【摘 要】
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纤维增强复合材料(FRP)是由纤维增强聚合物基体制成的复合材料,在工程已经得到了逐步的应用,FRP复合材料桩与传统的钢桩、混凝土桩相比,有其独特的优势,如高耐久性、高强度、重量轻等。桩-土界面摩擦特性是影响桩基承载力的一个重要因素,但就现阶段而言,有关FRP材料在不同荷载模式下、在不同土体中的摩擦特性研究尚不完善,故对FRP材料与红砂岩风化土界面进行摩擦试验研究有重要意义。所以,文中以两种FRP材
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纤维增强复合材料(FRP)是由纤维增强聚合物基体制成的复合材料,在工程已经得到了逐步的应用,FRP复合材料桩与传统的钢桩、混凝土桩相比,有其独特的优势,如高耐久性、高强度、重量轻等。桩-土界面摩擦特性是影响桩基承载力的一个重要因素,但就现阶段而言,有关FRP材料在不同荷载模式下、在不同土体中的摩擦特性研究尚不完善,故对FRP材料与红砂岩风化土界面进行摩擦试验研究有重要意义。所以,文中以两种FRP材料(CFRP、GFRP)为桩界面,红砂岩风化土为土界面,开展了界面摩擦试验研究,分析了不同因素对界面摩擦特性与桩承载力的影响。主要研究内容与成果如下:(1)利用Shear TracⅢ室内大型直剪仪开展了不同竖向压力、不同土体含水率、不同土体干密度下的界面摩擦特性试验,得到了不同条件下的剪应力-位移响应与剪切变形规律。结果表明:不同条件下应力应变曲线变化规律相似,在剪切开始阶段,剪切应力随着剪切位移的增大迅速上升,至剪切应力达到峰值后再缓慢下降,最后趋于稳定,出现应力软化;相同条件下,竖向压力越大,剪缩现象越明显。(2)基于FRP材料-红砂岩风化土界面摩擦试验结果,分析了不同土体含水率、干密度下的FRP材料-红砂岩风化土界面摩擦特性,得到了界面应力应变关系、摩擦系数、界面摩擦角随这些因素变化的响应规律。可发现CFRP、GFRP-土界面对于含水率、干密度变化的摩擦特性响应规律相似;界面摩擦强度在最优土体含水率附近取得最大值,当含水率大于最优含水率后,界面强度会发生遇水弱化。(3)结合摩擦试验所得的FRP材料-红砂岩风化土界面摩擦角、似粘聚力,利用有限元模拟软件Midas GTS NX建立了一个考虑桩-土界面摩擦特性的桩基数值模型,分析了FRP复合材料桩单桩竖向承载力随桩-土相互作用界面参数变化的响应,得到了FRP复合材料桩承载力随界面参数改变而变化的规律。
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