单桩承载力的高应变动测和静载荷试验对比分析.pdf

浙江建 筑 第 2 8卷 第 9期 2 0 1 1年 9月 Z h e j ia n g C o n s t r u ct i o n Vo 1 2 8 No 9 S e p 2 0 1 1 单桩承载力的高应变动测和静载荷试验对 比分析 A Co mp a r i s o n An a l y s i S b e t we e n Hi g h S t r a i n Dy n a mi c Te s t a n d S t a t i c L o a d Te s t o n Si n g l e Pi l e Be a r i n g Ca p a ci t y 杨 文领 傅敏 王春 芳 Y A N G W e n li n g F Mi n W A N G C h u n f n g 1 浙 江建设 职业技术学 院 浙江 杭州 3 1 1 2 3 1 2 浙 江省住房 和城 乡建设厅 干部学校 浙江 杭州 3 1 0 0 1 2 摘要 桩基检测通常采用静载荷试 验法和高应变动测试验法对单桩竖 向抗压承载力进行检验 以下对同一根桩 采用高应 变动测技 术和静载荷试验两种 方法进行检测 并对检测结果进行对 比 分 析其差异性 提出两种检 测方法 各 自的适 用条件 和应注 意的问题 关键词 静荷载试验 高应 变动测 单桩 承载力 中图分类号 T U 4 7 3 1 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 3 7 0 7 2 0 1 1 0 9 0 0 2 4 0 4 桩基质量检测通常包括桩身完整性检测和单桩 竖 向承载力检测 静载荷试验法真实反映桩基础工 作状况 确定承载力可靠 直接 但试验周期长 费用 高 试桩数量受限 为快速可靠地获得单桩极限 承载力 可以采用高应变动测法来代替静载荷法检 测基桩承载力 以下结合工程实例 采用高应变动 测与静载荷试验对 比方法检测桩承载力 分析差异 原因 并进一步为工程桩基检测提供参考依据 1 基本原理 1 1 高应 变动 力测试基 本 原理 高应变动测技术基本原理是应力波在桩身 中传 播的一维波动方程 弹性杆件长 密度 p 截面积A 材料弹性模量 据达朗伯原理可得杆件纵 向振动微 分方 程 dt c 2 dx 式 中 c 暑 为 波 在 杆 件 中 V B 的传播速度 u为杆件纵向位移 为沿杆长 的坐标 其等介于 以o E p E e 桩顶作用一 瞬态竖向作用力 桩身产生明显加速度和土阻力效 应 通过在桩顶附近截面安装力 加速度传感器 量 测出桩土体系在动荷载作用下的振动响应 响应信号 包含着丰富的桩身阻抗和土阻力变化信息 用波动力 学理论分析研究应力波沿桩土体系的传递与反射现 象 可判断出桩身完整性和单桩极限承载力 1 2静 荷载 试验 测试 基 本原理 利用堆载产生 重力 致使 桩基 桩周土产 生应 变 实测桩基产生 的 Q S lg Q S lg t S曲线 分析桩 基 承载 力 2试验 实例 据勘察报告 拟建工程场地位于温黄海堆积平 原 各 岩土层 自上而下依次为 杂填 土 黏 土 一1 淤泥质黏土 一 2淤泥 一 3淤泥质粉质黏 土 一1 粉质黏土 一 2黏土 一1 黏土 一 2 黏土与粉土互层 一 3黏土夹粉土 一1粉土夹 黏土 一 2粉土夹黏土夹砂 砾砂 粉质黏土 砾砂 其中 砾砂 中密状 力学性质好 作 为钻 孔灌注桩持力层 其物理力学性能指标见表 1 试验 桩相 关 参数 见表 2 收稿 日期 2 0 1 1一 O 5一 O 3 作者简介 杨文领 1 9 8 0 一 男 河南扶沟人 讲师 从事 建筑工程施工研究 第 9期 杨文领等 单桩承载力的高应变动测和静载荷试验对比分析 2 5 表 2 试 验桩相关参数 3 单桩高应 变动测试验 3 1 高应 变测试 曲线分析 本工程桩基检测设备采用武汉岩海工程技术有 限公司的 R S 一 1 6 1 6 K P 桩基动测仪 编号为 0 4 0 0 1 一 A Z 所用传感器为加速度传感器 3 7 4 桩和 4 0 4 桩高应变动测检测曲线见图 1 图 2 由 图 1 图 2可 以看 出 3 7 4 桩 和 4 0 4 桩两 组 桩 的力和速度时程波形基本一致 峰值前二者重合 峰 值后二者协调 力和速度时程波形最终回归零值 3 2高应 变测试 结论 分析 经 过对 3 7 4 和 4 0 4 桩 进行 高应 变 动测 结 果列 于表 3 该结果表明 1 所测两根桩的单桩竖 向极 限承载力分别 为8 2 3 0 k N和8 3 1 5 k N 2 本次高应 变测试采用实测曲线拟合法 