CN108625410B - 一种桩侧摩阻力的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩侧摩阻力的测试方法,其方法为:步骤一、荷载箱的制作;步骤二、荷载箱的放置;步骤三、混凝土的浇筑;步骤四、桩顶加载;步骤五、数据采集;步骤六、桩侧摩阻力计算;步骤七、单一土层测量;步骤八、单一土层侧摩阻力计算;本发明的有益效果:本发明相对于传统的测量方法具有更加显著的合理性和优越性。可真正实现测试方法的简化、测试工作强度的降低、检测范围的扩大和检测效率的提高,试验结果将更符合实际,更能保证测试结果的准确、客观。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩阻力的测试方法,特别涉及一种桩侧摩阻力的测试方法。
背景技术
目前,桩基础是一种应用广泛的基础形式。桩与土在侧壁及端部均有接触,由于土层性质的多变性及桩土的相互作用,决定了其受力的复杂性。桩的承载力包括侧摩阻力和端承力两部分,其中侧摩阻力是一个变化较大的量。在现行相关规范中,根据桩-土材料特性及桩-土界面特性、桩施工工艺等主要因素对桩侧摩阻力的影响程度,归纳总结后提出桩侧摩阻力在土层及桩型一定的情况下,极限值有一个相对固定的取值范围,可根据总承载力进行间接取值,但是不同规范相互之间取值差别较大。且在工程实际中发现,随着端部支承条件、桩受力方向、临近土层的性质、土层的深度等具体工程条件不同,侧摩阻力还会有很大变动。桩基施工过程中遇到的复杂土层情况越来越多,规范中所列举的土性类别已不满足实际工程需求。对此,为保证工程质量,合理评价桩基承载力,如何直接准确确定桩侧摩阻力大小成为关键问题。
目前确定桩侧摩阻力的直接测试方法主要是通过在不同土层截面埋设钢筋计,读取实测应变数据,然后通过各种复杂的应力应变关系和桩身尺寸进行计算得到桩身在各土层截面轴力,其相互之间的差值即为本土层桩侧摩阻力,将各层侧摩阻力相加之和即为总的桩侧摩阻力。该方法首先需要考虑不同环境对钢筋的影响;其次,桩身混凝土和钢筋的应力应变关系非常复杂,难以准确描述。这样导致该方法在计算时往往会采用一些经验参数,可能会降低准确性和可靠性。同时该方式对应变计在粘贴工艺和位置上要求很高,且过度依赖应变计的存活率,还需要提前对不同的钢筋进行标定,施工工艺复杂,成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的桩侧摩阻力测试方法中存在的诸多问题而提供的一种桩侧摩阻力的测试方法。
本发明提供的桩侧摩阻力的测试方法,其方法如下所述:
步骤一、荷载箱的制作:
使用钢板制作两个直径小于被测桩径的圆盘,分别做为上承压盘和下承压盘,然后将数个锚索计固定在下承压盘上,其中一个锚索计位于下承压盘中心位置,其它的锚索计均匀分布在靠近下承压盘外侧的一个同心圆上;在上承压盘中心处焊接一吊环,用于起吊;最后将上承压盘和下承压盘通过六根牙条连接,每个牙条配螺母,并在上承压盘和下承压盘两端安装轻质防护罩,以保证锚索计在施工过程中不受外界条件影响,荷载箱制作过程中,要保证上承压盘和下承压盘的平整度,以保证锚索计能均匀受力;
步骤二、荷载箱的放置:
确定桩孔合格后,在桩底用混凝土进行找平,待混凝土找平层凝固后用吊车将荷载箱通过吊环放入桩底,检查并保证荷载箱处于水平位置;在荷载箱安装完成后,将钢筋笼放入桩身;将锚索计的数据线与桩身钢筋绑扎在一起,从桩顶引出;
步骤三、混凝土的浇筑:
确定上述步骤一和步骤二完成后,进行桩身混凝土的浇筑;
步骤四、桩顶加载:
待桩身混凝土养护达到相关技术要求后,依据规范采用慢速维持荷载法进行桩顶加载,并根据现有规范确定试验方法和终止条件;
步骤五、数据采集:
加载过程中分别采集桩顶荷载Q、位移s和各锚索计承受的压力大小qi,Q的单位为kN,qi的单位为kN,i=1-n,n为实际锚索计个数;
