自平衡测桩技术中_平衡点_位置确定

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1、2006年第3期水文地质工程地质·117·自平衡测桩技术中“平衡点”位置确定杨忠,佴磊(吉林大学建设工程学院,长春130026)摘要:本文介绍了规范经验值法、相似模拟试验法及数值模拟分析法确定自平衡测试技术中平衡点的位置。实践表明规范经验值法确定的平衡点位置往往距离桩端过高;数值模拟分析法不能精确的选取计算参数致使结果存在一定的偏差;相似模拟试验法同时考虑了地层环境、成孔成桩工艺等因素的影响,所得结论较其他两种方法准确。文章以龙华松花江特大桥三根试桩为例,分别应用三种方法进行研究,结果表明应用相似模拟试验法确定平衡点的位置准确可靠,可直接应用于

2、工程实践。关键词:自平衡法;平衡点;模拟试验;有限元中图分类号:P624.8文献标识码:A文章编号:1000-3665(2006)03-0117-04桩承载力自平衡法(Osterberg)是近年来广泛应用载箱直接埋设于桩底,若侧摩阻力小于桩端阻力时,实于公路桥梁大型钻孔灌注桩单桩极限承载力测试的一际上不存在“平衡点”,可在桩底施加反力系统,从而顺种新方法。自平衡法测桩中将荷载箱埋设在桩身平衡利测得桩极限侧摩阻力。②当侧摩阻力大于端承力点处,使上、下两段桩的反力相等以维持加载,分别得时,荷载箱置于桩身中某一位置,使其下段摩阻力与端[1]到荷载箱上

3、段桩及下段桩的极限承载力。因此“平承力之和等于上段侧摩阻力。衡点”的位置确定是一个关键的问题,荷载箱位置选定若侧摩阻力大于端承力,根据勘察阶段所取得的的准确性直接影响着最终测得的桩基承载力的可靠桩侧及桩端岩土层的物理性质指标进行分析,然后依性。自平衡法在国外试桩工程中基本上都是将荷载箱据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)确定[3]放置在桩底,国内学者研究认为这有一定的局限性,仅各岩土层的τu和σ0,按下式计算桩的承载力:2对于桩的侧阻力与桩的端阻力相近的桩基是比较合适πdp=πd΢τuili+σ0(1)的,对于实际工程中,相当

4、多的情况下不能满足上述条4件。遵循荷载箱上、下段桩承载力相等的原则确定“平式中:τui———桩周各土层抗剪强度(kPa);衡点”的位置,荷载箱位置应摆放在“平衡点”维持加载σ0———桩端土承载力(kPa);[2]才能测出最终极限承载力。li———第i层土的厚度(m)。然后再依据上、下段桩承载力相等的原则确定“平1确定“平衡点”的方法衡点”的位置。1.1规范经验值法1.2相似模拟试验法根据试桩结果与桩侧、桩端土层的物理性质指标根据莫尔-库仑准则τ=σtanφ+c来确定各地进行统计分析,建立单桩承载力参数与物理性质指标层的侧摩阻力。其中σ采用各地层

5、中点处自重所引间的经验关系,或根据工程实践经验给出不同土层中起的侧向水平应力,c、φ由桩与桩周土的中型剪切模不同尺寸桩的单桩承载力控制值,进而确定平衡点的拟试验确定。对于桩端阻力,通过室内三轴模拟试验位置。首先根据经验及钻孔资料预估“平衡点”位置:确定。依据所求得的各岩土层的桩侧摩阻力及桩端的[4]①对持力层地质条件较好的桩(如嵌岩桩),宜采用荷承载力计算出桩的总承载力,再确定“平衡点”的位置,如图1。1.2.1桩侧摩阻力的确定收稿日期:2005-07-20;修订日期:2005-09-08对于桩侧法向应力值,取各地层中点处的自重压基金项目:吉林

6、省交通厅科研项目(2003-1-13)力产生的侧向压力作为法向应力。在实际计算过程作者简介:杨忠(1981-),男,硕士研究生,主要从事工程地质、中,桩侧地层所受的侧向水平应力在超过地层本身的岩土工程方面的研究。E-mail:Yangzhong@email.jlu.edu.cn屈服强度时,桩侧土产生变形,而在此过程中,桩周地·118·水文地质工程地质2006年第3期的接触面上取节理单元。1.3.2桩侧法向应力的确定对所剖分的模型,在桩顶加极限荷载的情况下,通过有限元计算可以求出各单元中心处的应力,用绕结点法将各单元中心处的应力变换为结点处应力,

7、取与桩土接触处相近土体水平方向的三个连续结点,通过此三个结点力用Newton插值方法求出桩土接触处结点的应力,同一土层桩侧结点应力平均值即可作为桩侧法向应力。1.3.3“平衡点”的确定用有限元数值分析求得各岩土层的侧摩阻力。采图1相似模拟试验法确定平衡点流程图用1.2.2中的方法求得桩端极限承载力,将各岩土层Fig.1Flowchatofthesimulationtestmethod的侧摩阻力及桩端承载力相加即为该桩的桩基承载forbalancepointdetermination力。然后按“平衡点”取值原则确定平衡点的位置。层所受的应力维持其

8、屈服强度不变,因而当计算出的2实例对比分析法向应力σ大于岩土层的屈服强度时,取其屈服强度2.1工程概况作为法向应力σ。对于桩与桩周岩土体摩擦面的内聚国