桩的承载力

桩的承载力（精选5篇）

桩的承载力 篇1

一、单桩竖向抗压静载检测

单桩竖向抗压静载试验采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法, 确定单桩竖向抗压承载力, 是目前检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法。目的是为工程设计和验收提供依据, 也可用来验证其他检测结果, 或是为了编制规范、搜集科研资料等而进行的。

1. 加载方式

目前在对桩进行静荷载试验时, 其加荷方式主要有两种, 即:堆载和用锚桩反压。通常用锚桩反压的方法所得的桩承载力偏低。因后者利用土作为反力体。这样一来, 土中的有效应力减小, 使桩的侧摩阻力也减小, 特别是当锚桩离试桩较近时影响更大, 导致桩的承载力下降。所以, 从工程应用观点来看, 用堆载进行桩的静荷载试验, 更接近于实际加荷的情况。

2. 检测方法

(1) 试桩桩顶处理

试桩应在桩身强度达到设计要求并在施工后超过一定休止期后进行。对于预制桩, 若经施工后桩顶未破损时, 可不作处理;对灌注桩则应予以加强, 一般在桩顶加钢筋网2-3层或以薄钢板圆筒作成筋箍与桩顶混凝土浇成一体, 并用高标号砂浆将桩顶抹平。为了安置沉降观测点等, 试桩顶部宜露出试坑地面不少于0.6m。

(2) 安设反力系统

如采用堆载作反力系统时, 则应员装主、次梁及堆载所用的荷重块, 为安全起见, 钢梁及荷重块的安置场应对称进行, 并在梁的两端设有安全支墩。

如采用锚桩作为反力系统时, 锚桩必须按标准图制作或经过抗拔计算。反力系统能提供的反力应不小于最大试验荷载的1.2-1.5倍。锚桩或梁端支墩边离试桩的距离应不小于1.5m或桩径的3倍。

(3) 安放沉降观测装置

沉降观测计 (如百分表或电阻位移计等) 的支架应在整个试验过程中均保持静止, 为避免受荷载的影响, 其支点应离试桩的距离不小于2m或桩径的4倍。同时, 其支点离锚桩或梁端支墩边的距离也不小于2m或桩径的4倍。考虑到桩偏心受荷等因素, 应对称地测定桩顶的下沉量, 为此, 应对称地布置2个或4个沉降观测计。

(4) 安放千斤顶

油压千斤顶的最大吨位及数量由预估的试桩的极限荷载决定, 一般应不小于最大试验荷载的1.2-1.5倍。如千斤顶的压力表不准时, 应在千斤顶上另加相应的测力计。如试桩的预估下沉量较大时, 则应在千斤顶上加垫板, 以免试桩下沉过大而千斤顶的力加不上支。

(5) 逐级加荷并测读和记录每级荷载下的稳定沉降值

加载的分级、测读沉降量的间隔时间、各级荷载下沉降的稳定标准均可按以下要求执行。

荷载分级:可按试桩的预计最大试验加载力等分为10-15级进行逐级等量加载。亦可将沉降变化较小的第一、二级加载合并, 预估的最后一级加载和在试验过程中提前出现临界破坏那一级荷载亦可分成二次加载, 这对判定极限承载力精度将有所帮助。

测读沉降量的间隔时间:1、下沉未达稳定不得进行下一级加载;2、每级加载的观测时间规定为:每级加载完毕后, 每隔15min测一次, 累计1h后, 每隔30min观测一次。

稳定标准:每级加载下沉量, 在下列时间内如不大于1mm时即可认为稳定:1、桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土, 最后30min;2、桩端下为半坚硬和细粒土, 最后1h。

(6) 绘制P-S曲线, 并确定极限荷载

根据试验所得的每级荷载 (P) 作用下桩的稳定沉降量 (s) , 按适当比例绘制P-S曲线, 如有必要, 也可绘制S-lgt和S-lg P曲线。并按有关规程, 确定单桩的极限荷载Pu。

二、桩基的高应变动测法

1. 高应变动测

所谓的基桩高应变动测, 就是在动测过程中利用外力使桩身产生永久变形或较大的位移, 进而可对桩身的质量和其承载能力进行判断。主要有以下几种方法:

