CN107190785B - 基桩静载试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基桩静载试验方法，尤其是一种用于大吨位基桩静承载力检测工程领域的基桩静载试验方法。本发明提供一种既可以降低堆载高度，同时又能合理利用工程桩的抗拔承载力的基桩静载试验方法，包括以下几个步骤：a、确定堆载使用荷载Q和上拔力P的值；b、计算在1.6Q作用下次梁产生的最大挠度y_max；c、计算反锚系统的总上拔变形量s；d、根据堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的大小确定反锚系统锁定时的预加荷载。本发明保证堆载与反锚系统形成共同作用的效果，同时能够充分利用工程桩的抗拔承载力，以降低可以堆载高度，保证大吨位基桩静载试验的安全。

Description

基桩静载试验方法

技术领域

本发明涉及一种基桩静载试验方法，尤其是一种用于大吨位基桩静承载力检测工程领域的基桩静载试验方法。

背景技术

基桩静载试验属于种岩土工程原位测试方法，是一种用于检测工程桩能否达到设计要求荷载的常用试验方法，同时也是JGJ94《建筑桩基技术规范》所要求的必须使用的一种试验方法。

随着建筑层高的增长，对建筑基础的承载力要求也不断提高，而在基础工程中，桩基又是一种重要的基础型式，根据承载力要求不同，桩基设计参数可以灵活设置等优点，因此得到了广泛使用。受地层岩土性质差异的影响，桩基承载力的理论计算结果与实际情况往往存在一定差异，甚至是出现严重偏差，使建筑出现过大沉降变形等影响建筑使用的问题，或者桩基设计过于保守，造成设计上的浪费，为避免这些情况出现，在桩基工程正式大面积施工前，需要对基桩承载力进行试桩校验，以修正设计中的偏差，此时作为基桩最直接、最有效的检测方法—基桩静载试验成为一种必不可少的检测手段。

现有的基桩静载试验方法主要有单一的堆载法、单一的反锚法及自平衡法，在大吨位基桩静载试验中，单一的堆载法需要的堆载混凝土块较多，堆载高度较高，使堆载重心上移，在试验过程中，稍有不慎将造成堆载坍塌，形成严重的安全隐患。反锚法一般是利用工程桩(基础设计中已存在，后期直接承受建筑荷载的桩)的抗拔力作为反力，在大吨位基桩静载试验中，工程桩要承受较大的上拔力，容易造成工程桩被拔出破坏，甚至会出现工程桩被拔断的事故，使工程桩无法继续使用，需在原桩位重新成桩，增加工程成本。自平衡法是一种新型的基桩静载试验方法，其原理是利用基桩本身的重量及桩中性点以上桩周土的摩阻力提供荷载，在基桩浇筑前将油压加载装置放入桩内与基桩一同浇筑，该方法不需要大量堆载、亦不需要反力桩，但其油压加载系统属于一次性使用，试验完成后必须对油压加载系统的部位二次注浆，成本高且安装繁琐，适用于桩周土质较好，能够提供足够摩阻力的情况，因而适用范围受限。

如上所述，在大吨位基桩静载试验中，因此现有的技术中还没有一种既可以降低堆载高度，同时又能合理利用工程桩的抗拔承载力的基桩静载试验方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既可以降低堆载高度，同时又能合理利用工程桩的抗拔承载力的基桩静载试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的基桩静载试验方法，包括以下几个步骤：

a、根据基桩静载试验总荷载F确定堆载使用荷载Q的值和反锚系统提供的上拔力P的值，使其满足F＝P+Q；

b、计算在1.6Q作用下，堆载平台次梁产生的最大挠度y_max；

c、计算反锚系统在上拔力P作用下，反锚系统的总上拔变形量s；

d、比较堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的大小，如果y_max<s，则在试验开始前锁定反锚系统，或者调整堆载使用荷载Q与总荷载F的比例直至满足y_max>s；如果y_max>s，则按照步骤e、f和g确定反锚系统锁定时的预加荷载；

e、计算堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的差值，即y＝y_max-s；

f、确定试验次梁抗弯刚度E₁I₁，计算试验次梁要达到挠度y所需要的集中荷载F₁；

g、确定反锚系统锁定时的预加荷载等于F₁。

进一步的是，所述反锚系统总上拔量按照下式进行计算，

S＝S₁+S₂+S₃+S₄

其中S₁为锚固筋的弹性变形量，S₂为锚桩在上拔力P作用下的允许上拔量、S₃为试验主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量，S₄为锚桩桩身在上拔力P作用下的弹性伸长量。

