桩承载力自平衡测试法的理论与实践

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1、东南大学博士学位论文桩承载力自平衡测试法的理论与实践姓名：戴国亮申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：蒋永生;龚维明20030101摘要单桩承载力的确定是桩基设计的关键问题。传统的桩基荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法。其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制(堆载法目前国内试桩最大极限承载力仅达3000吨，锚桩法试桩最大极限承载力也不超过4000吨)，以致许多大吨位桩和特殊场地的桩(如山地、桥桩)的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥，这是

2、桩基础领域面临的一大难题。相对于传统试桩方法，桩承载力自平衡测试技术，即自平衡试桩法(简称自平衡法)具有技术先进、测试自动化、省时、省力、安全可靠、不受场地条件限制等优点。本论文详细介绍桩承载力自平衡测试技术的基本理论：其中包括基本原理、荷载箱放置技术、测试过程及施工质量控制和承载力确定方法。首次在国内桥梁桩基承载力测试中采用自平衡法，进行了润扬长江公路大桥(最大极限承载力达12000吨，世界第--)、郑州黄河大桥、杭州湾跨海大桥等大吨位桥桩试验，每根试桩均埋设钢筋计测试元件，分析得到了每根试桩的桩侧摩阻力一变位曲线和桩端阻力一变位曲线，成功地指导了设计，取得了显著的经济效益，显示了良好

3、的应用前景。在进行自平衡法上段桩(托桩)荷载传递性状分析的基础上，明确了该试验方法的机理。在大量与传统静载方法试验结果对比的基础上，首次建立了考虑压缩变形的桩承载力自平衡法试验结果等效成传统桩顶荷载一沉降曲线的简化转换法，给出了转换系数(经验统计值)：通过对自平衡法试验结果的理论分析，利用实测的各岩土层侧摩阻力与相应变位的关系，建立了自平衡法试验结果等效成传统桩顶荷载一沉降曲线的精确转换法，并编制了相应计算程序，用以计算等效后的桩基承载力和沉降量；此外对两种转换法作了对比研究。‘根据江苏省电网调度中心大楼十多根试桩采用自平衡法的试验结果，以同一持力层不同底板尺寸、不同试验小孔深度，探讨了

4、桩端阻力尺寸效应及嵌岩段桩侧阻力的深度效应，同时对嵌岩段桩侧阻力计算方法以及砖护壁人工挖孔嵌岩桩承载特性进行了探讨，最后对桩岩界面桩侧阻力与位移传递函数进行了分析，得出了重要的结论。在国内首次进行了在同一根桩中埋设两只荷载箱的测试新技术研究，利用该项技术，测出了考虑特定土层的竖向承载力。本文还将自平衡试桩法技术推广应用到后压浆桩承载特性研究中，探讨了后压浆对桩承载力的影响。关键词：桩；自平衡测试技术；荷载传递；摩阻力；端阻力；嵌岩桩；尺寸效应；等效转换IIABSTRACTThedeterminationofbearingcapacityforsinglepileisakeyproblem

5、forpilefoundationdesign．Therearetwokindsoftraditionalstaticloadtestmethods：oneisstackingloadmethod；theotherisanchoringpilemethod．Theformerhastosolveproblemsofhundredsoforeventhousandsofstackingloadsandtheirtransportations，whilethelattermustsetseveralanchoringpilesandresistancegirds，whichrequiresm

6、oreexpenseandlongertime．What’Smore，thetraditionalmethodsareeasilylimitedbytestsiteandbe撕ngcapacity’Smagnitude(It’Sonly3000tonforstackingloadtestmethod，whileit’snomorethan4000tonforanchoringpilemethod)．Thisresultsinthatit’Sverydifficulttodetermineultimatebearingcapacityofpiles，whichhavehighbearing

7、capacityandlocateinpeculiarsite(hillsidefields&bridgepile)．Thereforewecannotmakefulluseofpotentialbeatingcapacityofthesepiles，whichisaawkwardproblemforpilefoundation．Selfbalancedtesttechnique，forshort,self-balancedmeth