[发明专利]一种高韧性功能梯度材料抗滑桩及施工方法

说明书

本发明公开了一种高韧性功能梯度材料抗滑桩，该抗滑桩包括：PVA‑ECC材料保护层、受拉区小粒径粗骨料混凝土、受压区大粒径粗骨料混凝土层；其中PVA‑ECC材料保护层、受拉区小粒径粗骨料混凝土层、受压区大粒径粗骨料混凝土层沿滑坡推力方向由内向外依次设置且上述不同分区同时进行浇筑。本发明根据抗滑桩截面不同受力特性进行功能分区，按照梯度结构进行不同的材料设计，本发明制备的功能梯度材料抗滑桩具有高韧性、更优的变形延性、以及抗弯与抗剪承载力。由于受拉区的钢绞线和小粒径粗骨料混凝土能够保持变形协调，同时承受滑坡推力部位设置有优异延性变形的PVA‑ECC保护层，减少开裂破坏，提升了整个桩体的韧性和抗弯能力。

技术领域

本发明属于滑坡加固技术领域，具体涉及一种高韧性功能梯度材料抗滑桩及施工方法。

背景技术

抗滑桩作为一种有效的滑坡支挡构件，它能有效地提高滑体的抗滑能力，改善滑坡的稳定性，达到整治滑坡的目的，是目前广泛使用的治理滑坡的有效措施。但是由于混凝土极限拉应变低，且钢筋的延性较差，也易发生脆性破坏，导致抗滑桩在滑坡大变形中易产生局部集中裂缝，进而引起抗滑桩结构失效，所以提高抗滑桩的韧性和抵抗较大挠度的变形可以很好地减缓抗滑桩结构失效。

目前，现有技术“后张法桩身预应力抗滑桩及施工方法”、“一种预制箱型预应力抗滑桩”主要采用的是在传统抗滑桩钢筋笼内增加钢绞线锚索的方法来提高抗滑桩抵抗大挠度变形的能力。但是，用柔性的预应力钢绞线代替钢筋，在滑坡荷载作用下，抗滑桩中钢绞线的应变大大超过了混凝土的极限拉应变，因此受拉区混凝土与钢绞线会出现变形不协调的问题。脆性的混凝土出现裂缝后会使结构失效，钢绞线并不能发挥其强度高何松弛性能好的优点。而且，脆性混凝土的开裂破坏会使钢筋、钢绞线暴露在空气外使其锈蚀，不能充分发挥钢绞线可以抵抗大变形的优点，所以效果并不理想。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种高韧性功能梯度材料抗滑桩及施工方法。采用功能梯度材料，在不同的受力区域布置相应的功能材料，使得梯度结构抗滑桩发挥最大功效抵抗滑体变形。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高韧性功能梯度材料抗滑桩，该抗滑桩包括：PVA-ECC材料保护层、受拉区小粒径粗骨料混凝土、受压区大粒径粗骨料混凝土层；

其中，所述PVA-ECC材料保护层、受拉区小粒径粗骨料混凝土层、受压区大粒径粗骨料混凝土层沿滑坡推力方向由内向外依次设置且上述不同分区同时进行浇筑。

进一步地，所述受拉区小粒径粗骨料混凝土层内设有受拉区钢绞线纵筋，垂直方向设有架立筋，拉筋设置在架立筋之间两端分别与所述架立筋连接，所述受拉区钢绞线纵筋绑扎在所述拉筋上。

进一步地，所述受压区大粒径粗骨料混凝土层内垂直方向设有架立筋，拉筋设置在架立筋之间两端分别与所述架立筋连接，所述拉筋外侧设有箍筋。

进一步地，所述受拉区钢绞线纵筋两端为弯曲布置。

进一步地，所述受压区大粒径粗骨料混凝土层的粗骨料粒径宜为30～50mm,受拉区小粒径粗骨料混凝土层的强度与受压区混凝土强度相同，其粗骨料的粒径宜为10～20mm。

进一步地，所述保护层厚度应大于50mm，进行张拉实验后，其实际延性达到1％以上。

本发明还提供一种高韧性功能梯度材料抗滑桩的施工方法，包括如下步骤：

a.在挖完桩孔后，放置钢筋笼和布置受拉区钢绞线纵筋、钢筋纵筋、箍筋、拉筋和架立筋，受拉区钢绞线纵筋底部锁定；

b.试配保护层PVA-ECC材料，进行张拉实验后，使其实际延性达到1％以上；

c.对于功能分区用隔断气囊进行隔断施工，施工前将气囊充满气，定位在不同分区的界面位置，同时对不同分区进行灌注PVA-ECC材料、小粒径粗骨料混凝土、大粒径粗骨料混凝土；