静载荷试验数据的外延方法及其应用

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1、万方数据静载荷试验数据的外延方法及其应用罗伟新郭林(广州地区建设工程质量安全监督站)(广州穗监工程质量安全检测中心)【摘要】本文介绍了利用静载荷试验的5一l乎曲线向外延拓的方法及其应用的效果。利用外延的数据来推测在某级荷载作用下，延长恒载时间可能出现的桩顶沉降量、沉降速率，或预测桩顶沉降达到某一稳定水平的时间和沉降量等参数，为快速法试验提供延长与不延长恒载时间的科学根据；同时，也为快速法能够与慢速法有机结合提供可靠的保障。1前言静载荷试验方法按试验时间的长短可分为快速维持荷载法(简称快速法)和慢速维持荷载法(

2、简称慢速法)两种。由于陧速法较快速法更接近于桩的实际工作性状，所以，被认为是确定单桩承载力的最可靠的方法。快速法出自于规范JGJ94—94，应用于工程桩的验收试验中，这种方法的优点是可以节省大量的试验时间，提高工作效率，很受基层单位的欢迎；但是，由于快速法未进行判稳，其结果与慢速法的结果会有一定的差别。其差别多少，对试验结果的分析有多大的影响，这是工程界普遍关心的一个问题。我们对此进行了认真的分析和探讨，总结出快速法与慢速法有机结合的方法。本方法就是利用s—l黟曲线的外延，来预见延长恒载时间对沉降量的贡献，进

3、而分析所需要延长恒载的时间及何时无需进行判稳。其应用可节约大量的试验时间，有利于现场的管理和确保质量，且其结果能够接近或达到慢速法的效果，同时还能为分析和预见荷载长期作用下可能出现的沉降量提供有效的途径。2S—l殍曲线外延的方法从静载荷试验的要点来看，快速法与慢速法的根本区别就是判稳与不判稳。然而，慢速法是否有必要每级判稳，甚至连续两次判稳；虽然快速法的操作中可以不判稳，但并不是说不要判稳，而且慢速法的稳定标准也是相对的，并非桩顶沉降真的达到稳定。从实际应用的角度来说，普遍认为有时候的判稳是没有必要的。换句话

4、说，此时再延长试验时间对结果的分析判断并没有帮助；而有时候的判稳是必须的，不判稳可能会导致严重的错误。因此，在试验时就应该有一定的预见性，能及时预见延长工程质量．2003．No．5恒载时间对沉降量的贡献的大小。目前，笔者认为最有效的预见方法就是利用s—l∥曲线向外延拓的方法。本方法可预测进一步延长试验时间桩顶可能出现的沉降量、沉降速率等重要指标，即可预见下一个时间点的沉降量是多少、沉降速率是多少、达到某一稳定标准还需要多少时间、相应的沉降量是多少、本级有无可能出现破坏等，这对及时指导试验工作有着重要的意义。2

5、．1S—l眵的关系式大量的试验数据表明，在足够长的时间内，极限承载力之前的各级荷载(恒力)作用下的沉降速率均会收敛，即其速率会趋于零，桩顶不再沉降；而且，桩顶的沉降量与荷载作用时间的对数呈或近似呈线性比例关系，其数学关系如下：S=后l殍+&(1)式中，．s为沉降量；￡为荷载作用时间(min)；后和&可通过该级荷载作用下的s—l孚曲线拟合得到。2．2

6、

7、}和

8、so的确定在同一荷载作用下的任何两个观测值，即s—l黟曲线上的两个点，均可确定出七和．So的值。设这两个点的读数时间和沉降分别为f-、Jst和tz、5z，

9、则有：后=鱼2二曼!f2)lg(等)S庐．s2-

10、i}l殍2(3)由此可见，只要知道某级荷载作用下任意两个观测值(桩顶位移量和时间)，就可确定出忌和S的两个常量，亦即确定出了S一培的关系式。2．3s一1孚曲线外延方法目前，规范规定静载试验恒载时间最短的方法．13．万方数据是快速法，其每级的最短恒载时间为1h，在这1h中，一般有5、15、30、45、60lllin五个读数，利用其中的两个读数就可按上述方法确定5_l眵的关系式。为了达到更佳效果，可以用最近一个读数为终点，如60min的点，与其相邻的两个点(也可多

11、个点)，分别确定S—l移的关系式，进行外延，将各点的外延结果取平均值，或先分别计算出Jj}和&值进行平均后再作外延计算，其结果作为某点的推测值。一般可进行如下参数的推测：(1)沉降速率达到某一量级的沉降量和恒载时间。在桩基静载荷试验中，一般以每小时的沉降量达到不大于0．1mm为稳定的标准。设某级的恒载时间￡对应的沉降量为S，之前的某一时间f·的沉降量为st，则有满足条件：t一￡。=60；Js—s-≤O．1mm。由式(1)可求出达到稳定时所需的时间公式为：t={(4)1—1010k由式(4)确定的时间￡，代人式

12、(1)可求出沉降量

13、s。t和s是指在现有试验数据的前提下，推测该级荷载作用下，桩顶沉降速率达到每小时0．1mm时所需的时间和沉降量。假如以桩顶沉降量40mm为界定其极限承载力的标准，或评价其承载力满足或不满足要求的标准，则这一推测的沉降量可作为达到或达不到标准的参考值。如这一值远小于40咖，则可以肯定在该级荷载作用下，基桩能达到稳定，即不会出现破坏，所加荷载未达到极限荷载，此时，再延长恒载时间的意义