钢管混凝土嵌岩桩力学性能研究综述

张小龙, 邢 磊, 王 丽, 王多银*

(1. 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心,重庆 400074；2.重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室,重庆400074)

三峡蓄水成库有效利用了内河航运资源，有力推动了内河航运事业,但同时,内河码头建设也因为库区施工水位提升遇到了新的困难。钢管混凝土嵌岩桩可以大大减小桩基枯水位期施工时间,从而在库区工程中得到了广泛应用。重庆港区的众多码头如寸滩港、果园港、新田港等均采用了这种结构形式,并从最初的4跨5桩式逐渐向3跨4桩式发展,如图1所示。

图1 内河大水位差框架码头结构剖面示意图Fig.1 Structural profile of frame wharf with large water level difference in inland river

钢管混凝土嵌岩桩主要由两部分组成,即外部嵌入基岩较浅的钢管和内部嵌入基岩较深的钢筋混凝土桩芯,该结构形式可以有效减小桩基枯水位施工时间,结构如图2所示。钢管最初仅被作为一种施工辅助工具,然而,由于钢管的存在,桩芯混凝土处于侧向受压状态，钢管能够提供均匀且连续的约束,相当于提高了配筋率,从而钢管混凝土嵌岩桩具有更高的强度、延性和破坏前更大的能量吸收等特性,各种约束影响因素如表1所示。同时,钢管混凝土嵌岩桩的承载力也受到地基及其上面浅覆盖层属性等因素的影响。因此,基于中外大量研究成果,从钢管混凝土嵌岩桩的横向承载特性、纵向承载特性及界面力学特性三方面进行综述,以揭示钢管混凝土嵌岩桩的最新研究进展,并指出该领域的后续研究重点。

图2 钢筋混凝土嵌岩桩截面示意图Fig.2 Section diagram of reinforced concrete rock-socketed pile

表1 不同约束作用下承载力影响因素Table 1 Influencing factors of bearing capacity under different constraints

1 钢管混凝土嵌岩桩横向承载特性

针对钢管混凝土嵌岩桩横向承载力特性的研究主要集中在组合结构抗弯抗剪等方面力学特性,主要结构形式包括双层钢管混凝土桩、矩形(方形)截面钢管混凝土桩、圆形截面钢管混凝土桩,由于钢护筒对钢筋混凝土桩芯的套箍作用,结构表现出了不同的力学特性。现对中外相关学者的研究从理论分析、数值模拟和室内模型试验3个方面综述如下。

1.1 钢管混凝土嵌岩桩横向承载特性理论分析

在理论分析方面,Hajjar等[1]首先将混凝土强度、钢管强度及钢管宽厚作为基本参数,建立了用于描述方钢管内混凝土本构关系的数学表达式,并建立了用于分析方钢管混凝土滞回性能的两类理论模型。在对混凝土本构关系进行数值分析时,韩林海等[2]建立了混凝土本构关系模型,该模型分别适用于钢管普通混凝土和钢管高强混凝土轴压构件。Aval等[3]在压弯构件受到往复荷载作用时,采用纤维模型法对其荷载-变形关系曲线进行了分析。在已有基础上,Lakshmi等[4]建立了钢管本构关系模型,该模型可用于有限元分析,且得到了非线性平衡方程,并发现由平衡方程分析的结果与试验结果较吻合。后来,肖从真等[5]通过58个钢管混凝土抗剪试件的试验研究,得出了钢管混凝土柱受剪承载力的计算公式,然而其并没有考虑钢管的套箍作用。Hu等[6]在已有基础上得到了一种可以用于开展有限元分析的混凝土材料本构模型。将无锈钢管与空钢管高强混凝土试件的试验结果进行对比,最终Lam等[7]在连续性强度理论的基础上,建立了设计表达公式。近年来,吴乃森等[8]运用线性回归方法对钢管混凝土受弯构件抗弯刚度叠加理论中的折减系数进行研究,发现圆形钢管混凝土构件中混凝土对整体抗弯刚度的贡献优于方形截面钢管混凝土构件,但其针对方形截面折减系数误差偏大。蔡健等[9]拟合了方钢管混凝土柱有限元分析结果,在进一步考虑受到剪跨比和轴压比影响的基础下得出了方钢管混凝土柱的横向抗剪承载力计算公式,并发现其计算结果偏于安全。上述研究成果主要针对钢管混凝土桩结构抗弯抗剪等承载力影响因素展开研究,并基于此建立了本构模型或者设计表达公式,但是较少考虑对不连续情况下(比如桩芯施工缺陷)结构弯矩剪力等影响的研究。

