基于自平衡试桩法的大桥软岩桩基试验研究

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时间:2018-12-08

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1、基于自平衡试桩法的大桥软岩桩基试验研究摘要:桩基础在桥梁工程之中有着广泛的应用,因为桩基工程的重要性,而传统的静载实验较为费时、费力并且对场地条件要求比较高,而自平衡试桩法则可以有效解决传统静载实验之中的出现问题,基于此,在简述自平衡试桩法基本原理的基础之上,简要分析了自平衡试桩法在大桥软岩桩基实验之中的应用研究。关键字:自平衡试桩法;大桥软岩桩;试验分类号:U448文献标识码:A为了确定软岩中桩基承载力问题,最有效且最有说服力是从现场试验出发来确定其荷载一沉降曲线,以此来确定桩基竖向承载力。本文就从现

2、场试验来研究硬土软岩区的桩基竖向承载力问题。1自平衡试桩法简述自平衡试桩法是在桩身合理部位,埋设等截面液压加荷系统荷载箱),使桩身上下两段在分级荷载作用下自相平衡而反向移动,从而测得桩身上段摩阻力和下段支撑力,并且通过一定变换后叠加,最终求得单桩极限承载力的新型试桩方法。2试验过程1)地面上绑扎和焊接钢筋笼,位移棒外护管、声测管、压浆管连接用套筒围焊,确保护管不渗泥浆,位移棒采用丝扣连接,并用管子钳拧紧,与钢筋笼绑扎成整体,运到平台2)严格按试桩图纸确定钢筋应变计在主筋上的位置,钢筋应变计直接绑焊于主筋

3、上,绑扎过程中注意保护应变计导线,穿过荷载箱预留孔时,预留20crn左右的导线于预留孔内。3)荷载箱应立放在平整地上,吊车将上节钢筋笼(外钢管)吊起与荷载箱上顶板焊接,保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上,再点焊喇叭筋,喇叭筋上端与主筋,下端与内圆边缘点焊,保证荷载箱水平度小于3%;然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接,焊接下喇叭筋。4)试桩混凝土标高同工程桩,导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土,当混凝土接近荷载箱时,拔导管速度应放慢,当荷载箱上部混凝土大于2.5m时,导管底端方可拔过荷载箱,浇混凝土至设计桩顶标

4、高;荷载箱下部混凝土坍落度宜大于220mm,便于浮浆及混凝土在荷载箱处上翻。5)埋完荷载箱,保护油管及钢管封头。6)灌注水下混凝土时,制作一定量的混凝土试块,待测试时作强度、弹性模量试验。试验桩位如下表所列。表1肖家包大桥试桩选择桥梁名称试桩编号墩台号设计长度覆盖层厚度(m)有效长度(m)桩径(m)实际加载值(kN)肖家包大桥T3左1#321.4252.22*26000T4左2#260.7262.22*140003测试过程及分析钻孔灌注桩的单桩极限承载力P可按下式计算:P=2(1)式中,[P]单桩轴向容

5、许承载力,kN;U桩的周长,m;1桩在局部冲刷线以下的有效桩长,m;A桩底横截面面积,m2;桩壁的平均极限摩阻力,kPa,(2)其中,n土层的层数;li承台地面或局部冲刷线以下各土层的厚度,m;__与对应的各土层与桩壁的极限摩阻力,kPa;一一桩尖处土的极限承载力,kPa,可按下式计算:(3)式中,桩尖处土的容许承载力,kPa;h桩尖的埋置深度,m;k2—一地面土容许承载力随深度的修正系数;__修正系数对于黏土层,向下摩阻力为0.6〜0.8倍于向上摩阻力;对于砂土层,向下摩阻力为0.5〜0.7倍向上摩阻

6、力。同一场地静载与预埋荷载箱法的对比试验表明:粘土中系数为0.73〜0.90。参考我国有关规范,桩抗压极限承载力Qu取值为:⑷式中Gp—荷载箱上部桩自重;一系数,对于黏土、粉土,=0.8;对于砂土,=0.7;对于岩石,取=1.0;Qu+、Q荷载箱上、下段桩极限承载力。本次试验的取值按岩层考虑,上段桩抗拔极限承载力Qu取值为Qu=QU+。根据桩顶沉降量随荷载的变化特征确定极限承载力:对于陡降型p-s曲线取P-s曲线发生明显陡降的起始点对应荷载值;根据沉降量确定极限承载力:对于缓变型p_s曲线,极限承载力一

7、般可取s=40_60mm对应的荷载值,或对于大直径桩可取s=0.03-0.06D所对应的荷载值;1左1号墩p-s曲线图2左2号墩试桩p_s曲线3左1号墩内力分布图4左1号墩试桩侧阻发挥从试桩Sl、S2号的p-s曲线分析可知:单桩实测位移较小,属缓变形型;下段桩的抗压侧端阻实测、抗拔侧阻取值分别为26000、14000kN,单桩换算竖向抗压极限承载力如T:=(26000-3.14*1.2*1.2*21*25)/I.0+26000=49620kN14000-3.14*1.2*1.2*26*25/I.0+14

8、000(2.2/1.35)2=48240kN试桩S1号的桩身内力、单位侧端阻计算值见下图所示:4结论1)肖家包大桥试桩Sl、S2号分别位于该桥的左线1、2号墩、属工程试桩,实测得到的单桩极限抗压承载力分别达到了49620、48240kN;2)试桩SI、S2号的桩侧土层侧阻发挥最大值均位于荷载箱上下的附近桩段,其它段桩侧侧阻还未完全发挥,在增长中并逐步向桩顶及桩底方向减小;3)在桩土相互作用中,首先是桩土之间的侧摩阻力充分发挥作用,之后桩端阻

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