(1) 打桩公式法。用于预制桩施工时的同步测试, 采用刚体碰撞过程中的动量与能量守恒原理, 打桩公式法以工程新闻公式和海利打桩公式最为流行。

(2) Smith波动方程法。设桩为一维弹性桩, 桩土间符合牛顿粘性体和理想弹性体模型, 将锤、冲积块、锤垫、桩垫、桩等离散化为一系列单元, 求得离散系统的差分方程组, 得到打桩反应曲线, 根据实测贯入度, 考虑土的吸着系数, 求得桩的极限承载力。

(3) Case法, 即波动方程半经验解析法。根据应力波理论, 可同时分析桩身完整性和桩土系统承载力。

(4) 波动方程拟合法。是目前广泛应用的一种合理的方法。

2. 高应变动力检测方法的特点 (1) 检测精度更高

静载方法可提供的P-S曲线, 单桩承载力, 高应变试桩法不但可提供上述数据, 且还可提供桩身质量评价、桩身阻力分布参考曲线, 两种方法所测承载力误差在10%以内。

(2) 测试设备轻便

测试承载力1400T的桩, 静载试验所用设备重达65吨, 证梁长达20多米, 给进出场带来很大困难, 而高应变设备仅为12T, 一辆加长大卡车即可运进场。

(3) 测试费用低

一般来讲, 静载试验预算费用约为每要桩10万元, 而高应变方法约为1万元, 高应变方法仅为静载试验费用的1/10。

(4) 试验检测时间短

从检测速度比较, 做一根桩的静荷载试验需3-5天完成, 而高应变方法只一天即可进行几十条桩的现场检测。

摘要：本文主要研究了单桩竖向抗压静载检测和桩基的高应变动测法, 并详细介绍了具体的检测方法与特点。

关键词：桩,桩基,承载力,检测

参考文献

[1]王伯惠.中国钻孔灌注桩新发展.北京:人民交通出版社, 2006.[1]王伯惠.中国钻孔灌注桩新发展.北京:人民交通出版社, 2006.

支盘桩的承载力计算与取值探讨 篇2

1 试验方法确定支盘桩的承载力

支盘桩承载力的确定方法目前有现场试验方法和用公式计算两种。

试验方法主要采用静荷载压桩试验和大应变试验法,大应变试验在静荷载压桩试验后进行,主要作用在于进行静动对比。支盘桩承载力主要通过现场的压桩试验来确定。目前一些主要的文献对静荷载压桩试验确定支盘桩承载力的方法都有介绍。此法的基本思路是:桩的承载力应该考虑地基土的承载力和桩的沉降,一般以桩的沉降确定承载力。试桩采用慢速维持荷载法,同时测定桩顶沉降和桩端沉降,得到的Q—S曲线,取定工程允许的沉降进而确定承载力。对于普通的等直径桩,其Q—S曲线一般有陡降段,这也是确定桩承载力的重要依据[1]。

大量的试验表明支盘桩的Q—S曲线为缓变型,没有明显的陡降段。如图1所示为某工程中等直径桩和设两盘的支盘桩的压桩试验Q—S曲线,1号桩为支盘桩,4号桩为等直径桩,显然1号桩的Q—S曲线变化十分平缓。因此支盘桩的极限承载力很难以出现陡降作为判别条件,工程中往往以沉降为控制条件。在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1%,且不应少于3根,总桩数在50根以内不应少于2根。极限承载力一般可取沉降量S=40 mm～60 mm所对应的Q值,对于大直径桩可取S=(0.03～0.06)D所对应的Q值(D为承力盘直径),也可取S=0.001D对应的Q值为容许承载力,对于特别重要工程都应通过压桩试验确定承载力,这样既可满足变形条件又可有效确定承载力标准值。

用直接法确定桩基承载力直接可靠,但费时费力,由于受费用的限制,试验数量也受到限制,难以反映工程桩的离散性。

但在实际工程设计中一般都需要先估算桩的承载力,这就需要有承载力计算公式进行设计计算。然后在施工过程中,按规定的比例确定试桩数量,进行静荷载试验或大应变试验,用以检测设计的正确性,如果不符,应对原设计方案进行必要的修改和调整,以最大限度地满足工程实际的要求。显然计算结果与试验结果吻合得好坏是桩基设计成功与否的关键,因此计算公式应力求反映工程实际情况。

