某客运专线试验桩单桩竖向抗压静载试验承载力及荷载传递机理特性分析

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1、某客运专线试验桩单桩竖向抗压静载试验承载力及荷载传递机理特性分析【摘要】单桩竖向抗压静载试验是一种采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法。单桩竖向抗压静载试验可确定单桩竖向抗压承载力。当埋设有测量桩身应变、桩底反力的传感器或位移杆时，可测定桩周土分层侧阻力和桩端土端阻力。本文通过工程实际，结合桩身内应力测试分析了单桩竖向抗压静载试验过程中承载力性能和荷载传递机理。【关键词】单桩竖向抗压静载荷试验；桩身轴力；侧摩阻力；摩擦桩；桩身内力测试1工程及地质概况东北某客运专线某特大桥位于齐齐哈尔市境内，桩基础采用旋挖钻钻孔灌注桩基。在工

2、程桩施工之前先进行一组三根试验桩的施工及竖向抗压承载力试验，以达到为工程桩的设计和施工提供参数和依据的目的。该地区地处松嫩冲积平原，地形平坦，地势开阔，相对高差小于2.Om,桩身范围内的地基土均为第四系冲洪积层，桩端为砂层。场地土层在试验桩桩深范围内自上而下可分为：①细砂层，层厚5.9m；②砾砂层，层厚2.4m；③细圆砾土层，层厚17.5m；④粉砂层,层厚3.3mo2设计参数及要求该组试验桩设计桩长30.0m,设计桩径1.0m,设计桩身混凝土强度为C30,桩头混凝土强度C35O承载类型为摩擦桩，单桩竖向抗压承载力特征值为3100kNo按设计要求单桩竖向抗压试验需加载至极限破坏状态，试桩按照锚

3、固桩加力架法设计，桩间距不得小于2.5倍成孔桩径。该组试桩一组3根，锚桩8根。试验目的要求达到：①测定单桩竖向荷载作用下的荷载和变形特征；②测定桩的分层侧阻力和端阻力；③检验成桩工艺及质量控制。锚、试桩布置如图lo3试验方法3.1试桩布置试验进行单桩竖向抗压静载试验和桩身内力测试。加载系统采用锚桩反力梁法，每根试桩设置4根锚桩，采用4锚1试。锚桩间距3.4m,试桩间距3.4m,如图2所示。每根锚桩主筋直径16mm,数量20根，采用双面焊接与反力梁装置焊接在一起。试桩施工时需制作桩帽，桩帽高度为1.5m。试桩浇筑混凝土至设计桩顶在小于1.5m时（根据实际情况应高出一定长度以保证有效长度）停止，

4、待混凝土凝固后清除浮浆，制作桩帽，放置4层钢筋网片，网片直径100mm,桩帽混凝土强度C35o根据试桩区的地层分布情况，在不同性质土层的界面处，沿桩身布置应力测试断面，每个测试断面沿环向等间距布置3支振弦式钢筋计。本次共设置6个应力测试断面，其中桩顶第一个断面为测试标定断面，用于推求K值或钢筋混凝土综合弹性模量。桩端安装3个压力盒，通过观测电缆接入电测集线箱集中观测。如图3所示。3.2单桩竖向抗压静载荷试验⑴单桩竖向抗压静载试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀地传递到桩基上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q-S曲线及S-lgt等辅助曲线，然后根据曲线推

5、求单桩竖向抗压极限承载力等参数。⑵加卸载方法：本次试验采用慢速维持荷载法加、卸载和沉降观测，遵循《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)。每级加载为预估极限荷载的1/10〜1/15,第一级取分级荷载的2倍。卸载时取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。加载、补压、控载、判稳及测读记录沉降量的全部工作均由JK-III型静力载荷测试仪自动控制完成。⑶沉降观测：每级加载后按5、10、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计lh后每隔30min测读一次。卸载时，每级荷载维持一小时，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维

6、持时间为3小时，测读时间为15、30、45、60min,以后每30min测读一次。⑷终止加载条件：某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准；已达到设计要求的最大加载量。⑸稳定标准：每小时的沉降量不超过0.1mm并连续出现2次（由1.5h内连续3次观测值计算），认为达到相对稳定，可加下一级荷载。⑹单桩竖向抗压极限承载力的确定：根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡型Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点所对应的荷载值；根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一

7、级荷载值；当在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且24小时尚未达到稳定标准时，取前一级荷载值；对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，易取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量;对直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值；当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。3.3桩身内