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寶雞市青少年科技活動中心設(shè)計... 閱讀 4148 次 摩擦樁承載力動靜誤差分析
摩擦樁承載力動靜誤差分析
劉東旭章智展
(西部建筑抗震勘察設(shè)計研究院710054西安)
1、前言
承載力是樁基工程檢測的一項主要內(nèi)容。目前較為廣泛地用來檢測基樁承載力的兩種方法，是單樁靜載荷試驗和高應(yīng)變動力試樁法。
靜載荷試驗是確定單樁承載力最可靠的方法，但它具有試驗周期長、試驗費用高等缺點，使得試驗數(shù)量受到了極大的限制。高應(yīng)變動力試樁法具有試驗周期短、試驗費用低等優(yōu)點，能夠有效地補充和部分取代傳統(tǒng)的靜載荷試驗，增加試樁數(shù)量。受自身特點和人們對它認(rèn)識程度的限制，高應(yīng)變動力試樁法比單樁靜載荷試驗具有較大的誤差。
對于摩擦端承樁而言，在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受。一般情況下，摩擦端承樁靜載試驗的Q—s曲線呈緩變形狀，只有在沉降達到較大值時，樁端阻力才能充分發(fā)揮。對于此類樁，高應(yīng)變動力試樁產(chǎn)生的位移小，端阻力不能充分激發(fā)，使得高應(yīng)變承載力分析結(jié)果具有更高的誤差。
本文通過3根混凝土預(yù)制靜壓樁的靜、動對比試驗分析，對摩擦端承樁高應(yīng)變承載力誤差進行定量分析。
2、工程地質(zhì)條件概述
場地土層上部主要為第四系上更新統(tǒng)黃土、古土壤、粉質(zhì)粘土，可塑～硬塑，厚度18.50~20.20m。場地土層下部主要為中粗砂，中密一密實，厚度9.90~12.30m。中粗砂頂面下80cm夾粉土透鏡體。
3根試樁有效樁長13.50m，樁截面450mm×450mm。樁身處于黃土、古土壤、粉質(zhì)粘土層，樁端位于中粗砂層頂部。
按照設(shè)計思想，中粗砂層為主要持力層，側(cè)摩阻力與端阻力各占50％左右。
3、高應(yīng)變承載力試驗結(jié)果
按照高應(yīng)變動力試樁法，對Sl、S2、S3試樁進行了單樁豎向極限承載力測試，實測波形圖與擬合分析結(jié)果圖見圖1～圖3。
從高應(yīng)變實測曲線形態(tài)觀察，樁端反射特征較明顯，力和速度時程曲線在樁端處的距離較近，具有摩擦端承樁力一速度時程曲線特征。
高應(yīng)變承載力采用實測曲線擬合法分析計算，其樁土參數(shù)按已有的實踐經(jīng)驗并參考規(guī)范提供的參數(shù)選取，樁土主要參數(shù)及承載力擬合計算結(jié)果見表1。
表1高應(yīng)變動力試樁結(jié)果匯總表
|
樁 |
彈限 (mm) |
阻尼 (s／m) |
卸載 系數(shù) |
卸載 |
土塞 |
擬合 質(zhì)量 |
樁側(cè) 阻力 |
樁端 阻力 |
高應(yīng)| 變極| 限承 |
|||
|
號 |
樁 側(cè) |
樁 端 |
樁 側(cè) |
樁 端 |
樁 側(cè) |
樁 端 |
水平 |
系數(shù) |
系數(shù) (MQ) |
(Ia'0 |
(r2'0 |
載力 (KN） |
|
S1 |
4．O0 |
11．O |
0.85 |
0.55 |
0.60 |
0.25 |
0.18 |
0.50 |
1.67 |
1741 |
1109 |
2850 |
|
S2 |
4.34 |
12．O |
0.85 |
0.60 |
0.72 |
1.00 |
0.55 |
1.20 |
1.56 |
1690 |
1010 |
2700 |
|
S3 |
4.00 |
10.5 |
0.85 |
0.50 |
0.90 |
0.73 |
0.18 |
0.56 |
1.81 |
1665 |
705 |
2370 |
由于實測曲線擬合法的解不是唯一解，其強調(diào)的是樁土參數(shù)的合理性與擬合質(zhì)量。表l中的參數(shù)較為合理，從動測角度評價，其承載力應(yīng)是一個普遍認(rèn)可的結(jié)果。