2 支盘桩的承载力计算公式及探讨

支盘桩的荷载传递机理复杂,影响因素较多,加之各地地质状况的差异,到目前为止还没有较系统的设计计算理论,有关资料中关于支盘桩单桩承载力的计算公式一般是套用普通灌注桩的计算公式,其基本的形式如下:

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikLi+∑ΨpiqpikApi+qpkAp (1)

其中,Qsk为单桩总极限侧阻力标准值,kN;Qpk为单桩总极限端阻力标准值,kN;u为桩身周长,m;qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,kPa;Li为桩穿越第i层土的厚度,计算时减去盘根高度,m;Ψpi为桩极限端阻力标准值修正系数,它与支盘支承处土的性状有关;qpik为桩身上第i个支和盘处土的极限端阻力标准值,kPa;Api为扣除主桩桩身截面积的支和盘的水平投影面积,m2;Ap为桩端面积,m2。

《电力发电厂支盘灌注桩暂行技术规定》中就是采用上述计算公式。

另外,河北省《DX挤扩灌注桩技术规程》中单桩竖向承载力特征值计算公式如下:

Ra=μp∑qsiaLi+η∑qpjaApd+qpaA (2)

山西金石建筑安装工程有限公司编制的《挤扩多分支承力盘混凝土灌注桩基础工程设计规程》的计算公式:

Quk=u∑qsikLei+∑βiΨpiqpiApbi+ΨpqpkAp (3)

从以上计算公式中可以看出,支盘桩的承载力一般认为由三部分组成,即桩侧摩擦阻力、支盘端阻力和桩端阻力。

实际上,从对支盘桩承载性能的大量研究表明,上述三部分承载力都受到一些影响因素的制约。

对于桩侧摩阻力由于分支或盘顶临空面的存在以及分支或盘底土随分支或支盘产生向下变形而引起摩阻力的减小,在计算时采用桩径部分的总长度显然是不合适的,应该对这部分长度进行折减,按其有效长度计算侧阻力。

对于分支和盘的承载力一般的影响因素有[2]:1)挤密效应,这对提高承载力是有利的;2)应力重叠问题,如果相邻两盘间距过小,由于应力重叠对承载力的影响是明显的;3)分支和盘所处土层性质的不同对承载力的影响,如上硬下软时,设在较软土层的盘的承载力就不能充分发挥,会形成所谓的“架空效应”;4)多分支和盘的端阻力不能同步发挥问题,即使盘设在同一土层中,各支、盘的承载力也有先后发挥的问题等,在计算时乘以系数考虑其影响。

对于桩端承载力的影响因素有:1)桩端尺寸效应;2)孔底沉渣问题;3)与支、盘端承载力的同步发挥问题等。

因此,从上述分析看,支盘桩的承载力由上述三项简单的叠加显然是不合适的,这三部分承载力的发挥也并不是同步的,为了考虑各种承载力的影响因素,建议支盘桩的单桩承载力计算公式表示为如下形式:

式(4)中括号中第二项表示在盘j上、下n倍盘径Dj的范围内的桩侧阻不应计入承载力,n应根据不同的土质和盘间距确定;γ为多盘时的各盘端阻力同步发挥系数,显然γ<1.0;β为支盘周围土体的挤密效应系数,应视土质条件确定,显然β>1.0;为桩端承载力发挥系数,应考虑到尺寸效应,孔底沉渣清理的质量等,<1.0;η为桩侧摩擦阻力、支盘端阻力和桩端阻力等三项同步综合发挥系数,应根据桩长、土层、土质情况等确定。

对于以上公式中的系数应通过大量的试验并结合经验来确定,应根据不同地域的地质情况和土层性质确定,为建立广泛适用的公式奠定基础。

摘要：分析了支盘桩承载力的组成、影响因素和确定方法,对国内有关支盘桩的承载力计算公式进行了探讨,指出了存在的问题,并提出了一个考虑众多影响因素的计算公式,以供参考。

关键词：支盘桩,承载力,计算公式,摩擦阻力

参考文献

[1]JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[S].

[2]卢成原,孟凡丽,王章杰,等.非饱和粉质粘土模型支盘桩试验研究[J].岩土工程学报,2004,26(4):522-525.