步骤六、桩侧摩阻力计算:按下面公式计算桩侧摩阻力Qsu:
步骤七、单一土层测量:
当需要对某单一土层桩侧摩阻力Qsu单进行测试时,可将桩灌注至该土层下界面时停止,作为步骤二中的找平层,然后再重复步骤二和步骤三;当步骤三中混凝土浇筑到该土层上界面时停止浇筑,进行找平后重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五;
步骤八、单一土层侧摩阻力计算:
步骤七中下界面中荷载箱读数之和与上界面荷载箱读数之和的差值即为该土层侧摩阻力,其计算公式如下:
上述方法中可根据实际需求确定所检桩的数量。上述方法中所述的桩身混凝土浇筑、桩顶加载和数据采集均为现有相关规范和方法中所提供的现有技术,因此具体步骤没有进行赘述。
本发明的有益效果:
1、本发明提供的桩侧摩阻力的测试方法,是通过桩底安装荷载箱,利用荷载箱中的锚索计直接测量桩端阻力Qbu和桩体自重G两部分,然后计算桩顶荷载和荷载箱读数之差,就可以直接得出桩体侧摩阻力。测试前无需对钢筋、混凝土等进行标定,也避免了粘贴应变计等复杂的检测工艺。无论从定义、原理,还是测试精度、可靠性以及可操作性等方面,本发明相对于传统的测量方法具有更加显著的合理性和优越性。
2、本发明提供的方法适用于各类复杂地层和土体性质,能够避免因规范中所包含土体性质不全而导致的无法确定桩侧摩阻力取值范围的问题。也无需考虑临近土层的性质、土层的深度等具体工程条件不同对桩侧摩阻力计算结果的影响。可真正实现测试方法的简化、测试工作强度的降低、检测范围的扩大和检测效率的提高,试验结果将更符合实际,更能保证测试结果的准确、客观。
附图说明
图1为本发明所述荷载箱主视结构示意图。
图2为本发明所述荷载箱的下承压盘俯视结构示意图。
1、上承压盘 2、下承压盘 3、锚索计 4、吊环 5、牙条
7、轻质防护罩 8、混凝土找平层 9、钢筋笼 10、桩身 11、数据线。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示:
本发明提供的桩侧摩阻力的测试方法,其方法如下所述:
步骤一、荷载箱的制作:
使用钢板制作两个直径小于被测桩径的圆盘,分别做为上承压盘1和下承压盘2,然后将数个锚索计3固定在下承压盘2上,其中一个锚索计3位于下承压盘2中心位置,其它的锚索计3均匀分布在靠近下承压盘2外侧的一个同心圆上;在上承压盘1中心处焊接一吊环4,用于起吊;最后将上承压盘1和下承压盘2通过六根牙条5连接,每个牙条5配螺母,并在上承压盘1和下承压盘2两端安装轻质防护罩7,以保证锚索计3在施工过程中不受外界条件影响,荷载箱制作过程中,要保证上承压盘1和下承压盘2的平整度,以保证锚索计3能均匀受力;
步骤二、荷载箱的放置:
确定桩孔合格后,在桩底用混凝土进行找平,待混凝土找平层8凝固后用吊车将荷载箱通过吊环4放入桩底,检查并保证荷载箱处于水平位置;在荷载箱安装完成后,将钢筋笼9放入桩身10;将锚索计3的数据线11与桩身10的钢筋绑扎在一起,从桩顶引出;
步骤三、混凝土的浇筑:
确定上述步骤一和步骤二完成后,进行桩身10混凝土的浇筑;
步骤四、桩顶加载:
待桩身10混凝土养护达到相关技术要求后,依据规范采用慢速维持荷载法进行桩顶加载,并根据现有规范确定试验方法和终止条件;
步骤五、数据采集:
加载过程中分别采集桩顶荷载Q、位移s和各锚索计3承受的压力大小qi,Q的单位为kN,qi的单位为kN,i=1-n,n为实际锚索计3的个数;
步骤六、桩侧摩阻力计算:按下面公式计算桩侧摩阻力Qsu:
步骤七、单一土层测量:
当需要对某单一土层桩侧摩阻力Qsu单进行测试时,可将桩灌注至该土层下界面时停止,作为步骤二中的找平层,然后再重复步骤二和步骤三;当步骤三中混凝土浇筑到该土层上界面时停止浇筑,进行找平后重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五;
