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摘要:摩擦樁靜栽試驗Q—s曲線呈緩變型,在產(chǎn)生較大沉降后,端承力才能充分發(fā)揮。本文實例表明,高應(yīng)變動力試樁法對其承載力測試結(jié)果誤差可達25%以上。...

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。   

1高應(yīng)變動力試樁結(jié)果匯總表

彈限

(mm)

阻尼

(sm)

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

側(cè)

側(cè)

側(cè)

水平

系數(shù)

系數(shù)

(MQ)

(Ia'0

(r2'0

載力

(KN

S1

4O0

11O

0.85

0.55

0.60

0.25

0.18

0.50

1.67

1741

1109

2850

S2

4.34

12O

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

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。

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1719,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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