不同桩长对GFRP复合桩竖向承载性能影响研究

作者

边汉亮马宇豪张建伟瑜璐樊亚龙
单位

河南大学土木建筑学院中建七局第四建筑有限公司
摘要

目的探究不同桩长对玻璃纤维增强复合材料（GFRP）桩竖向承载性能的影响。方法分别对普通钢筋混凝土（RC）桩和GFRP复合桩的竖向承载性能进行研究，开展室内模型实验，同时利用有限元软件模拟不同桩长对其竖向承载特性的影响。结果模型试验中，GFRP复合桩的竖向承载力大于RC桩，在桩顶荷载6 kN时，GFRP复合桩侧摩阻力占桩顶荷载的34.1%,RC桩占24.7%,GFRP材料明显改变了桩身的粗糙程度，使桩身界面摩擦特性增强，从而在较高的竖向荷载作用下，产生较小的端阻力。有限元软件模拟中，与RC桩相比，GFRP布与土体的摩擦系数比混凝土与土体的摩擦系数大，有利于GFRP复合桩侧摩阻力的发挥，相同桩长的GFRP复合桩端阻力占比明显低于RC桩。对比桩长5,10,15 m,RC桩，侧摩阻力值占桩基极限承载力的35.69%,42.44%,50.54%,GFRP复合桩的桩身侧摩阻力分别占桩基极限承载力的42.44%,63.09%,75.69%，表明GFRP复合桩是通过增加侧摩阻力来提高竖向承载力的，且桩长越长，GFRP复合桩承载性能提升越明显。结论相同桩长的GFRP复合桩竖向承载力明显高于RC桩；随着桩长增大，GFRP复合桩桩侧摩阻力的发挥效果更好，对应的桩基极限承载力越高，GFRP桩-土的界面摩擦特性发挥越理想。试验结果可为GFRP复合桩的竖向承载力设计提供理论参考。
关键词

GFRP复合桩竖向承载性能模型试验压实度摩擦系数
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（51508163）；河南省研究生教育改革与质量提升工程项目（YJS2021JD13）；
文章目录

0 引言
1 模型实验
1.1 静载试验准备
1.2 模型桩及信息采集系统
1.3 试验方案设计
1.4 试验结果及分析
1.4.1 荷载沉降曲线
1.4.2 桩身轴力及侧摩阻力
2 有限元数值模拟
2.1 GFRP复合桩和RC桩数值模拟对比
2.1.1 材料本构模型参数
2.1.2 有限元模型建立
2.1.3 有限元模拟结果分析
2.2 桩尺寸对GFRP复合桩竖向承载性能影响
2.2.1 有限元模型建立
2.2.2 有限元模拟结果
3 结论