1.2 钢管混凝土嵌岩桩横向承载特性数值模拟分析

除了理论分析以外,数值模拟是研究钢管混凝土嵌岩桩横向承载特性的另一重要研究手段。丁发兴等[10]基于有限元软件ABAQUS,并结合提出的混凝土单轴受力和轴对称三轴受压应力-应变公式,分析了不同截面形状的钢管混凝土轴压短柱的力学性能,得出ABAQUS中混凝土塑性损伤本构模型的膨胀角为40°,并指出方、矩形钢管混凝土的约束套箍作用没有圆钢管混凝土明显,也没有钢筋混凝土明显。通过ABAQUS分析,黄宏等[11]得出在方钢管混凝土管壁内设置纵向加劲肋时将稳定性及极限荷载提高的结论,构件后期延性随着纵向加劲肋宽度的增加及构件极限荷载增大而增长,但是其研究没有考虑钢管混凝土构件力学性能将受到长细比的影响。最近,黄宏等[12]利用软件ABAQUS研究双钢管混凝土管桩压弯剪性能时发现构件经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段3个破坏阶段；同时核心混凝土在荷载作用下也会受到构件内钢管很大的约束作用,混凝土强度在受到内、外钢管的共同约束时将提高,同时内、外钢管的屈曲失稳也会由于混凝土的存在而延缓。罗源等[13]采用ABAQUS分析了钢管自应力混凝土柱抗剪性能的全过程,结果表明其抗剪承载力在剪跨比相同时比普通钢管混凝土柱高,且自应力越大,抗剪承载力越大,同时剪跨比将会影响自应力对抗剪承载力的提高作用,当剪跨比取值范围不同时,自应力对抗剪承载力的影响作用也不同。当λ≥0.4时,自应力对抗剪承载力的影响较小；λ<0.4时,自应力对抗剪承载力的影响较大。Fu等[14]对钢管轻骨料混凝土(lightweight aggregate concrete-filled steel tube, LACFST)在水平循环荷载作用下的数值分析表明,随着钢管厚度的增加,试件的承载力和延性显著提高。随着钢和混凝土强度的提高,构件的承载力提高,延性和耗能性能略有下降。上述研究成果对不同构造形式钢管混凝土桩在静荷载下,力学响应过程和承载力影响因素开展了研究,但是没有涉及动荷载下结构响应,比如横向冲击荷载。

1.3 钢管混凝土嵌岩桩横向承载特性的试验研究

在试验方面,Braford等[15]首先通过钢管混凝土柱剪切试验发现了钢管混凝土受压过程中易过早失稳破坏的问题,为了防止钢管过早发生局部屈曲,建议试件长径比不要超过125。王多垠等[16]通过室内模型试验研究发现大直径嵌岩灌注桩在襟边宽度越来越小以后,大约在桩体地面线下5 cm处,各桩的弯矩均将达到最大值,这对于承受横向载荷的大直径嵌岩桩是不利的,它将极易导致桩体的失稳或是岩土的渐进破坏。钱稼茹等[17]通过35根钢管混凝土柱受剪承载力试验发现,剪跨比λ=0.5为试件剪切破坏和弯曲破坏的分界点,当剪跨比继续增加,达到1≥λ>0.5时,试件为剪弯破坏。后来,闻洋等[18]进行了15根方钢管混凝土柱的偏心受压试验,发现偏心率和长细比是影响方钢管混凝土柱承载力的主要因素,偏心率增大,紧箍力对核心混凝土强度的提高减弱,构件的承载力明显降低,混凝土强度对承载力的影响明显减小。黄勇等[19]在进行方钢管和圆钢管混凝土短柱受剪性能试验时发现两者的破坏形态接近,破坏均发生在受剪弯作用最大的底部区域,为延性破坏,但圆钢管混凝土试件抵抗变形能力相对较强,表现出了较好的延性。在6个足尺方钢管混凝土柱试件的抗剪性能试验中,蔡健等[9]发现了试件的剪切破坏特点,实验表明试件剪力-位移曲线表现为3段,分别为弹性段、弹塑性段和塑性段,并通过分析可得出试件在有轴压、剪跨比小时的抗剪承载力较高。近日,徐礼华等[20]在进行24 根柱试件偏心受压试验时发现,钢管自应力自密实高强混凝土柱长径比或偏心距越大,其极限承载力越低,钢管自应力自密实高强混凝土柱在初始自应力为3～5 MPa时提高9.2%～11.7%。陈东等[21]通过9个碳纤维增强聚合物(carbon fibre reinforced polymer, CFRP)-方钢管混凝土试件和3个方钢管混凝土试件的剪切性能试验研究,发现横向CFRP层数对试件承载力的影响不大,引起初始刚度和应力曲线的形状变化不大,但是其影响程度略大于混凝土强度的变化引起的试件承载力的变化。针对钢管混凝土嵌岩桩横向承载力试验研究影响因素如表2所示。上述研究成果是对钢管混凝土桩横向承载力影响因素展开的研究,但没有考虑有局部缺陷管桩结构横向承载特性。