据该工程高应变实测 曲 线拟合法 的测试计算结果 本 次所测两根桩 的 1 2 极限承载力 值均大 于设计承载力 特征值4 0 5 0 k N 满足要求 图 5 0 一 一 4 5 2 t m s 5 4 5 2 L I C t ms h 1 g 1 蓬 3 荷载 Ic N 0 0 2 0 5 7 4 1 1 5 61 7 2 8 2 3 8 I J i j I j 图 1 3 7 4 桩 高应 变动测分析 曲线 图 5 一一 一 一 L c t ms 5 0 一4 5 L C t ms 荷载 0 0 2 0 7 9 4 1 5 7 6 2 3 6 8 3 1 5 7 I 4 目2 0 2 7 3 4 图 2 4 0 4 桩高应变 动测 分析 曲线图 j i l 2 6 浙江建筑 2 0 1 1 年第 2 8卷 4 单桩竖 向抗压静载荷试验 4 1 单桩 竖 向抗压 静 载荷 试验 分析 静荷载试验采用桩架组成反力装置 用液压千 斤顶加荷 整个 测试 过程均 由 R S J YC桩基 静载荷 测试分析系统监控测量 依据 建筑基桩检测技术 规范 J G J 1 0 6 2 0 0 3 采用 快 速加 荷法 3 7 4 和 4 0 4 单桩竖 向抗压静载荷试验结果见表 4 3 7 4 桩 的 Q S关系曲线图和 s l 关系曲线图分别见图 3 图4 4 0 4 桩的 Q S关系曲线图和 Js lg 的关系曲线 图分别 见 图 5 图 6 表 4 3 7 4 和 4 0 4 桩竖 向抗压静 载荷试验数据汇总 o Q k N 1 8 0 0 2 7 0 0 3 6 0 0 4 5 0 0 5 4 0 0 6 3 0 0 7 2 0 0 81 0 0 0 图 3 3 7 4 桩 Q S曲线 Q k N 1 8 0 0 2 7 0 o 3 6 0 0 4 5 0 0 5 4 0 0 6 3 0 0 7 2 0 o 图 5 4 0 4 桩 Q S曲线 0 1 5 t rain 3 0 4 5 6 0 1 2 0 图 4 3 7 4 桩 S ig t 曲线 0 1 5 t rain 3 O 4 5印 1 2 0 图 6 4 0 4 桩 S lg t 曲线 鲫 如 卯 如 O 6 B l 如 如 如 如 如 O 6 B 拍 弛 享 舶 站 8 口H 冒 0 6 擂 弘 鹅 舛 印 目 d O 6 坩 船 口目 第 9期 杨文领等 单桩承载力的高应变动测和静载荷试验对比分析 2 7 4 2 单桩竖向抗压静载荷试验结果分析 经 过对 3 7 4 桩和 4 0 4 桩 的竖 向静载 荷试 验 结 果见表 5 由表 5的检测结 果可 知 3 7 4 4 0 4 桩 设计 单 桩 竖 向抗 压 承 载 力 特 征 值 为4 0 5 0 k N 3 7 4 堪 单桩竖 向抗压极 限承载力 为7 2 0 0 k N 4 0 4 桩 单桩竖向抗压极限承载力为6 3 0 0 k N 不能满足要求 表 5 3 7 4 和 4 0 4 单桩竖 向抗压 静载荷试验结果汇 总 5动静试 验对 比差异 分析 经过对两组桩分别进行静载荷试验和高应变动 测试验 并将试验结果列于表 6 从表 6可知 试验桩 3 7 4 和 4 0 4 桩静载试验未 达极限承载力 高应变动测检测分析达到极限承载 力 高于静载试验 1 高应变动力测桩是建立 在假定 的桩一 土力 学模型基础上进行参数测定和计算分析 桩一 土 的力 学性状存在差别 需要通过工程实践积累和动静对 比试验 不 断完 善桩 一 土 力 学模 型 及其 参 数 合理 取 值 2 桩侧摩阻力和端 承力共 同承担桩 顶荷载 侧阻和端阻是不 同步 的 且 与土阻力 的发挥 与位移 有关 高应变动测作 用时 间短 使得 动阻力 影响加 大 桩顶沉降量相对较小 难 以充分激发土的阻力 增加 了承载 力测 试结 果误 差 3 桩一 土参数 的设定及其 合理分布还 与试验 人 员 的经 验有 关 如 土 的最 大弹性 位 移 阻尼 系数 等 均为假定值 受现场环境条件和试验人员的经验和 水 平 制约 较大 表 6 3 7 4 和 4 0 4 桩静荷载试验与高应变动测 结果对 比分析 6 结 语 高应变动测技术其测定桩基承载力 比静载试验 快速 简捷 经济 但其受计算模型选取 设备精度 参数取值 桩土材料认识等因素影响较大 并受现场 环境条件和试验人员经验 水平制约 因此工程实 践 中应结合工程地质条件 合理选用 桩一 土计 算模 型 预估承载力分布 拟合参数合理 参 考 文 献 1 吴轶东 陈久 照 单桩 承载力 的高应变动测 和静载荷试 验对 比 分析 J 广东土木与建筑 2 0 0