钢筋计法桩身应力观测(竖向、水平)

钢筋计法桩身应力观测 原理及成果演示 河北双诚建筑工程检测有限公司 一 竖向应力观测原理 根据力的平衡关系 桩顶荷载与桩身任意截面的轴力的关系可表示为 式中 Tz 距离桩顶z深度时桩的轴力 kN Q 桩顶荷载 kN u 桩的截面周长 m fs 桩身侧摩阻 kPa 将Tz对深度z求一阶导数得到 移项变形后得到 此即桩身轴力和桩身摩阻的理论关系式 实测桩身各截面的轴力分布Tz后 通过微分运算可得到桩身的摩阻分布 计算桩身轴力的过程主要有以下几步 计算钢筋应力本次采用频率式钢筋计 实际观测值为钢弦的频率 根据钢筋计的出厂标定结果可转换成钢筋力q 即 式中 0 i 分别为空在载和加载时钢筋计的读数 Hz q 计算的钢筋力 kN 钢筋计标定常数 轴力计算公式的标定由于桩身弹性模量并非常量 需要对其进行标定 首先按下式求取分级荷载作用下的弹性模量 式中 As 单根钢筋横截面积 m2 Es 钢筋弹性摸量 kPa A 桩的横截面积 m2 E 桩身截面等效弹性模量 kPa 其它符号意义同前 对弹性模量和钢筋力拟合建立函数关系 为使拟合结果较接近实测值 采用多项式拟合 拟合多项式形式为 式中 a b c 为无量纲标定常数 其它符号意义同前 根据实测钢筋力和对应的桩的弹性摸量计算轴力 公式如下 式中符号意义同前 桩身压缩量的测试原理把桩简化为线弹性变形体 则桩顶施加轴向荷载时 桩顶沉降量s可表示为 式中 Sb 桩底沉降量 mm S0 桩身弹性压缩量 mm A 计算截面的面积 m2 E 计算截面的弹性模量 kPa Tz 计算截面的轴力 kN L 桩长 m 根据轴力观测数据可计算桩身总的弹性压缩量S0 而桩身任意截面的弹性压缩量S0 i可根据下式计算 据此式可计算桩身弹性压缩量分布曲线 式中积分的下角标h为计算截面到桩底的距离 其它符号同前 桩底沉降量由桩顶沉降量和桩身总弹性压缩量换算而得 即 Sb S S0 桩身竖向应力观测成果示例 轴力分布曲线 返回 桩身竖向应力观测成果示例 摩阻分布曲线 返回 桩身竖向应力观测成果示例 分层摩阻分布曲线 返回 桩身竖向应力观测成果示例 桩身压缩量变化曲线 返回 桩身竖向应力观测成果示例 桩身压缩量用于判断极限摩阻 返回 桩身竖向应力观测成果示例 用桩身压缩量分析桩端承载力发挥程度 桩身竖向应力观测成果示例 桩端阻力 侧摩阻力发挥程度分析 钢筋计法桩身水平应力观测和解释原理示例 桩身水平应力的观测和解释原理 桩身截面弯矩的计算通过试验可以测得各测试截面测点位置的拉应力和压应力 一般试验测点位置靠近水平力作用平面与桩横截面边缘的交点 因此实测应力相当于截面最大应力 拉及压应力 混凝土未开裂时的截面弯矩按下式计算 式中M 测试截面的弯矩 kN m 拉 受拉侧测试的应力值 压 受压侧测试的应力值 d 受拉和受压传感器之间的间距 m Iz 观测截面惯性矩m4 桩侧土抗力的计算桩侧土抗力与桩身截面弯矩的微分关系表示为下式 通过对弯矩分布的数学运算可求得桩侧土抗力分布 式中P 桩侧土的水平抗力 kPa 其他符号同前 桩身挠度的计算根据截面弯矩和挠度的关系进行数学运算得到挠度分布曲线 弯矩和挠度的关系为 式中y 桩的水平位移 m z 深度 m M 截面的弯矩 kN m 桩身水平应力观测成果示例 水平力作用下桩身应力分布 返回 桩身水平应力观测成果示例 桩身弯矩分布 返回 桩身水平应力观测成果示例 桩身挠度分布 返回 桩身水平应力观测成果示例 桩身抗力分布 返回 桩身水平应力观测成果示例 桩身土抗力变化分析 返回 桩身水平应力观测还可以采用更加经济的挠度观测法 采用挠度法可以有效避免桩身混凝土开裂校正 从而提高了资料的可靠性 但资料整理过程大体相同故不再赘述 大型试桩工程成功案例 京津城际高速铁路综合试桩京沪高速铁路综合试桩福建莆田LNG电厂综合试桩山西格瑞特电厂综合试桩吉林通化二道江电厂综合试桩石家庄外环路跨线桥综合试桩内蒙古多伦大唐煤化工综合试桩 新技术应用目前在竖向应力成果中 桩身压缩量计算应用极大丰富了载荷试验成果 将传统的应力观测方法应用到极至 使钢筋计的观测成果兼有了测微计的功能 是一种经济高效的观测手段 采用钢筋计进行水平应力观测的难点是难以准确校正受拉面混凝土开裂 导致弯矩计算误差 由此可引起相关参数的计算误差 为此 借鉴基坑变形观测的方法 采用桩身挠度观测技术可以解决校正问题 实践证明更适合桩的水平应力观测 桩身应力观测图片 传感器安装 钢筋笼焊接吊放 观测与记录 载