表2 针对钢管混凝土嵌岩桩横向承载力试验影响因素Table 2 Influencing factors of transverse bearing capacity test of concrete filled steel tubular rock-socketed piles

2 钢管混凝土嵌岩桩纵向承载特性

钢管混凝土嵌岩桩在实际工程中主要用于承担来自上部结构的竖向承载力,结构竖向承载力也是大家研究的重点,由于钢管的约束效应,基于不同参数的结构的承载力均得到不同程度加强,但力学行为也更加复杂。现从理论分析、数值模拟和模型试验方面进行综述。

2.1 钢管混凝土嵌岩桩纵向承载特性的理论分析

在进行理论分析时,Tomii等[22]首先进行试验,该室内模型实验在轴压荷载作用下,采用方形、圆形和八角形截面钢管混凝土,分别测定了它们黏结强度和滑移之间的关系。随后,韩冰等[23]通过对受弯构件徐变的分析,在长期荷载作用下,建立了钢管混凝土受弯构件承载的计算方法,并持有其承载力会在徐变的影响下会降低的观点。后来韩林海等[24]推导了方钢管混凝土轴压强度简化计算公式,但是在其推导过程中只考虑了内外力平衡的情况而忽略了混凝土之间的滑移。刘洁[25]基于内部的钢管混凝土桩芯和外部的箍筋两部分的应力-应变关系,得出了外部箍筋对钢筋混凝土桩芯的平均约束应力计算公式,并分析了组合柱轴压荷载-变形曲线规律,然而其研究中并没有考虑柱的长细比对截面强度的影响,也没有考虑3种材料之间的相对滑移。欧智菁等[26]提出了通过计算柱的相对长细比来计算钢管混凝土柱稳定系数的统一算法,并通过模型试验对该算法进行了试验验证,结果表明,该算法的计算结果与试验结果吻合较好,从而验证了钢管混凝土柱稳定系数的统一算法的合理性。上述研究成果研究了钢管混凝土管桩竖向承载力理论本构模型,但缺乏钢护筒与混凝土桩芯相对滑移及发展对结构承载力的影响研究。

