混凝土破裂对桩截面抗弯刚度的影响研究
曾长女，郭呈周
(河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450001)
摘要： 桩截面在混凝土破裂后，截面的抗弯刚度表现为非线性，其值逐渐变小直至趋于某一稳定值。设计了一个水平荷载下
桩基的现场试验，分别测试了施加的水平荷载与桩身应变值，得到其弯矩与应变的关系并推导出抗弯刚度与应变的关系。试验结
果表明：截面的抗弯刚度非线性特征明显。采用自定义的混凝土应力应变关系，利用理论计算得到了抗弯刚度与应变的关系，并
与试验值进行了对比。理论计算的抗弯刚度适用于在没有试验或试验未测试到的大应变阶段。
关键词： 混凝土；破裂；抗弯刚度
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)03—0022—03
Efect of concrete cracking on pile bending stifness
ZENG Changno，GUO Chengzhou
(School ofCivilEngineeringandArchitecture，HenanUniversityofTechnology，Zhengzhou450001，China)
Abstract： Concrete pilebehaves non—linearlywhen concrete is cracked subjected to lateral loading，which means pilebending stiffness
will graduallydecreaseto avalue．A field test of pile foundation was conducted to obtain the bending moment and strain acting on the pile．
The bending stiffness was then deduced．The nonlinear of bending stiffness was obviously demonstrated from the test result．The curve of
bending stiffness and strain was computed by the theory of concrete stmctm'ewithuser—defined stress and strain of concrete，which was as
well compared to the test data．The theoretical curve ofbending stiffness and strain could be used when test data is for large deformation or
without further test data．
Key words： concrete；cracked；bending stiffness
r】 引言
侧向荷载作用下桩截面通常是由钢筋混凝土或钢管
混凝土组成。考虑土的非线性特性的p-y曲线被广泛用来
分析侧向荷载作用下桩土相互作用[1J。p— 曲线通常是预先
埋置应变片，通过施加侧向荷载，测试某点的应变值。由
式(1)～(4)利用测试的应变值，经数学微分或积分得到p．y
曲线2_3l。由式(2)可知，沿桩身的弯矩受截面抗弯刚度的取
值影响很大。
击( )：—OOT--—~C
D
M(z)：E硒( )
d2M
p=-
(』qbdz)dz
式中：西(。)——桩身不同位置的曲率；
D—— 桩径；
— — 弯矩；
P— — 单位长度土抗力；
y——沿桩身的侧向位移。
收稿日期：201 3_09—29
基金项目：国家自然科学基金(51108160)
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(1)
(2)
(3)
(4)
考虑混凝土破裂的研究多集中于研究混凝土裂缝机理
以及承载力方面的研究 ，对于工程应用能力不强。工程中
确定桩截面参数时，通常认为桩为线弹性材料，抗弯刚度值
保持不变或认为考虑混凝土破裂时某一设定的固定值，
造成获得的p．y曲线不能反映真实的桩土相互作用特性，引
起了试验结果的误差甚至错误。实际上，混凝土材料在受到
侧向荷载或弯矩作用时，受拉侧的混凝土容易达到屈服状态
而发生破裂。发生屈服的混凝土不能参与工作，因此桩的截
面抗弯刚度随应变变化而降低，导致桩侧位移增加。不考虑
截面抗弯刚度非线性的试验数据分析，将导致获得的p． 曲
线斜率更大，侧向位移更小。已有部分学者对非线性的截面
抗弯性能方面进行了探索，提出了不同截面组成的抗弯刚度
的计算理论和方法[6-o]，但都缺乏统一的认识，这方面的研究
有待深入进行。研究通过现场试验，对比分析试验和理论计
算结果，通过试验数据反分析现场复杂条

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