自平衡法静载试验在港口工程基桩检测中应用

《自平衡法静载试验在港口工程基桩检测中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、广东省土木建筑学会地基基础专业委员会2008学术交流会自平衡法静载试验在港口工程基桩检测中应用胡珩1，罗彦1，张功新1(1、中交四航工程研究院有限公司，广州510230)摘要：介绍了自平衡法静载试验的基本原理、极限承载力确定方法以及向传统静载试验等效转换方法以及在某港口码头工程的应用。相对于传统静载试验，自平衡法具有不需要堆载料、试验时间相对较短等优点，特点适合于海上试桩，值得在港口工程中进一步推广和应用。关键词：自平衡法；港口工程：单桩承载力；静载试验l引言桩基工程是港口工程的主要基础形式之一，基桩承载力直接关系到工程建设的质量、造价和安全，是港口建设各方所共同关心的主要问题之一。

2、基桩静载荷试验是确定试验桩的极限承载力和检验工程桩承载力最直接的手段，《港口工程桩基规范》[1]和《港口工程基桩静载荷试验规程》[2]明确提出：总桩数在500根以下时，静载试验桩不应少于2根。然而，在海上进行传统的静载荷试验，存在着诸多不利因素：需要堆载料多，试验过程中不安全隐患多，相关试验配套措施费用高，受海上气候影响大，试验时间相对较长等。这些因素增加了试验难度，制约了静载荷试验在港口工程中的应用和推广。本文介绍了一种适合于港口工程特点的静载试验方法一自平衡法。2自平衡法静载试验2．1基本原理自平衡法工作原理是在桩的中下部找到一个平衡点设置一个加载装置，将桩分成上下两段，通过液压

3、装置给加载装置加压使两段桩受到一对向上和向下的反力，上段桩底部受到向上的均布荷载作用，下段桩顶部受到向下的均布荷载作用。采用预先在加载装置中安装压力表和位移传感器的方法来得到加载装置的压力和上下两端的位移。根据测试结果分别绘出上段桩和下段桩的纱J曲线，并求得上下两端桩的极限承载力。然后，将经过处理的上段桩的侧阻力和下段桩极限承载力相加即为单桩极限承载力[3l。其工作原理如图1所示。2．2试验设备⋯～刁。——，，7：．∑≮图l自平衡法静载试验示意图广东省土木建筑学会地基摹础专qk委员会2008学术交流会试验设备主要包括两部分：加载设备和位移量测系统，具体试验设备连接如图2所示。加载设备

4、：荷载箱(-V利产品)、高压油泵；位移量测系统：电子位移传感器、电脑及数据自动采集仪。2．3极限承载力确定图2设备连接示意图极限承载力的确定是静载试验的最终目的，《桩承载力自平衡测试技术规程》[4]中提出：(1)根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡变型纱∥曲线取纱J曲线发生明显陡变的起始点；对缓变形Q—J曲线，按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移夕上=40---60mm对应的荷载；极限端阻取Jv．=40～60mm对应荷载，或大直径桩的J下=(0．03卸．06)D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)的对应荷载。(2)根据位移随时间的变化特征确定极限承载力，下段

5、桩取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取户lg，曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。分别求得上、下段桩极限承载力魏h矾下，然后考虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为：级：—LgE—-tjv+鲮F(1)y式中：J产荷载箱上部桩自重，对于粘性土、粉土y=o．8；对于砂土y=o．7。2．4QS等效转换自平衡法测出的上段桩的侧摩阻力方向是向下的，类似于抗拔桩，与竖向抗压桩的真实受荷情况不一致，这造成其在荷载传递、桩土作用机理上存在明显的差异，为了更准确的分析单桩的极限承载力，可以将自平衡法试验结果等效转换为传统静载试验纱夕曲线，利用传统静载的单桩极限承载力确定

6、方法进行辅析，同时也可以很好验证自平衡法的有效性。根据向上向下位移同步原则转换[5

7、，即通过位移相等进行荷载叠加的方法，大量的对比209广东省土木建筑学会地基基础专业委员会2008学术交流会分析[6】[7】表明：该方法计算简单，也能够满足工程应用精度要求。转换后的桩顶荷载为：Q=极矿一叨+少(2)式中Qu、Qd分别为上段桩的侧摩阻力和下段桩的总阻力：W为上段桩的桩身自重；K为等效转换系数，一般取K=I，对于短桩(1／d<20)取K=I．5。根据位移Si=Si+=S；。的原则(以最大位移较大者为基准，位移较小的曲线采用双曲线外延方法)，由自平衡分段曲线查得相应的Qu和Qd，按公式(2)

8、既可得到等效转换传统静载试验的一系列点(Qi，Si)，从而得到等效的传统静载试验的纱J曲线。3工程实例3．1工程概况该工程为南方某热电厂配套5万吨级卸煤码头及引桥，总长1544m，采用高桩式结构，桩型主要为01200mm加强型预应力混凝土大管桩和01000mm钢管桩，其中码头区的所有桩均为嵌岩桩，引桥区部分桩为嵌岩桩。本次所进行的静载试验桩位于引桥区，为非嵌岩混凝土大管桩，其内径910ram，大管桩桩身混凝土强度等级为C60，桩顶标高2．6m，桩底标高-2