韩林海等[24]给出的约束效应系数ξ计算公式为

式(1)中:α=As/Ac为刚换混凝土截面含钢率；fy为刚才屈服极限；fck为钢筋混凝土抗压强度；As为钢管横截面面积；Ac为混凝土横截面面积。

2.2 钢管混凝土嵌岩桩纵向承载特性的数值模拟分析

在进行数值模拟时,Susantha等[27]分析了方形和矩形钢管混凝土极限承载力,通过分析结果对两个不同截面构件的极限承载力进行了对比。陈宝春等[28]利用ANSYS建立了钢管混凝土结构有限元模型,提出了其极限承载力的计算方法,然而并没有考虑构件的疲劳强度和动力性能。后来,黄宏等[29]、Mohamed等[30]采用有限元软件对带肋筋方钢管钢筋混凝土短柱的荷载-变形关系进行了研究,经分析得出设置肋筋不仅改善了核心混凝土的纵向应力,而且明显减小了钢管管壁的拉应力作用区范围,改善了管壁的稳定性,对混凝土核心区的约束平均提高幅度较大。丁发兴等[31]对3根方钢管混凝土短柱进行三维实体有限元分析,得出方钢管混凝土的极限承载力大于混凝土和钢管两者承载力之和,并基于有限元参数分析结果和极限平衡理论,建立了方钢管混凝土柱轴向承载力计算的实用公式,该公式的计算结果精度是最高的,但是其不够严谨,忽略了受力性能还要受到构件尺寸、材料的影响。李召等[32]对方钢管约束混凝土短柱进行了数值模拟,模拟结构表明,围压应力比越大,核心混凝土轴压承载力越大。Liu等[33]通过三维细观数值模型分析发现,随着试件尺寸的增加,标称轴向抗压强度减小,尺寸效应随着约束系数的增大而减弱。冯忠居等[34]在不同钢管埋深条件下,模拟了钢管混凝土复合桩的竖向承载特性,发现其极限承载力在钢管埋深增大时将有效提高,但是该结论基于假定材料为均质材料之上,没有考虑构件竖向承载力会受到局部缺陷的影响。Zhang等[35]针对冻融循环和酸雨腐蚀相结合的钢管混凝土短柱,材料强度、钢比和组合时间等参数的变化对结构的轴压性能有较大的影响。上述研究成果基本只考虑了结构在静荷载工况下竖向承载力,较少研究在高频周期荷载或者快速外荷载下结构承载力。

2.3 钢管混凝土嵌岩桩纵向承载特性的试验研究

在试验方面,吕西林等[36]通过轴心受压试验,发现方钢管混凝土短柱的延性较空钢管短柱和素混凝土短柱更好,且与混凝土的强度和宽厚比呈负相关。韩林海等[24]以约束效应系数为基本参数通过轴压试验研究,得出试验数据与理论分析结果一致,从而进一步论证了方钢管核心混凝土应力-应变关系模型以约束效应系数为基本参数的有效性。周绪红等[37]建立了考虑钢管约束作用随构件长细比增大而降低的轴压稳定承载力计算公式,然而其研究并没有考虑构件的纵筋率、钢管径厚比对钢管混凝土构件承载力的影响。由于钢的膨胀比混凝土大,从而导致界面黏结不完善,降低了弹性强度和刚度,因此在早期弹性阶段无法充分发展。为了解决这一问题,Lai等[38]提出以环的形式来限制混凝土的弹性侧向膨胀,从而提高轴向承载力、刚度和降低强度退化率,如图3所示。

图3 带环的钢管混凝土短柱Fig.3 Concrete filled steel tubular short column with ring

Ekmekyapar等[39]通过双层钢管混凝土轴压试验发现,当钢管内筒结构合理时,双层钢管混凝土柱比钢管混凝土柱具有更好的性能。此外,内筒结构与筒体混凝土的工作性能一致,对降低高强混凝土的破坏模式具有重要作用。Zhang等[40]对7根方截面钢管混凝土短柱进行了静载和冲击对比试验,结果表明,钢管混凝土柱在两种荷载作用下的破坏模式相似,均表现为钢管的局部屈曲。Zhou等[41]通过19组试件试验发现,斜交结合肋可以有效地提高钢管混凝土的轴向压缩力和约束混凝土的复合效应。与无加劲肋的钢管混凝土试件相比,斜向黏结肋的承载力提高10%～20%,延性提高30%以上。Wei等[42]发现高强钢丝网约束显著提高了钢管混凝土柱的承载力和峰后刚度,高强钢绞线间距减小时,钢管混凝土柱的荷载轴向应变响应可由软化行为发展为硬化行为。Liu等[43]通过槽口六角钢管混凝土短柱轴向荷载试验表明,钢管切口可以削弱钢管对核心混凝土的约束作用,降低试件的极限强度,缺口取向对构件的失效模式影响很大。在管柱中填充常规混凝土的组合构件的设计已在规定中得到并明确规定,但对于再生骨料混凝土填充钢管构件,现行规定没有其他特殊要求,Nour等[44]通过试验推导出了以钢管外径、钢管厚度和屈服强度、柱长、再生粗骨料取代率和混凝土抗压强度变量的轴向承载力预测模型,并验证了正确性。针对钢管混凝土管桩竖向承载力试验研究相对比较丰富,但是缺乏钢护筒嵌岩桩结构在横向荷载后(比如低周反复荷载或者横向冲击/撞击荷载),结构竖向承载力研究。部分钢管混凝土嵌岩桩竖向承载力影响因素试验研究统计如表3所示。

表3 部分钢管混凝土嵌岩桩竖向承载力试验影响因素Table 3 Influencing factors of vertical bearing capacity test of concrete filled steel tubular rock-socketed piles

