基于自平衡试桩法的大桥软岩桩基试验研究

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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