4、單樁豎向靜載試驗結(jié)果
高應(yīng)變動力測試后，對三根試樁進行了單樁豎向靜載荷試驗，其荷載與沉降關(guān)系見表2，Q—S、s—lgt曲線見圖4～圖6。
表2靜載試驗荷載與沉降關(guān)系表
|
樁號/沉降/荷載 |
800 |
1200 |
1600 |
2000 |
2400 |
2800 |
3200 |
3400 |
3600 |
3800 |
4000 |
|
S1 |
2.05 |
3.42 |
5.63 |
9.20 |
800 |
12.59 |
22.17 |
|
27.93 |
|
3830 |
|
S2 |
2.35 |
4.44 |
7.25 |
11.46 |
11.46 |
15.26 |
27.61 |
|
37.91 |
|
55.64 |
|
S3 |
2.61 |
4.69 |
7.27 |
11.86 |
11.86 |
17.98 |
35.57 |
39.58 |
44.98 |
50.89 |
59.27 |
三根試樁在各級荷載作用下沉降逐漸增大，均達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。Q—s曲線呈緩變形狀，曲線尾部未出現(xiàn)陡降。S-lgt曲線在各級荷載下均較平直，尾部未出現(xiàn)明顯下彎現(xiàn)象。
由于Q—s曲線呈緩變型，取與樁頂沉降s=40mm對應(yīng)的荷級值為單樁豎向極限承載力，確定三根樁單樁豎向極限承載力分別為4000kN、3600kN、3400kN。
5、承載力動靜對比分析
將高應(yīng)變動力試樁法與靜載荷試驗結(jié)果列于表3。可見，采用高應(yīng)變實測曲線擬合法分析計算，其單樁豎向極限承載力較靜載試驗結(jié)果低25％以上。
表3動靜試驗結(jié)果對比表
|
|
靜載試驗 |
高應(yīng)變動力試樁 |
|
|||
|
樁號 |
最大加荷量(KN) |
最大沉降量(mm) |
單樁極限承載力(KN) |
最大動位移(mm) |
單樁極限承載力(KN) |
誤差 |
|
81 |
4000 |
38.30 |
400 |
5.16 |
2850 |
-28％ |
|
S2 |
4000 |
55.64 |
3600 |
7.44 |
2700 |
-25％ |
|
S3 |
4000 |
59.27 |
3400 |
6.91 |
2370 |
-30％ |
三根試樁靜載試驗的Q—s曲線呈緩變狀，沉降隨試驗荷載緩慢增加，致加載終止也未出現(xiàn)陡降現(xiàn)象。端承力逐漸增加是曲線呈緩變狀的主要原因。試驗表明，當(dāng)樁體發(fā)生較大的沉降后(s>40mm)，端承力才能得到較好發(fā)揮。
對于高應(yīng)變動力試樁法而言，在沖擊荷載作用下樁頂僅產(chǎn)生幾個毫米的動位移。對比表3中的實測結(jié)果，最大動位移約為靜載試驗最大沉降量的1／7～1／9，顯然難以使端承力充分激發(fā)。這就是摩擦端承樁高應(yīng)變動測結(jié)果誤差較大的原因所在。
對于摩擦端承樁高應(yīng)變動力試樁而言，所激發(fā)的端阻力較小。無論試驗測試技術(shù)人員多么精心，無論怎樣改進動測試驗方法，若不能使樁產(chǎn)生足夠的位移，承載力動測結(jié)果存在較大誤差的缺陷是難以克服。
6、結(jié)束語
高應(yīng)變動力試樁法對摩擦端承樁承載力測試存在較大的誤差，其原因不可能簡單地進行幾組傳統(tǒng)的動靜對比試驗就能完全明了。在此類工程樁檢測中應(yīng)優(yōu)先選用靜載試驗，若采用高應(yīng)變動力試樁法進行檢測且承載力結(jié)果不滿足設(shè)計要求時，不能就此結(jié)束，須用靜載試驗法作進一步驗證。
(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會 文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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