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1、第25卷第1期甘 肃 工 业 大 学 学 报Vol.25No.11999年3月JournalofGansuUniversityofTechnologyMar.19993土压力作用下悬臂式支护桩内力的试验研究朱彦鹏 于 劲 王秀丽 周茗如 王立红 吴国梁 (甘肃工业大学建筑工程系,兰州 730050)(甘肃省第七建筑工程公司,兰州 730000)摘 要 针对兰州地区的湿陷性黄土,通过两根实际工程桩实测出正常使用状态下支护桩桩身在不同开挖深度的弯矩分布,推导了桩身剪力和土压力,并与设计值进行了比较.重点分析了悬臂式支护桩在
2、正常使用状态下的桩身内力和所受土压力的分布情形,揭示了目前深基坑支护桩设计中存在的主要问题及其内在因素,提出了土压力分布图形.关键词 悬臂式支护桩 桩身内力 土压力 试验 设计分类号 TU413.62随着高层和高耸建筑物的发展,深基坑开挖支护技术的应用和研究日益重要.但是,由于深基坑工程的复杂性和不确定性,关于深基坑支护技术至今还未整理出一套系统的理论和设计方法,特别是影响深基坑支护的主要因素——土压力的研究还不够深入.目前设计中常用来计算土压力的古典朗肯理论或库仑理论的建立条件与支护结构的工作机理存在着很大的差[1]异.本文针
3、对兰州地区的湿陷性黄土,通过钻孔灌注悬臂式支护桩在不同开挖阶段的工作性能测试,实测出支护桩的桩身内力,推算沿桩身土的压力分布情形,从而为悬臂式支护桩的内力和变形分析与设计提供依据,进一步为制定本地区深基坑支护规范提供理论依据.1 试验情况试验在兰州市某高层住宅楼工地进行.基坑从地面标高至5.9m采用机械大开挖,余下部分进行人工清土.试验选择了两根土压力分布清楚、能正确反映在不同开挖阶段的工作性能、桩距2250mm的两根中间支护桩作为测试桩.为了使测试结果更符合实际情况,试验时将原设计中的桩顶锁口梁断开.具体情况见图1及表1.图1
4、 测试桩位置示意图 收稿日期:1998206214 第一作者:男,1960年生,硕士,教授3甘肃省科技攻关项目©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期 朱彦鹏等:土压力作用下悬臂式支护桩内力的试验研究·79·#表1 兰化103住宅楼支护桩测试桩情况一览表成桩工艺截面形状砼强度等级配 筋桩长löm机械钻孔灌注桩圆 形C208<22+12<812贯入深度h1öm基坑深度h2öm砼保护层厚dömm卸载高度h3öm桩径Dömm6.
5、46.8501.28002 试验设计2.1 试验目的与内容试验的目的是为设计悬臂式支护结构提供可靠数据,验证并修改现行理论及设计方法.试验的内容有:实测各不同部位受力钢筋在不同开挖阶段的应变量;根据实测结果计算测试桩桩身弯矩;推导桩身剪力和所受土压力;将实测内力与设计内力进行比较分析.2.2 钢筋笼测点和桩身测试截面设计根据理论分析和工程经验,悬臂式支护桩桩身弯矩随土压力、基坑深度、桩径以及配筋的变化而变化,但是最大弯矩往往发生在基底平面以下不远区域,故钢筋笼在基底平面附近的区域都是重点测试部位,应多设置测试截面,每个截面多布置
6、应变片.在钢筋笼的其它部位也布置测点来检验整根桩的内#力分布情形.根据以上所述,在1钢筋笼上选择了9#个截面,布置了80个测点;在2钢筋笼上也选择了9个截面,布置了72个测点.确定了每个测点位置后,采用合理的粘贴工艺粘贴应变片,并焊接导线用塑料管保护以引至7V08数据采集系统.测试桩装图2 测试桩装置连接图置情况如图2所示.3 试验测试简介#1)在实验室制作钢筋笼粘贴应变片后,运至现场吊装.吊装2桩钢筋笼时,由于操作不当致使钢筋笼变形和部分应变片损坏.灌注砼时,砼浆体向坑周边土体渗透而改变成桩外观形状和钢筋的相对位置.由于测试桩
7、是水下浇筑砼,质量不理想而造成测试结果偏大,更严重的是大开挖阶段,挖掘机的重量作用使得部分测试数据严重失真,经分析决定舍去前几组数据,##数据整理以1桩为基础,2桩仅作参考.2)试验卸载1.5m至桩顶,然后采用分层抛土加载(自然加载)的方式,每开挖一层收集一批数据,并测量开挖深度.3)采用井点降水法将地下水降至基坑平面以下,以减小地下水的影响.4)本试验测试桩是实际工程桩,不做桩破坏试验.待基坑开挖至设计标高稳定后就可终止试验.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrig
8、htsreserved.·80·甘肃工业大学学报 第25卷4 试验结果及其分析4.1 桩身实测弯矩[2]不同开挖阶段的桩身各截面弯矩可由实测钢筋应变值推算.现根据桩身砼是否开裂分两种情况予以考虑.一是桩身砼未开裂.当桩身砼未开裂时,其截面中
