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近年来,GFRP筋作为钢筋的替代筋材在灌注桩、地下连续墙等支护结构中已有应用,尤其在是地铁车站工程中,但应用范围相对局限,一般只在盾构隧道的进出洞口部位应用,整个基坑的支护桩都采用GFRP筋混凝土灌注桩的工程实例尚未见报道。由于GFRP筋与钢筋在材料性能上的差异,导致GFRP筋混凝土灌注桩与传统的钢筋混凝土灌注桩在受力、变形方面有很大区别,从而将影响基坑的整体受力和变形。因此研究GFRP筋混凝土灌注桩的水平承载性能及其在基坑工程中的应用具有重要意义。 本研究主要内容包括:⑴分析了GFRP筋混凝土构件的3种正截面破坏模式,提出了GFRP筋混凝土构件应以受压破坏作为设计破坏模式;参照钢筋混凝土结构设计方法,推导了GFRP筋混凝土灌注桩的抗弯承载力计算公式;同时对GFRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式进行了修正,提出了GFRP筋混凝土灌注桩的最大裂缝宽度计算公式。⑵总结了GFRP筋混凝土结构的抗剪理论以及国内外的抗剪承载力计算方法;运用截面等效原理将圆形截面转换为矩形截面,提出了GFRP筋混凝土灌注桩的抗剪承载力计算公式。⑶运用有限元软件ABAQUS对GFRP筋混凝土灌注桩的受弯过程进行了模拟,分析其受弯性能,并与钢筋混凝土灌注桩的受弯性能、以及混合配筋(GFRP筋与钢筋)灌注桩的受弯性能进行了对比,同时进一步分析了GFRP筋弹性模量、配筋率、截面尺寸对GFRP筋混凝土灌注桩受弯性能的影响。⑷以实际工程为例,介绍了该基坑支护的设计,并对基坑开挖过程中的桩顶水平位移、桩顶沉降、周边道路沉降、立柱沉降、支撑轴力等监测数据进行了分析,结果表明采用GFRP筋混凝土灌注桩的挖深较浅的基坑在变形方面是安全的。⑸利用最小二乘法拟合基坑监测所得的测斜数据,并经反演计算得到了GFRP筋混凝土灌注桩的桩身弯矩,通过对比桩身弯矩的计算值与设计值,发现GFRP筋混凝土灌注桩具有较高的安全储备,验证了GFRP筋混凝土灌注桩作为支护桩在受力方面的安全性。