单桩承载力动静试验对比研究

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1、单桩承载力动静试验对比研究　　摘要：确定桩基承载力的方法主要包括静载试验及大应变，本文通过实际工程实例，对动静试验进行对比分析，并评价两者的相关关系。关键词：桩基检测高应变载荷试验动静对比中图分类号：TU473文献标识码：A1前言桩基是各类建筑基础的一种常用型式。随着我国工程建设事业的蓬勃发展，铁路、公路、港口码头及城市建设得到了迅速发展，桩基础往往成为了最基本的基础形式。目前我国常用的基本成桩方法达到20多种，如何检测成桩质量及各种桩型的承载力往往是设计者与建设业主所关心的问题。桩基检测技术应明确分为两大类，即成桩质量检测与桩基承载力检测。目前桩基承

2、载力检测上主要有载荷试验及大应变法，即动、静试验方法。2桩承载力的动静对比试验方法对比2.1静载试验与大应变的试验原理2.1.1静载试验原理7通过反力装置分级对桩顶施加垂直荷载，在每级荷载作用下按规定时间间隔测读桩顶沉降量，获得可供分析判定桩顶荷载与桩顶沉降关系的Q～s曲线，当桩顶沉降量达到某条件或某数值时，可认为岩土阻力已充分发挥，或桩已破坏，从而求得桩的极限承载力。2.1.2大应变试验原理在桩顶以下1.5D(桩径)处的桩身两侧对称安装应变式力传感器和加速度计，通过重锤冲击桩顶，对桩顶施加较高能量的冲击脉冲，该脉冲在沿桩身向下传播过程中使桩－土之间产

3、生一定的相对位移，量测桩在瞬态激发力下产生的应力波和速度波。采用一维纵波理论分析桩－土体系确定承载力，还可判断桩身结构完整性和桩尖、桩侧土阻力分布等，并获得模拟静载荷试验的Q～s曲线。2.2动静检测试验的基本计算原理2.2.1高应变动力检测的基本计算原理假设桩为一维线弹性杆，测点下桩长为L，横截面积为A,桩材弹性模量为E，桩材质量密度为ρ，桩身内应力波传播速度（俗称弹性波速）为C（C2=E/ρ）,广义波阻抗或桩身截面力学阻抗为Z=AρC；其桩身应力应变关系可写为：假设土阻力是由静阻力和动阻力两部分组成：推导可得桩的一维波动方程：72.2.2高应变确定地

4、基承载力及桩完整性的方法目前工程中主要应用的是Case法和实测曲线拟合法，Case法计算公式为：（承载力）冲击速度峰对应时间为，为桩底反射对应时间。（见图3）（桩的第一缺陷完整性系数）Rx---缺陷点X以上的桩周土阻力；（缺陷位置）图3大应变实测结果图4Q-s曲线2.2.3单桩竖向抗压承载力的确定（1）基本的确定方法依据实测结果绘制Q－s曲线（图4），极限承载力依据规范确定。单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra，应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。7（2）极限承载力的外推在许多情况下，桩的静载试验加载往往达不到极限荷载而终止试验，对

5、工程桩的试验也不允许将权压至极限破坏状态，因此，给判定桩的极限承载力造成困难。下面简单介绍几种外推极限承载力的估算方法。双曲线法：（斜率倒数法）式中M，C为待定参数指数方程法：3.3单桩承载力的动静试验对比分析3.3.1工程实例分析某工程地质情况：杂填土（0～3m），粉质粘土（3～11m），砂质粉土（11～14m），粉细砂（14～17m），粘质粉土（17～26m），砂质粉土。此工程采用预应力管桩、长30m，单桩承载力设计值1200kN。静载荷试验采用慢速维持荷载法。高应变动测法使用4t重锤，落距约1.5m，单桩承载力计算方法采用Case法。动静对比试验

6、计算结果（见表2），可以看出两者的对比误差均在20％以内，且离散性不大，说明当载荷试验结果可靠时，动测结果亦十分可靠。工程中高应变检测亦以静载试验为对比标准。7动静对比试验计算结果表表2桩号设计桩长(m)动测结果(kN)静载极限荷载(kN)动静对比误差(%)13024952700-7.6313530004.532709.031645.53.3.2两者之间的联系高应变与静载试验都是确定桩基承载力的方法，且两者之间存在着差异。国内外一些学者依据68根作用在不同土层的桩，总结出了高应变检测值RU和载荷试验检测值PU之间的关系。海利公式：（kN）格氏公式：（k

7、N）波动理论：（kN）三种经验公式对比见表3。三种经验公式对比表表3统计项目海利公式格氏公式波动公式方差301.4223.5208.67相关系数0.3810.7020.732平均误差（％）＋26.77－22.31＋21.26－18.88＋18.21－18.87依据表3可以看出，波动公式计算两者之间的关系的离散性更小，且平均误差也偏小，因此精确性更高。4结论与建议众所周知，静载试验检测桩即费时又费工，与之相比高应变有其高效、快捷的优点。而且随着桩基技术的发展，在工程中采用承载力达数千吨以上的大型桩已屡见不鲜。古老的静载荷试验检测方法已难以满足桩承载力和质

8、量检测等方面的需要，因此对于动力检测法的研究、应用与推广具有重要意义。动静方法确定的承载力值之