“建華工程獎(jiǎng)”成果介紹系列之——混凝土管樁全過程承載性能評(píng)價(jià)研究
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成果依托國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目展開，歷時(shí)10余年，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文20篇，其中16 篇被EI收錄，4篇被SCI收錄。目前正在申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利。
成果系統(tǒng)研究了管樁全壽命周期所經(jīng)歷的從生產(chǎn)制造到現(xiàn)場(chǎng)施工直至長(zhǎng)期服役全生命周期的承載性能評(píng)價(jià)體系。提出了一種增配非預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋的主筋加強(qiáng)型管樁，通過試驗(yàn)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，可明顯提高管樁樁身的極限彎矩和剪力，樁身破壞延性得以改善。
原位觀測(cè)了混凝土管樁分別壓入軟黏土和粉土地基土中土塞的形成過程及土塞性質(zhì)，揭示了管樁施工過程中土塞的形成規(guī)律與性狀，有助于更準(zhǔn)確地計(jì)算混凝土管樁的端阻力，為展開混凝土管樁短期服役承載力評(píng)價(jià)做好了施工過程性狀描述的準(zhǔn)備工作。
提出了一種以土塞率為基本指標(biāo)，合理考慮混凝土管樁土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)的承載力設(shè)計(jì)模型，增強(qiáng)了敞口混凝土管樁承載力計(jì)算的合理性，又不失簡(jiǎn)便性，還考慮了錘擊、靜壓施工對(duì)承載力計(jì)算的影響。
□實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)
將“時(shí)間效應(yīng)”納入管樁的豎向承載力設(shè)計(jì)中。利用較短時(shí)間內(nèi)“隔時(shí)復(fù)壓試驗(yàn)”的復(fù)壓結(jié)果，確定長(zhǎng)期承載力增長(zhǎng)規(guī)律，并運(yùn)用到靜壓樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，同時(shí)采用復(fù)壓調(diào)節(jié)系數(shù)和安全系數(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，以提高設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性。工程應(yīng)用表明，此設(shè)計(jì)方法對(duì)降低施工難度、縮短工期、節(jié)約成本、保證設(shè)計(jì)的可靠度具有重要意義。
□實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)
成果從施工效應(yīng)出發(fā)來考察樁承載性狀的思路，從大量看似無序的試樁數(shù)據(jù)中找出了內(nèi)在規(guī)律，利用近2000 根靜壓管樁的終壓力和靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于灰色理論修正得出了樁的極限承載力，通過對(duì)樁側(cè)土和樁端土的分類，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)、歸納、分析，得出了一組不同樁長(zhǎng)徑比下極限承載力與終壓力比值的描述函數(shù)，實(shí)用意義明顯。
成果關(guān)注管樁歷經(jīng)數(shù)年甚至數(shù)十年后的承載性能評(píng)價(jià)。通過對(duì)靜壓敞口管樁的長(zhǎng)期試驗(yàn)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)其承載力增長(zhǎng)率隨時(shí)間對(duì)數(shù)呈線性增長(zhǎng)關(guān)系；通過對(duì)既有試樁數(shù)據(jù)的整理分析，獲知承載力時(shí)效性的描述函數(shù)；采用三階段模式來描述承載力增長(zhǎng)規(guī)律。
研究成果在一定程度上推動(dòng)了混凝土管樁的合理化設(shè)計(jì)和施工。
專家評(píng)審意見
成果系統(tǒng)研究了混凝土管樁從生產(chǎn)制造、到現(xiàn)場(chǎng)施工、使用期的全生命周期的承載性能評(píng)價(jià)體系；研發(fā)了一種可改善樁身抗彎剪性能的加強(qiáng)型管樁；在管樁貫入和承載力方面，針對(duì)現(xiàn)有規(guī)范和施工標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題，研究了土塞和終壓標(biāo)準(zhǔn)，并積累了近2000根靜壓管樁的終壓力和靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)管樁的工程應(yīng)用具有很高的參考價(jià)值；在管樁豎向承載力方面，提出了兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。成果具有較高的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值，在一定程度上推動(dòng)了混凝土管樁的合理化設(shè)計(jì)和施工。