錫澄高速公路江陰高架橋鉆孔灌注樁靜載試驗
發布時間：2010-01-14 共2頁
3 試樁應力測試
3.1 試驗目的
在試樁的加、卸載過程當中，對樁身軸力進行連續動態測試，目的在于分析樁一土系統樁側阻力、樁尖瓜力的發揮請況及發展過程，同時利用樁頂位移觀測資料、試塊抗壓資料及應力測試結果對試樁的各截面前位移發展進行分析。
3.2 數據處理
3.2.1 基本原理
鋼筋計的直接測讀量為振弦的頻率值f，單位Hz，按下式即可轉換成鋼筋計的應力σgi
σgi=（f-f1）＊A
式中：σgi——測讀的鋼筋應力（MPa）
f—一測讀的鋼筋計頻率值（Hz）
f1——工作初頻，單位Hz；
A——為鋼筋計的率定參數。
事實上由于部分鋼筋計率走參數A，在不同的荷載等級下有少許偏差，可采用分段內插的 方法求取σgi，以保證測試精度。
當現場測試出鋼筋計應力σgi后，鋼筋的測試應變εg可由下式計算：
式中鋼筋計的彈性模量為Eg=2.1×105MPa，
鋼筋砼的彈性模量Eght=Eh （Eg-Eh）＊μ
式中：Eh混凝土的抗壓彈性模量（MPa）；
Eght第i個截面鋼筋砼的抗壓模量（MPa）。
因此，樁柱體任一測試截面Ai的軸力計算可用下式，即
Ni=σghi*A4t
當軸力已知時，可利用簡單的靜力平衡原理推出側壁摩阻力的大小，
Ni 1-Ni-Fi=0
樁端反力計算可采用下式：
G=Ni-π＊R＊L0＊τi
式中G為樁端反力，在這里i=1表示Ni為樁柱體第一測試斷面處的軸力。
樁柱體各測試斷面的沉降位移按下式計算：
其中：n是試樁的測試斷面，在這里n=10；
Si為第i個測試斷面的沉降推算值（mm）；
St為樁頂沉降，由位移計測出（mm）。
3.2.2 數值處理
經過一系列復雜的數據計算和數據處理后得到了試樁斷面軸力圖、摩阻力圖以及斷面沉降圖。
3.3 成累分析
（1）1號、2號、3號及4號試樁側阻力及樁端土反力見表3.
單位：KN 表3
| 樁位 | 141＃墩 | 29＃墩 | ||||||
| 試樁 號 |
1號試樁 | 2號試樁 | 3號試樁 | 4號試樁 | ||||
| 代表 符 |
fu | Ru | fu | Ru | fu | Ru | fu | Ru |
| 承載 力 （KN） |
8559 | 241 | 7697 | 303 | 10578 | 422 | 10143 | 857 |
| 比例% | 97 | 3 | 96 | 4 | 96 | 4 | 92 | 8 |
從表中實測數據可以看出，摩擦樁前樁端反力所占比例極小，遠未達到依據《橋規》設計的樁尖承載力。
（2）實測數據顯示，樁側庫摩力大小與勘察報告提供的參數值及根據規范和土層分類、物理性質有出的測阻力不盡相同，主要表現力：
①樁柱體上部（約15m以內），各土層的極限摩阻力試驗測試值與地勘報告值及規范值基本吻合；
②樁柱體中下部，各上層的極限摩阻力試驗測試值較地勘報告值及規范值偏大，約大15～20％；
③樁柱體底部，側阻力測試值與地勘報告值及規范值基本吻合；
④個別測區（分布在中下部），側阻力測試信明顯高于地勘報告值及規范值。
⑤下同位置土層的側阻力發揮與樁頂沉降之間的關系是上部土層側限力發揮僅需較小的樁頂沉降，一般樁頂沉降在5～7mm時，側阻力已充分發揮；而中下部側阻力則隨樁頂沉降是不斷增加的趨勢；樁端的側阻力似乎在極限狀態下，仍未充分發揮。
（3）樁端反力的測試值明顯偏低，鉆孔灌注樁在使用階段工作狀態下樁頂沉降很小，一般在2～3mm左右，砼處于彈性壓縮階段，而端阻力的完全發揮需要重大柱頂沉降，一般結構是不容許這樣大的沉降。在這里就端部反力不能發揮的原因作如下分析：
①本次試驗的樁細長比均較大、141#墩L/D=40.8，而29#墩L/D=36.1，這樣大的細長比，對端阻力的發揮是有影響的。
②端部反力的發揮除了與該土層的性質有關外，鉆孔后的沉淀層厚度（虛土厚度）對端反力的發揮也有較大的影響，本次試驗的兩個樁位，樁尖持力層十的性質是接近的，但141#墩的端反力明顯小于29#墩，而29#墩4號試樁施工采用了反循環鉆機，沉淀層厚度較菏，其端阻力在極限狀態對，比3號試樁大了一倍。由此可見，采用反循環施工工藝對控制沉淀層厚度，提高樁的端阻力是十分有利的。
（4）從樁頂及各測試斷面沉降資料可明顯看出，樁柱體的彈性壓縮變形盤較小，各截面的沉降特征主要力樁——土體系間的相對滑動。
4 幾點思考
（1） 樁基礎作為承重結構，在公路橋梁上應用非常廣泛，其理論日趨成熟，但長細比≥30的細長樁，長細比越大，其實際承載尤與理論承載力相差越大，因為長細比的增加大大降低了樁身與樁尖承載力的分擔比，樁身上部土層發生相對滑移，而下部土層還未達到極限狀態，從而降低了樁的承載力，設計上又優先選用長細比盡量小的樁型；
（2）土層深度的影響，在臨界深度范圍內，粘性土埋深越深，在土層自重應力作用下，其廁阻力應該越大，即同種土層，在不同深度，應該有不同的側摩阻力。