3 钢管混凝土嵌岩桩界面力学特性

钢管与混凝土核心筒的相互作用是钢管混凝土组合结构设计的关键,目前对钢-混凝土界面的研究主要集中于切向的黏结滑移作用,没有考虑界面法向力学行为。在钢管钢筋混凝土桩中,钢管限制在混凝土核心上,从而导致了钢管和混凝土之间的复合作用。详细研究现状将从理论分析、数值模拟和模型试验3个方面展开。

3.1 钢管混凝土嵌岩桩界面力学特性理论分析

在理论分析方面,杨有福等[45]对钢管及核心混凝土间的黏结性能进行了相关研究,提出了钢-混凝土界面黏结强度的简化计算公式,并得出了界面黏结应力-相对滑移关系的简化模型,但其理论模型尚未考虑混凝土龄期和浇筑方式的影响。随后,王铁成等[46]在对钢管与混凝土黏结性能进行研究时,得出钢管混凝土柱的极限承载力受到钢管与混凝土之间的黏结的影响并不显著的结论。刘永健等[47]阐述了钢管混凝土界面黏结滑移特点和研究现状,其中对混凝土强度、构件受力状态进行了着重分析。Zhu等[48]提出了反应性粉末混凝土(reactive powder concrete, RPC)填充圆钢管和方钢管承载力的统一计算方法,界面黏结性能和尺寸效应的计算公式与实验数据吻合较好。Dong等[49]推导了避免脱层的最小约束刚度方程,推导了屈服强度和极限强度的计算公式,并给出了实现一级延性的图表。

3.2 钢管混凝土嵌岩桩界面力学特性的数值模拟分析

在数值模拟方面,胡波等[50]利用ANSYS模拟了钢-混凝土界面黏结-滑移相互作用,得出构件受压时,钢-混凝土界面容易发生相对脱离,且法向相对滑移较大处纵切向相对滑移也相应较大。之后,姜封国等[51]通过有限元软件ANSYS,建立了钢管混凝土柱的水平侧移模型,并通过分析发现黏结强度对钢管混凝土柱抗侧移的影响分为两个阶段,即增强段和稳定段,同时提出了关于黏结强度对抗侧移性能提高的峰值问题。Schnabl等[52]通过参数化模型研究,钢管混凝土柱界面柔度可以显著降低钢管混凝土柱的临界屈曲荷载。如果纵向和径向界面刚度中至少有一个是高的,则在分析和实验屈曲载荷之间获得了很好的一致性,界面刚度和边界条件对钢管混凝土柱的屈曲荷载影响很大。Ouyang等[53]为了模拟填充混凝土和钢管之间的相互作用,在它们之间插入了界面单元,如图4所示。在弹性阶段,由于混凝土的泊松比小于钢的泊松比,混凝土-钢界面可能发生分层。在拉伸法向应变下,允许分层,法向应力、法向刚度、剪应力和剪刚度均为零。但在压缩法向应变下,采用刚法向应力应变关系模拟硬接触行为,采用摩擦系数为0.5的刚塑性剪切应力应变关系模拟剪切行为。并且发现增大转角半径可以在峰值后阶段产生更好的约束,从而改善方形钢管混凝土柱的峰后性能。陈艳华等[54]建立了钢筋混凝土界面脱黏研究的三维模型,结果表明钢筋和混凝土界面的黏结受到摩擦作用的影响很大。上述数值模拟分析方法针对钢-混凝土界接触面展开了多方面的尝试研究,但是没有对钢-混凝土界面接触状态变化构成和桩的力学性能的本构关系展开详细分析。

图4 矩形截面钢管混凝土桩数值模型Fig.4 Numerical model of concrete-filled steel tubular pile with rectangular section

