1.陆军勤务学院军事设施系；2.重庆市地质灾害防治工程技术研究中心重庆401311
摘要：护壁泥浆可能导致抗滑桩内部钢筋与混凝土产生相对滑移，并导致构件承载能力的降低的问题，本文分析了护壁泥浆对抗滑桩极限承载力与抗侧移刚度的影响，给出了护壁泥浆作用下抗滑桩极限承载力和抗侧移刚度的经验修正公式，研究发现：极限抗弯承载力是根据不同的泥浆厚度对正截面极限抗弯承载力进行不同程度的折减；抗滑桩内部钢筋的极限粘结应力随着红粘土泥浆厚度变化而变化。为今后泥浆护壁施工条件下的抗滑桩设计提供参考。
关键词：粘结应力；抗滑桩极限承载力；抗侧刚度
1引言
施工中护壁泥浆是指由粘土、外加剂与水按照一定配比混合形成的半胶体悬浮液，具有一定的流动性与粘稠性，在抗滑桩施工中可以保持孔壁的稳定性，防止桩间土坍塌。但是泥浆对桩基承载性能会造成一定的影响，混凝土置换出泥浆的过程中，泥浆介质存在于钢筋与混凝土之间，导致二者之间粘结强度减小，易产生相对滑移，影响二者协同作用，直接影响到桩的承载力。在近几年，多数学者基于泥皮效应对桩基承载性状做了大量的研究，也有不少学者基于粘结滑移理论分析构件内部的钢筋粘结性能，赵伟[1]考虑到型钢混凝土梁在加载后期产生粘结滑移现象，采用修正平截面优化截面设计。王功博[2]研究泥皮效应下复合桩的抗弯刚度与抗压刚度分别下降了8%与4%。但是，护壁泥浆可能导致抗滑桩内部钢筋与混凝土产生相对滑移，并导致构件承载能力的降低的问题，目前还尚未见到相关的研究。
本文分析了护壁泥浆对抗滑桩极限承载力与抗侧移刚度的影响，给出了护壁泥浆作用下抗滑桩极限承载力和抗侧移刚度的经验修正公式，可为今后泥浆护壁施工条件下的抗滑桩设计提供参考。
2钢筋粘结应力的变化及其影响
不同泥浆条件下抗滑桩在极限荷载下的受力状态，其中包括钢筋与混凝土的相对位移量。其中钢筋与混凝土之间的剪切应力导致二者产生相对位移，该剪切应力也可称为粘结应力。在桩长中，钢筋粘结应力的荷载传递基本方程为公式（1-1）：
此处剪应力考虑了正常使用情况下钢筋的粘结理论，但并未充分考虑泥浆作用。最外排钢筋周围粘结应力即钢筋与混凝土之间的粘结力，前一章模拟发现抗滑桩中钢筋笼的最大粘结力随着泥浆厚度增加而减小，且减小幅度明显。根据之前模拟数据绘制曲线，如图1。
在泥浆作用下，钢筋的粘结应力下降明显，这很可能导致抗滑桩中钢筋的抗拉强度得不到充分的利用，并进一步导致抗滑桩极限承载力的降低。
3泥浆护壁条件下抗滑桩承载力的经验公式
3.1抗滑桩抗弯强度修正公式
抗滑桩主要受到滑坡推力作用，在地下结构中由于存在地下水、冻土、地震等诸多不确定因素，不能和结构中的梁构件等价，但是其变形机理与受力过程与梁构件非常相似，因此可将抗滑桩简化为竖向的梁来计算。在受弯构件中已知钢筋面积、截面尺寸和材料参数，同时还要考虑配筋率，就可以检验截面承载能力。在设计中，通常需要求出截面极限弯矩与设计弯矩进行比较，确定承载力是否足够。受弯构件承载能力条件为：
（1-7）
式中，fy-钢筋抗拉强度设计值；
As-纵向受拉钢筋截面面积；
fc-混凝土轴心抗压强度设计值；
b-梁截面宽度；
x-混凝土受压区高度；
h0-截面有效高度；
Mu-正截面极限抵抗弯矩。
利用有限元法分析得出，泥浆护壁条件下抗滑桩极限弯矩Mu与无泥浆条件下的Mu做对比，发现极限弯矩随着泥浆厚度的增加而降低，需要在原有基础上降低极限抗弯承载力。
因此引入泥浆影响系数η修正抗滑桩极限承载力公式，参见公式（1-10）：
式中，flim为受弯构件的挠度限值。
3.2.2截面弯曲刚度
截面弯曲刚度定义：结构或者结构构件受力后将在截面上产生内力，并使截面产生变形。对于承受弯矩M的截面来说，抵抗截面转动的能力，就是截面的弯曲刚度[4]。但是钢筋混凝土是不均匀的非弹性材料，钢筋混凝土受弯构件的正截面在受力过程中，弯矩与曲率总是在不断变化的，故截面弯曲刚度不是常数，记做B。一般采用以下两种简化方法对截面弯曲刚度进行确定：
（1）混凝土未开裂时的截面弯曲刚度
混凝土开裂前的第Ⅰ阶段，可以把弯矩——曲率关系看做直线，其斜率就是截面弯矩刚度。考虑到受拉区混凝土的塑性，把混凝土的弹性模量降15%，即取截面弯曲刚度
根据之前数值模拟数据求出各泥浆配比条件下的B如表1
其中，1.12为所计算出的桩顶位移（挠度）增大系数。
4结论
（1）结合钢筋混凝土粘结滑移理论，在数值模拟分析的基础上，对泥浆护壁条件下抗滑桩的极限抗弯承载力和桩顶位移计算公式进行了修正。其中极限抗弯承载力是根据不同的泥浆厚度对正截面极限抗弯承载力进行不同程度的折减；而桩顶位移则统一将泥浆作用下的桩顶位移增大1.12倍。
（2）拟合了抗滑桩中钢筋的粘结应力与泥浆厚度的关系式。抗滑桩内部钢筋的极限粘结应力随着红粘土泥浆厚度变化而变化。
参考文献
[1]赵伟.基于粘性滑移理论的型钢混凝土框架结构优化理论方法研究[D].西安建筑科技大学，2008.
[2]王功博.大直径钢管复合桩粘结滑移性能实验研究[D].西南交通大学，2010.
[3]龙驭球，包世华.结构力学[M].北京：高等教育出版社，2010.
[4]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.