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具有耗能缝的整浇装配式直桩节点抗震性能研究 龙炳煌，唐宇 武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉 （430070 ） E-mail ：tangyu__520@ 摘 要：为了提高我国高桩码头的抗震能力，本文提出一种具有耗能缝的整浇装配式直桩节 点。采用有限元对这种新型直桩节点进行单调和低周反复加载分析。将具有耗能缝的整浇装 配式直桩节点和无耗能缝的现浇直桩节点进行对比，探讨了这种直桩节点的抗震性能。有关 结论对于进行这种直桩节点抗震性能的试验研究具有重要参考价值。 关键词：耗能缝，整浇装配式，直桩节点，抗震性能 1．引言 唐山地震时，天津地区的高桩码头遭受了 不同程度的破坏。震害调查表明，在 20 个河 岸码头中，共有直桩 1068 根，出现中等破坏 和严重破坏的324 根，占30.34% 。其中，直桩 最主要的破坏就是在桩帽以下出现断桩现象， 最终导致整个码头的倒塌。在高桩码头中，直 桩主要承受竖向荷载，叉桩抵抗水平地震力。 但是由于叉桩抗震能力不足，最终还是导致了 很多的直桩受到严重破坏，以致码头结构整体 图1 天津港码头震害 倒塌。很多研究者企图通过加强直桩节点来提 高码头结构的抗震能力。但是震害结果表明： 直桩节点的刚度越大，它吸收的地震能量就越 多，造成的破坏就越严重（如图1 所示）。 为了提高我国高桩码头的抗震能力，本文 提出一种具有耗能缝的整浇装配式的直桩节 点。其设计思想是：在预制直桩与预制桩帽之 间留出一定的缝隙，将直桩与桩帽隔离开来， 以降低节点的抗弯刚度。在缝内填入耗能材料， 通过耗能材料的变形来保护直桩和桩帽。直桩 通过桩芯混凝土配筋与甲板相连。这种节点的 桩芯混凝土只有很小的抗弯刚度。桩芯混凝土 的破坏不会影响直桩节点的承载力。 本文拟采用有限元对这种新的直桩节点进 行单调和低周反复加载分析，将具有耗能缝的 整浇装配式直桩节点和无耗能缝的现浇直桩节 点进行对比，重点探讨这种直桩节点的抗震性 图2 整浇装配式直桩节点 能。为这种直桩节点的试验研究和推广应用创 造必要的条件。 -1- 2 ．直桩节点概况 2.1 直桩节点设计 本文拟对两个直桩节点进行计算分析。构件1 为具有耗能缝的整浇装配式直桩节点。构 件2 为无耗能缝的现浇直桩节点。构件1 的尺寸如下：甲板尺寸（长×宽×高）为2400×700×200 （mm ）；预制桩帽的几何尺寸为高度600 （mm ）直径500 （mm ）的圆筒；直桩为预制混凝 土管桩，管桩长为2500mm，外径240mm，壁厚50mm。耗能缝设置在直桩与桩帽之间，耗 能缝宽度为10mm （见图2 ）。用于对比的构件2 为无耗能缝的现浇直桩节点，甲板、桩帽、 桩芯混凝土为整体现浇。两个构件除耗能缝和施工方法有差异之外，其他部分均无差异。甲 板，桩帽，桩芯，直桩的混凝土采用C40 。桩芯纵筋为6 根直径6mm 的HPB235 钢筋，纵 筋从桩芯一直延伸到上部甲板内。桩帽纵筋为12 根直径16mm 的HRB335 钢筋。桩帽箍筋 为直径12mm 的HPB235 钢筋，是从桩帽延伸到甲板的闭合箍筋。甲板纵筋为8 根直径22mm 的HRB335 钢筋，直桩纵筋为HRB335 钢，含钢率为 1.9％。 2.2 耗能材料选择 设置耗能材料的要求：⑴将桩帽与直桩隔开，但不影响节点的竖向承载力；⑵ 具有一 定的变形能力和耗能作用；⑶具有较好的耐腐蚀和抗老化性能，能够满足码头结构的环境要 求；⑷施工方便；⑸经济。 经分析，耗能材料既可以选择交通工程中常用的橡胶材料，也可以选择土木工程中正在 兴起的高分子阻尼材料。橡胶是通过内摩擦起衰减作用的，即橡胶的内摩擦是由橡胶分子和 分子之间以及橡胶分子