自平衡试桩法在城市高架桥中的应用

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1、自平衡试桩法在城市高架桥中的应用1.济南市公路管理周山东济南250013；2.济南通达公路工程有限公司山东章丘250200摘要：自平衡试桩法是近几十年发展起来的一种试桩方法，其具有占地面积小,加载快，节省试验费用，应用范围广等一系列特点，在城市高架桥工程中具有其他方法无法比拟的优势，其在济广高速济南连接线工程（济南二环丙路高架桥工程）中的成功应用具有一定的典型性，可供以后的类似工程参考。关键词：自平衡；试桩；高架桥；应用1前言随着我国城市化进程的加快，我国城市建设的规模也越来越大，交通问题也越来越突出，高架桥是解决城市交通拥堵问题的有力手段之一，它能够使交通途径立体化，充分利用城市里

2、有限的空间，而在城市高架桥建设过程中采用桩基是一种重要的基础形式，桩基具有承载力、适应性强、施工方法多等特点，但基桩承载力的确定是保证工程质量的重要前提。在实际应用中，现场静载试验被认为是最可靠的承载力确定方法。然而长期以来，由于传统的静载试验的费用、时间、人力消耗都较大，广泛推广应用到城市高架桥的建设中，显然困难重重,因此人们常力图回避传统的静载试验。木文介绍一种新的静载试验方法自平衡试桩法的特点及其在高架桥桩基工程中的应用。2自平衡试桩法2.1试验原理自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。自平衡测桩法的主要装置是一种经特别

3、设计可用于加载的荷载箱。它主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成。顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒。将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇捣混凝土成桩。试验吋，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、向下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥，如图1所示。图1桩承载力自平衡试验示意图荷载箱中的压力可用压力表测得，荷载箱的向上、向下位移可用位移传感器测得。因此，可根据读数绘出相应的“向上的力与位移图”及“向下的力与位移图”，根据向上、向下CVS曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形。基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向

4、往上、往下传递。假设基桩受荷后，桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象），则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力一应变关系，可以推出相应桩截面的应力一应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求的。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。2.2自平衡试桩法特点[1]自平衡试桩法相对于传统试桩法（堆载法和锚桩法）具冇以下几个特点:1）装置较简单，不占用场地，不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，试桩准备工作省吋省

5、力；2）该法利用桩的侧阻与端阻互为反力，因而可测得侧阻力与端阻力和各自的荷载〜位移曲线；3）试验费用省。尽管荷载箱为一次性投入器件，但与传统方法相比可节省试验总费用的；4）试验后试桩仍可作为工程桩使用，必要吋可利用预埋管对荷载箱进行压力灌浆；5）方便的重复试验。可在不同的桩端深度（双荷载箱或多荷载箱技术）和同一桩端深度的不同的吋间（后压浆试桩效果对比）在冋一根桩上方便的进行试验；6）可得到土阻力的静蠕变和恢复效果。试验荷载可保留所需的任意长吋间段，因此可实测桩侧和桩端阻力的蠕变行为的数据；7）在下列情况下或当设置传统的堆载平台或锚桩反力架特别闲难或特别花钱时，该法更显示其优势，例如：

6、水上试桩，坡场试桩，基坑底试桩，狭窄场地试桩，斜桩，嵌岩桩，抗拔桩等。这些都是传统试桩法难以做到的。图2标准横断面3工程概况济广高速济南连接线工程（济南二环西路高架桥工程）是济南市迎接第十届全国艺术节的重要交通建设项目，是济南市南北方向重要城市道路（二环西路）。上部为城市快速路，下部地面道路为快速公交路（BRT系统）。因此，本项0按一级公路标准进行设计，同吋满足城市快速路标准；设计速度60公里/小吋，双向六车道，宽度25米；桥涵设计荷载：公路一I级；抗震按七度设防；采用高架桥方式。共设4对出入口匝道，匝道设计速度40公里/小吋，单向双车道，宽度9米。主梁采用大悬臂预应力混凝土宽幅箱梁

7、，单箱三室截面，纵横向均施加预应力，根据受力的不冋分别采用了墩梁固结、墩梁铰结。桥墩采用柱式墩，矩形断面，截面尺

8、*为1.4×1.7米。由于上部结构较宽，为了减小对路面行车道的干扰，桥墩基础形式全为桩基，但全线地质条件变化较大，且局部存在溶洞、孤石等现象，所以为了减少桥梁运营过程中的安全隐患和节约工程成本，根据局部地质条件和上部结构特点，在全线共布置了6根试桩，分别采用自平衡试桩发进行桩基承载力试验。由于篇幅所限，这里没有给出各个试桩的详细数