桩的承载力 篇3

1 土的应力路径与桩的荷载传递机理

1.1 桩身部分土层的应力路径

无论是抗拔桩还是抗压桩, 土体单元在受到剪切后, 水平有效应力都不再是主应力, 主应力的方向发生了旋转。剪应力越大, 旋转角就越大。Roscoe (1967年) [4]提出, 在排水剪中:

$\frac{\tau }{{\sigma }^{\prime }{}_v}={\rm K}\cdot \text{t}\text{g}\phi$ (1)

其中, τ为施加的剪应力;σ′v为竖向有效应力;K为材料的常数;φ为σv′和大主应力之间的夹角。

水平有效应力σ′r的变化取决于土的应力应变性能, 室内三轴试验证明[5]:一定密度的砂土, 围压越小, 剪胀越明显。当围压渐增到一定值时, 砂土则表现为常体积, 当围压增大时, 则表现为剪缩。对于一定密度的正常固结黏土, 三轴剪切试验中都表现为剪缩, 且围压越大, 剪缩越明显。不过, 无论是抗压桩还是抗拔桩, 如果土体剪缩, 水平有效应力将减小, 反之, 则水平有效应力将增大。

Lehane等 (1993年) [6]进行了松～中密石英砂中的桩静载试验, 并测量了有效应力。并指出, 荷载引起了土中径向有效应力的变化及桩土接触面处剪胀现象的产生。同时试验表明, 在桩破

坏时, 抗压桩试验中的σ′v大于抗拔桩试验的σ′v, 使抗拔桩侧阻小于抗压桩侧阻。

总结前人的研究, 笔者认为造成抗拔桩侧阻不同于抗压桩侧阻的机理是:1) 荷载方向的不同, 导致桩周土应力场有所不同。抗压桩桩周土应力场中平均应力不断提高, 抗拔桩应力场中平均应力不断降低。2) 桩身材料泊松效应的影响, 抗压桩桩身半径扩大, 而抗拔桩桩身半径收缩, 导致了桩周土中径向有效应力发生变化。3) 剪切应力的出现, 使主应力方向发生了旋转。主应力方向转动的角度和荷载方向及残余应力场有关。

1.2 桩端处土层的影响

图1, 图2分别为抗压桩与抗拔桩受荷时桩侧平均摩阻力沿桩身的分布图。

从图1, 图2中不难发现, 在桩开始受荷时, 抗拔桩与抗压桩沿桩身的侧摩阻力分布曲线相似, 即桩侧阻都是从桩上部开始发挥并逐渐往下传递的。随着荷载的不断增大, 抗拔桩桩身上部和端部的侧阻几乎没有变化, 而桩身中部侧阻变化较大;抗压桩除桩上部侧阻达到极限外, 中下部侧阻均快速增长。

对于端阻的增强效应, 前人已做了大量的工作。试验资料表明, 桩端土层强度越高, 对桩侧阻力增强效果就越明显。同时, Vesic[7]试验表明, 在其他条件相同情况下, 桩越长, 桩侧阻力的强化效应越明显。这说明, 桩端阻对侧阻的强化作用还受到桩长的影响。

2 等截面抗拔桩承载力的计算

考虑到抗拔桩为深厚黏土中的中长钻孔灌注桩, 可采用复合剪切面破坏形态[9]。为计算简便起见, 采用桩土侧壁界面上发生土的圆柱体剪切破坏。

抗拔桩极限承载力Pu可以由以下两部分组成, 即:桩侧摩阻力Ps, 桩有效自重Wp, 基本计算公式为:

Pu=Ps+Wp (2)

Kulhawy等证实钻孔桩实际破坏面一般出现在界面以外附近的土体内, 因此只需知道土的抗剪强度即可。则抗拔桩侧阻Ps为:

Ps=λ1πd (∫${}_0^{L{}_1}$λ2qsdz+∫${}_{L{}_1}^L$qsdz) (3)

其中, d为钻孔桩有效桩径;L1为桩端侧阻影响区的长度 (由静载资料确定) ;L为桩长;λ1为侧阻折减系数, 取0.8;λ2为端阻对侧阻的影响系数, 取$\frac{1}{2}\sim \frac{2}{3}$;qs为单位极限侧摩阻力。

3 算例

下面取杭州某工程两根抗拔试桩来验证公式。

3.1 试桩参数

工程中两试桩分别为:S1:桩径800 mm, 桩长26.82 m, 充盈系数1.16;S2:桩径800 mm, 桩长25.94 m, 充盈系数1.18, 则试桩有效桩径d分别为928 mm, 944 mm。

