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    (2)自平衡法的基本原理

    发布时间:2017/01/26 技术要点 标签:自平衡荷载箱转换浏览次数:11046

     


     

     

    (2)自平衡法的基本原理

     

     

    自平衡法是一种在桩端附近安设荷载箱,然后沿桩身方向加载,同时测得荷载箱上下、部桩身各自承载力的静载试验方法。

     

     

    自平衡法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱。荷载箱主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成,顶、底盖的外径略小于桩身外径,其上布置位移棒测量向上、向下变形。将荷载箱与钢筋笼焊接成一体后,即可浇捣成桩。

     

     

    进行自平衡测试时,通过在地面上的油泵加压,荷载箱将同时向上、向下发生变位,促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥,如下图所示。东大自平衡已开发了全套自平衡设备及配套测试软件,可同时对多根桩进行自平衡测试。

     

     

     

    图1  桩承载力自平衡试验示意图

     

     

    东大自平衡经过多年探索,已将自平衡法的应用范围从最初的灌注桩,扩展到了PHC桩、钢管桩、沉井、地下连续墙等类型。

     

     

    利用传感器采集的数据,可以绘制出相应的“向上的力与位移图”及“向下的力与位移图”,以及相应的s-lgt、s-lgQ曲线等,用以判断桩基承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形,如下图所示。另外,若在桩身不同标高处布设了钢筋计等应变量测仪器,即可同时测得桩身侧摩阻力的发挥曲线。

     

     

     

    图2  荷载与向上、向下位移测试图

     

     

    得出上段桩身和下段桩身的极限承载力之后,便可进行整桩极限承载力的计算了。

     

     

    在国内,东大自平衡率先给出了自平衡测试结果向传统静载试验结果的转换公式及转换系数。对于极限承载力的计算,大体如下所示。

     

     

    抗压桩极限承载力:

     

     

    上段桩抗拔极限承载力:

     

     

    需要说明的是,东大自平衡前后对比了百余根自平衡试桩与传统静载试验试桩(堆载法、锚桩法),一直在对公式与系数进行完善和调整,具体内容见相关规范规程,或者本站“资料下载”页面。

     

     

    另一方面,除了极限承载力,工程技术人员还普遍关注桩的荷载沉降曲线,即将上、下两段桩身的测试曲线转换为桩顶荷载沉降曲线,如下图所示。

     

     

     

    图3  自平衡测试曲线向传统静载试验转换示意图

     

     

    东大自平衡给出了两种转换方法。一是简化法,适用于量测桩身位置的情况(荷载箱处向上、向下位移,桩顶位移);二是精确法,适用于量测桩身位移的同时,沿桩身埋设应变量测装置(如钢筋计)进行轴力测试的情况。

     

     

    简化法和精确法都可满足工程精度要求,但精确法可获得更多的数据,如侧摩阻力发挥曲线、端阻发挥曲线等。详细内容可见相关规范规程,或者本站“资料下载”页面。

     

     


     

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