元法針對二維雙材料裂縫擴展問題提供斷裂參數。然而，關于管樁在冷濕環境下凍脹開裂的問題，業內鮮有關注和研究[9]。

針對寒區水面光伏支架PHC管樁凍脹導致的縱向開裂問題：采用Abaqus中的擴展有限元法探究管樁在樁內土體凍脹力作用下的開裂形態；基于混凝土塑性損傷模型中的損傷因子，以彈性模量為指標分析管樁在縱向開裂后的力學性能退化情況；以東北地區某水庫光伏支架為對象，分析其在極端風載荷作用下的承載能力。

1 樁內土體凍脹力作用下管樁開裂狀態

采用Abaqus整體式建模方法對PHC300-A(70)管樁進行建模，并且由于后期需要考察其力學性能下降情況和模擬風載荷作用下管樁受力情況，選取塑性損傷模型作為PHC管樁模擬計算的混凝土本構模型[10-11]，其中塑性損傷模型的有關參數如表1所示。……