3.3 钢管混凝土嵌岩桩界面力学特性的试验研究

在试验方面, Morishita等[55]首次采用推出试验方法对钢管-混凝土界面黏结性能进行研究,并对圆形、方形、八边形钢管混凝土构件进行了推出试验。薛立红等[56-57]通过开展32个钢管混凝土桩的推出试验,发现桩芯混凝土强度、混凝土养护条件及钢管表面光滑程度对钢-混凝土界面黏结强度影响显著,但界面长度对界面黏结强度几乎无影响,并首次通过反复推出试验,确定了界面摩阻力对界面黏结强度的影响,但其研究并没有考虑混凝土的初始应力的影响。后来,Qu等[58]通过对矩形钢管-混凝土界面结构的反复推出试验,研究了钢-混凝土界面黏结强度、黏结应力分量的分配和宏观机械咬合力的发展,解释了黏结力发展的机制,获得了界面黏结应力的分布规律,提出了临界剪力传递长度的概念。许开成等[59]通过对4个钢管混凝土试件的推出试验,得到了黏结应力-滑移本构关系,并得到了物理试验模型的验证,不足之处为其研究只考虑到了单轴应力状态。周鹏华等[60]进行了自应力自密实高强混凝土柱和钢管自密实混凝土柱试件的试验,提出了其抗剪黏结强度的计算公式,但其研究仅考虑混凝土强度和自应力。双层钢管混凝土(concrete-filled steel tubular, CFST)柱,减少了混凝土拱起作用,提供更均匀的围压,但存在的缺点是弹性阶段出现界面黏结不完善,降低了弹性强度和刚度。Dong等[61]通过试验表明,环约束双皮钢管混凝土柱的刚度、轴向承载力和延性明显高于无约束柱。目前钢管混凝土桩(柱)钢-混凝土界面的研究主要集中在轴向混凝土桩芯推出试验方面,涉及桩芯混凝土和钢管整个接触截面,缺乏桩身在局部范围以内受到外部荷载时,界面劣化和力学特征的研究。

4 结论

通过几十年的不断探索和工程实践应用,中外学者对钢管混凝土嵌岩桩的研究成果比较丰富,从各个方面研究钢管混凝土嵌岩桩承载力能力及其影响因素。然而桩基结构包括钢管混凝土嵌岩桩的静荷载承载力富余量一般都较高,特别是纵向,但是对动荷载下钢管混凝土嵌岩桩的研究不是很多。因此未来,以下几个方面有待进一步研究。

(1)物理模型实验方面。采用在结构上粘贴应变片通过应变仪采集数据仍是目前结构实验的主流方法,但是应变片无法较好地测量钢管里面钢筋混凝土桩芯表面应变以及钢筋混凝土桩芯里面的应变,在结构浇筑好后,往往发现里面的应变片已经坏掉,或者有的应变片在未知的情况下发生了位移,可考虑高精度的超声波CT成像技术检测结构内部应变。

(2)钢管混凝土嵌岩桩组合结构本构模型。对于钢-混凝土组合结构,其力学特性受到混凝土和钢筋两种材料的影响,可以基于已知的混凝土、钢材(钢管、钢筋、肋筋)本构模型及相应的泊松比,运用连续介质力学和断裂力学理论,对组合结构进行弹塑性分析,未来应结合理论和试验相结合的方法开展专题研究。

(3)组合结构横向动力响应特性。桩基竖向承载能力一般富余量较大,对于偶然横向动荷载的承载力相对较低,但反而研究较少。目前动力响应特性的研究主要集中在单一材料结构上,并且主要是基于某种假设上的理论研究,缺乏对钢筋混凝土嵌岩桩这种包括混凝土桩芯、钢筋、钢管(含肋筋)、地基等组合结构的在动荷载下其模态和震动响应的研究,尤其是横向冲击荷载。

(4)钢管混凝土嵌岩桩在横向冲击荷载下,局部界面劣化机理研究。钢-混凝土界面结合情况关系到钢护筒和钢筋混凝土桩芯能否良好地协同工作,目前针对界面的研究主要集中切向的黏滞力和摩擦力,立足点在整个接触界面,但是缺乏结构在受到横向冲击荷载时,局部大应变甚至破坏的界面研究,韩林海等[24]提出的约束效应系数ξ又是如何发挥作用的,局部界面的劣化情况及其对整个结构承载力的衰减的影响等均未明了,且结构的这种薄弱环节决定了整个桩基结构的承载力,这恰恰是最需要研究的薄弱环节。

(5)钢管混凝土嵌岩桩在横向冲击荷载下,桩基嵌入段局部劣化机理研究。该处也是静荷载时桩基结构的薄弱环节,但是横向动荷载或者冲击荷载的作用时间一般较短,无法达到桩受到的静荷载时传递的地基深度,故在更小的局部范围内,在桩基嵌入段局部,地基-钢管-混凝土桩芯结构的吸能和多层界面劣化发展也缺乏相关的研究,这也是钢管混凝土嵌岩桩横向动荷载承载力能力下一个阶段研究重点。