3.2 试桩的桩身轴力

S1试桩离桩端5.82 m处, 轴力变化很小, S2试桩离桩端4.66 m处, 轴力变化很小, 则取L1分别为5.82 m, 4.66 m。

3.3 公式计算值与试验得出抗拔力的比较

根据静载试验可知, 两试桩在加载到1 700 kN时, 上拔量分别为6.23 mm, 7.12 mm, 即两试桩极限承载力均不小于1 700 kN。实际计算中, 取λ2=1/2, 混凝土有效重度27 N/cm3, 综合试桩的各项参数, 由承载力计算公式可得:

公式计算所得的极限承载力比测值大6.34%, 6.35%, 满足极限承载力不小于1 700 kN的要求, 可见公式具有很好的计算精度。

4 结语

抗拔桩与抗压桩的荷载传递机理是有差异的, 其主要影响因素为:1) 荷载的方向;2) 桩土界面间摩擦作用的剪胀性能;3) 桩体的泊松比;4) 主应力方向的旋转;5) 桩端阻的发挥。

抗拔桩与抗压桩桩周土体的应力路径在桩身部位和桩端部位是有很大不同的, 在具体分析时应该分开来进行考虑。抗压桩桩端部位侧阻发生增强效应, 而抗拔桩桩端侧阻发生退化效应。

参考文献

[1]桩基工程手册编委会.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.

[2]黄锋, 黄文峰, 李广信, 等.不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究[J].岩土工程学报, 1998, 20 (2) :10-14.

[3]黄锋.单桩在压和拔荷载下桩侧摩阻力发展机理研究[D].北京:清华大学, 1998.

[4]Roscoe, K.H..Principal Axes Observed During Si mple Shear ofa Sand.Proc.Geotech.Conf, 1967:231-237.

[5]黄锋, 李广信.土的剪胀性对桩侧摩阻力的影响[J].地基基础工程, 1999, 9 (1) :18-23.

[6]Lehane, B.M..Mechanisms of Shaft Fricitionin SandfromIn-strumented Pile Tests[J].Jou.of Geotech.Eng., 1993, 119 (1) :19-35.

[7]A.S.Vesic.桩与土体系中的荷载传递, 地基与基础译文集, 桩基础[M].洪毓康, 译.北京:中国建筑工业出版社, 1982:69-79.

[8]Touma.F.T., Reese.L.C..Behavior of bored Piles in sand[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division, 1974 (7) :31-32.

桩的承载力 篇4

大型桥式起重机单层工业厂房的桩基要承受的循环荷载没有固定频率、循环荷载幅值大、受外界因素干扰大[1]。黄清等[2]针对海上平台桩基进行了承载特性研究。黄茂松等[3]对层状地基中群桩的水平振动特性进行了研究。黄雨等[4]研究了循环荷载作用下饱和沙土中单桩的沉降规律。本论文选取兰州黄河沿岸某单层工业厂房作为实例, 通过室内模型试验分析了黄土和饱和黄土的承载特性。

2 试验概况

2.1 试验装置

模型试验比例系数定为1:20, 用到的试验设备有:试验模型槽、模型桩、电气比例阀、函数信号发生器、空气压缩机等。本试验中用到的循环荷载控制系统由函数信号发生器、稳压直流电源、电气比例阀、气泵、气缸、调压阀6个部件组成。调压除湿二联件可以调节电气比例阀的气压的大小, 而函数信号发生器可以调节循环荷载的频率和波形, 最后通过气缸的活塞运动将气压转换为模型桩顶的静载或循环荷载。整个系统的气压由空气压缩机提供。

2.2 模型桩

试验采用预制钢筋混凝土模型桩, 模型桩比例尺, 模型桩长600mm, 模型桩径40mm, 采用细骨料混凝土预制而成, 混凝土强度C30, 配筋率, 弹性模量16GPa。每根预制桩中, 在桩顶桩底处各布置一个应变片, 中间按12cm的间隔均匀布置应变片, 每根单桩上布置应变片共6个。