步骤八、单一土层侧摩阻力计算:
步骤七中下界面中荷载箱读数之和与上界面荷载箱读数之和的差值即为该土层侧摩阻力,其计算公式如下:
上述方法中可根据实际需求确定所检桩的数量。上述方法中所述的桩身混凝土浇筑、桩顶加载和数据采集均为现有相关规范和方法中所提供的现有技术,因此具体步骤没有进行赘述。
以下举例说明本评价方法的具体过程:
(1)工程概况
某铁路经过地层以棕红色火山灰质粉土为主,通过旋挖钻揭示的地层分为火山堆积层及冲洪积地层的粉土、粉砂、细角砾等。我国现有《铁路桥涵地基和基础设计规范》没有与火山灰质黏土、粉土的桩侧摩阻力的取值范围建议值。且该铁路桥梁桩基大部分采用摩擦桩。测试桩径1000mm,桩长分别为30m、45m和50m。
(2)荷载箱制作
荷载箱上下承压盘均为25mm厚钢板,直径大小为900mm;共用六个锚索计3,其中中心位置1个,与承压盘同心且直径为600mm的圆上均匀分布有5个;上下承压盘由承压盘同心且直径为700mm的圆上均匀分布的6个牙条5连接;上承压盘1中心处有吊环4,荷载箱周围安有轻质保护罩7。
(3)检测过程
在桩身10混凝土浇筑到指定位置时,停止浇筑混凝土。待混凝土初凝后,用吊车将荷载箱调入桩中,安装荷载箱后,检查荷载箱处于水平位置。在荷载箱安装完成后,将钢筋笼9放入桩身10。将荷载箱数据线11与桩身钢筋绑扎一起,从桩顶引出。浇筑混凝土至桩顶,养护至设计强度后采用慢速维持荷载法进行加载,分级荷载为最大加载量或预估极限承载力的1/20,其中第一级取分级荷载的2倍。加载过程中严格按照规范要求采集相关数据。
(4)检测结果
检测结束后根据检测数据结果进行桩侧摩阻力计算。其检测数据及计算结果如下表1所示。
表1检测数据及计算结果
Claims (1)
1.一种桩侧摩阻力的测试方法,其特征在于:其方法如下所述:
步骤一、荷载箱的制作:
使用钢板制作两个直径小于被测桩径的圆盘,分别做为上承压盘和下承压盘,然后将数个锚索计固定在下承压盘上,其中一个锚索计位于下承压盘中心位置,其它的锚索计均匀分布在靠近下承压盘外侧的一个同心圆上;在上承压盘中心处焊接一吊环,用于起吊;最后将上承压盘和下承压盘通过六根牙条连接,每个牙条配螺母,并在上承压盘和下承压盘两端安装轻质防护罩,以保证锚索计在施工过程中不受外界条件影响,荷载箱制作过程中,要保证上承压盘和下承压盘的平整度,以保证锚索计能均匀受力;
步骤二、荷载箱的放置:
确定桩孔合格后,在桩底用混凝土进行找平,待混凝土找平层凝固后用吊车将荷载箱通过吊环放入桩底,检查并保证荷载箱处于水平位置;在荷载箱安装完成后,将钢筋笼放入桩身;将锚索计的数据线与桩身钢筋绑扎在一起,从桩顶引出;
步骤三、混凝土的浇筑:
确定上述步骤一和步骤二完成后,进行桩身混凝土的浇筑;
步骤四、桩顶加载:
待桩身混凝土养护达到相关技术要求后,依据规范采用慢速维持荷载法进行桩顶加载,并根据现有规范确定试验方法和终止条件;
步骤五、数据采集:
加载过程中分别采集桩顶荷载Q、位移s和各锚索计承受的压力大小qi,Q的单位为kN,qi的单位为kN,i=1-n,n为实际锚索计个数;
步骤六、桩侧摩阻力计算:按下面公式计算桩侧摩阻力Qsu:
步骤七、单一土层测量:
当需要对某单一土层桩侧摩阻力Qsu单进行测试时,可将桩灌注至该土层下界面时停止,作为步骤二中的找平层,然后再重复步骤二和步骤三;当步骤三中混凝土浇筑到该土层上界面时停止浇筑,进行找平后重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五;
步骤八、单一土层侧摩阻力计算:
步骤七中下界面中荷载箱读数之和与上界面荷载箱读数之和的差值即为该土层侧摩阻力,其计算公式如下:
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