钢护筒-混凝土灌注桩基础抗震性能试验与理论研究

我国大型桥梁中常采用的高桩承台基础通常是地震作用下的薄弱部位，利用钢护筒参与桩身受力来改善基础的抗震性能，具有高效、简便且又经济的突出特点，具有广泛的应用前景。但由于目前尚缺乏具有针对性的理论和试验研究，对钢护筒与混凝土灌注桩的抗震机理尚不清楚，导致了在分析方法以及构造处理上的不统一。为此，本项目针对钢护筒-混凝土灌注桩在结构构造、成桩条件以及地震响应等方面的特点和规律，制作物理试验模型并进行拉压轴力与往复水平荷载联合作用下的拟静力试验研究，重点探讨钢护筒与混凝土桩的共同承载机理，与承台连接节点的滞回性能、损伤状态及损伤控制指标等，结合数值理论分析，建立钢护筒-混凝土灌注桩的合理抗震分析模型。在此基础上，通过典型大跨度桥梁增量动力分析与多模态推倒分析，深入评估钢护筒-混凝土灌注桩基础的抗震性能，为我国大跨度桥梁防震减灾提供直接的理论与技术支持。

本研究针对我国大型桥梁常利用钢护筒参与桩身受力来改善高桩承台基础抗震性能的状况，通过试验和理论研究，重点围绕：钢护筒与承台连接构造形式对连接节点承载性能的影响；考虑因成桩条件导致的界面粘结性能削弱下的桩身承载性能；考虑钢护筒参与受力的大跨度桥梁高桩承台基础抗震性能三个方面开展研究。主要研究成果有：.1）基于Opensees平台建立了可以考虑不同钢护筒-承台连接节点约束形式、考虑界面粘结削弱效应钢护筒-承台连接节点理论分析模型，并通过物理模型试验加以验证，符合性较好；.2）钢护筒-承台连接节点的承载能力受节点连接形式的影响很大，考虑钢护筒参与节点受力应具有可靠的连接形式，建议节点设计考虑法兰式锚固连接形式；.3）钢护筒-桩身极限承载能力受界面粘结削弱的影响效应相对较小，可以简化采用钢管混凝土组合截面进行计算，再偏于安全地考虑不小于0.85的折减系数；.4）依托金塘跨海大桥，对大跨度桥梁考虑钢护筒改善其高桩基础抗震性能进行了评估，建立了大跨度桥梁高桩承台基础考虑钢护筒参与作用的设计方法。