2.3 桩周填土

试验选用的黄土主要物理参数为:内摩擦角24.21、粘聚力17.9、含水量0.084、最有含水量0.16、液限0.308、塑限0.18。

3 试验结果分析

3.1 黄土循环荷载试验结果分析

通过单桩的静载试验可以确定单桩的极限承载力Quk=3000N, 对应的位移S=-0.2cm。五种不同循环荷载比分别为0.125、0.25、0.5、0.75和1。循环荷载幅值Qc分别为375、750、1500、2250和3000, 单位N。

从图1和图2可以看出, 循环加载初期, 单次循环桩顶残余变形量较大, 桩顶的累计位移发展较快。单桩的循环位移幅值越大, 单桩累计沉降变化越慢。当循环荷载施加到一定次数之后, 单桩累计变形逐渐接近于稳定状态。

3.2 饱和黄土循环荷载试验结果分析

与黄土单桩试验中的各种试验条件相同, 填土完成后注水72小时, 使黄土充分饱和。经过静载试验可以确定单桩的极限承载力Quk及循环荷载幅值S分别为400N、-0.4cm。饱和黄土循环荷载试验方案与黄土循环荷载试验方案基本一致, 由模型槽中单桩的布置情况确定循环荷载4种不同的循环荷载比分别为0.25、0.5、0.75和1, 根据单桩极限承载力计算出4个循环荷载幅值Qc分别为100、200、300和400。

分别提取黄土和饱和黄土循环荷载试验时程曲线中桩顶累计位移绘制出如图3与图4所示的曲线, 可以看出, 循环加载初期, 桩顶的位移发展较快, 随着循环次数的增加曲线变的平缓。循环加载后期, 饱和黄土循环试验中桩顶位移的增加量比黄土中的要大很多。

4 结论

4.1 黄土的结构性和灵敏性较强, 相同的试验条件下, 桩周黄土饱和后单桩的承载力大大降低了, 而且循环荷载产生的位移幅值与循环荷载幅值成正比。

4.2 循环荷载作用下, 桩顶位移与荷载大小成正比, 桩顶位移主要依靠残余变形的积累而增加, 而且单桩的沉降难以达到稳定状态, 桩顶位移会随着循环次数的增加而不断积累。

参考文献

[1]黄清.循环荷载作用下单桩沉降规律研究[D].上海:同济大学, 2008.

[2]黄清.海洋平台桩基础竖向承载力的可靠度分析[D].天津:天津大学, 2003.

[3]黄茂松, 吴志明, 任青.层状地基中群桩的水平振动特性[J].岩土工程学报, 2007, 29 (1) :32-38.

桩的承载力 篇5

德济特大桥位于济南市桑梓店镇邓营村,采用钻孔灌注桩,共11根(图1),其中试桩基桩3根,锚桩8根。基桩参数:设计桩长47.9 m,设计桩径1 000 mm,设计混凝土强度C30。检测比率:单桩竖向抗压静载试验及桩身内力测试3根、单桩水平静载试验及桩身内力测试3根。

场地内由铁道第三勘察设计院进行了工程地质勘察,其地层揭露如下:1)粉砂:稍密,厚度平均4.80 m;2)粘土,可塑,厚度平均1.84 m;3)粉土,稍密,厚度平均2.79 m;4)粉质粘土,可塑,厚度平均1.01 m;5)粘土,可塑,厚度平均1.06 m;6)粉土稍密,厚度平均2.10 m;7)粉质粘土,可塑,局部硬塑,厚度平均1.65 m;8)中砂,中密～密实,厚度平均12.09m;9)粉质粘土,可塑,局部硬塑,厚度平均1.75 m。

2 单桩竖向抗压承载力及内力测试

2.1 单桩竖向抗压静载试验

试验采用慢速维持荷载法。施加荷载采用锚桩反力系统法。试验加载分级进行,等量加载,本工点试验桩计划最终加荷值为9 600 kN,分级荷载为800 kN;实际加载情况见下表1。

由图2可以看出,3根试桩的荷载-沉降曲线属于缓变型曲线,不过除了试桩3号之外,其他两根试桩的荷载-沉降曲线尽管呈现缓变型,但沉降都在加速增加。因此尽管三根试桩的最大沉降量均小于40 mm,仍需根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。故试桩1、试桩2、试桩3的单桩竖向抗压极限承载力分别为10 400kN、10 400 kN、9 600 kN,其平均值为10 133 kN,极差为800 kN不超过平均值的30%,确定该场地单桩竖向抗压极限承载力统计值不小于10 133 kN。

2.2 单桩桩身轴力和端阻测试

在试验桩的桩身中预先埋设应力测试元件,以测试桩身轴力在试验过程中的传递变化规律,计算桩周土层的摩阻力和桩端阻力。依据地质地层情况和设计要求,结合主要地层变化深度,沿桩身布设了若干个钢筋计观测断面(每断面3个钢筋计),在桩端埋设钢弦式压力盒3个。在试验过程中利用频率数据采集仪采集钢筋计及压力盒在各级荷载作用下的数据变化。计算各土层的桩周土侧摩阻力、桩端阻力。3根试桩每根在9个不同深度位置埋设钢筋计,其埋设和存活情况见表2。

由图3～图1 1可以看出,3根试桩桩身轴力随深度逐步减小,侧摩阻基本与地质勘察资料所反映地层性质一致,但深部位置侧阻随荷载增加的较慢、浅部位置增加的较快,这基本反映了桩土侧阻发挥与桩土相对位移直接相关的基本原理。

2.3 桩端阻力的测试

3 根试桩每根在桩端埋深压力盒3个,试桩1～3 号分别有2个、1个和2个存活。因试桩2压力盒仅存活1个,且经计算数据结果异常,因此试桩2无法计算端阻力。

从试桩1(表3)和试桩3(表4)端阻力计算结果来看,2根试桩端阻比最大值0.089%,因此端阻力基本上未得到发挥,单桩竖向抗压承载力基本上全部由桩身侧摩阻提供。

3 单桩水平静载试验及桩身内力测试

3.1 单桩水平静载试验

采用油压千斤顶施加水平力,水平力作用线须通过地面标高以下0.5 m处,且低于桩顶以下0.5 m。荷载监控根据油压表和千斤顶的率定曲线进行控制。桩身产生水平位移时,通过安置在桩身水平力作用平面上和其上50 cm处的百分表进行观测。施加荷载采用锚桩作为反力支墩。见表4和图12。

3.2 单桩桩身弯矩测试

在试验桩的桩身中预先埋设应力测试软件,元件埋设方向与水平加荷方向一致,对称埋设。在水平荷载试验过程中利用数据采集仪采集应力元件在各级荷载作用下的数据变化。计算基桩在承受水平荷载时桩身的内力及弯矩变化。因试桩2仅存活一个断面,无法计算弯矩因此无法计算土抗力、水平位移、水平抗力系数等参数。

试桩1和试桩3均在350 kN水平力作用下出现拉应变突然急剧增大,混凝土出现开裂,开裂后弯矩无法计算,因此计算土抗力、水平位移、水平抗力系数等参数时仅考虑桩身开裂前即到280 kN。

由图13～图14可以看出,试桩1号和试桩3号的桩身弯矩基本都在12 m(约1/4桩长,12倍桩径)以上位置,12 m以下基本不受力,且最大弯矩基本在6 m(约1/8桩长,6倍桩径)以上位置。

由图15～图16可以看出,试桩1号和试桩3号的桩身水平位移基本都在12 m(约1/4桩长,12倍桩径)以上位置,12 m以下基本没有位移,且正向位移(与水平荷载作用方向相同)基本在7.5 m(约1/7桩长,7倍桩径)以上位置。

4 结语

1)该三根试桩的长细比为47.9,从试桩1和试桩3端阻力计算结果来看,2根试桩端阻比最大值0.089%,因此端阻力基本上未得到发挥,单桩竖向抗压承载力基本上全部由桩身侧摩阻提供。3根试桩桩身轴力随深度逐步减小,侧摩阻基本与地质勘察资料所反映地层性质一致,但深部位置侧阻随荷载增加的较慢、浅部位置增加的较快,这基本反映了桩土侧阻发挥与桩土相对位移直接相关的基本原理。

2)试桩1和试桩3均在350 kN水平力作用下出现拉应变突然急剧增大,混凝土出现开裂,因此在水平受荷桩顶部钢筋应加强。

3)在试验荷载下水平受荷桩桩身弯矩和水平位移基本约1/4桩长或者12倍桩径以上位置,最大弯矩基本在约1/8桩长或6倍桩径以上位置,正向位移(与水平荷载作用方向相同)约在1/7桩长或7倍桩径以上位置。

参考文献

[1]建筑桩基技术规范JGJ 94-2008[S].北京:中国建筑工业出版社,2008