本发明的有益效果是：本发明先在基桩静载试验开始前，初步确定堆载使用荷载和反锚系统的荷载分担比例，通过对堆载平台次梁最大挠度与反锚系统总上拔量的比较，确定反锚系统锁定时的预加荷载，从而达到堆载与反锚系统达到预设的荷载分担比例。这样能够保证堆载与反锚系统形成共同作用的效果，同时能够充分利用工程桩的抗拔承载力，以降低堆载高度，保证大吨位基桩静载试验的安全。

具体实施方式

本发明的基桩静载试验方法，包括以下几个步骤：

a、根据基桩静载试验总荷载F确定堆载使用荷载Q的值和反锚系统提供的上拔力P的值，使其满足F＝P+Q；本步骤是在已知试验总荷载F的情况下初步确定堆载使用荷载和反锚系统的荷载分担比例，为后续步骤计算并根据计算结果调整以等到精确的荷载分配，因此初步骤中的P和Q只需满足F＝P+Q。

b、计算在1.6Q作用下，堆载平台次梁产生的最大挠度y_max；

c、计算反锚系统在上拔力P作用下，反锚系统的总上拔变形量s；

d、比较堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的大小，如果y_max<s，则在试验开始前锁定反锚系统，或者调整堆载使用荷载Q与总荷载F的比例直至满足y_max>s；如果y_max>s，则按照步骤e、f和g确定反锚系统锁定时的预加荷载；

e、计算堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的差值，即y＝y_max-s；

f、确定试验次梁抗弯刚度E₁I₁，计算试验次梁要达到挠度y所需要的集中荷载F₁；

g、确定反锚系统锁定时的预加荷载等于F₁；

为提高试验精确度，反锚系统总上拔量s按照下式进行计算：

S＝S₁+S₂+S₃+S₄

其中S₁为锚固筋的弹性变形量，S₂为锚桩在上拔力P作用下的允许上拔量、S₃为试验主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量，S₄为锚桩桩身在上拔力P作用下的弹性伸长量。

锚固筋的弹性变形量S₁计算式为：

式中：P—锚桩上分担的总上拔力，kN；m—所用的锚桩数量；n—每根锚桩上的锚固筋数量；d—锚固筋直径，m；E₃—锚固筋的弹性模量，kPa；a—锚固筋的有效长度，m。

试验主梁中部在千斤顶集中荷载F作用下的上挠量S₃计算式为：

式中：E₂—试验主梁弹性模量，kPa；I₂—试验主梁截面惯性矩，m⁴，s_a—锚桩桩间净距，m。

假定上拔力P沿锚桩身至锚桩中性点处呈线性减小分布，则锚桩桩身在上拔力P作用下的弹性伸长量S₄计算式为：

式中：h—锚桩中性点距桩顶的长度，m；D—锚桩直径，m；E_c—锚桩桩身混凝土弹性模

量，kPa。

反锚系统锁定时的预加荷载等于F₁计算式为：

式中：k—试验次梁数量；E₁—次梁弹性模量，kPa；I₁—次梁截面惯性矩，m⁴；B—堆载沿加载主梁长度方向的分布宽度，m。

实施例：

某基桩静载试验要求基桩承载力达到20000kN，其中堆载使用荷载Q为7000kN，堆载分布的有效长度l为10m，分布宽度B为6.5m，锚桩承担的上拔力P为13000kN。堆载平台次梁为Q235B的热扎工字钢，规格为1560×166×12.5×21-12000mm，弹性模量E₁为200GPa，截面惯性矩I₁为6.56×10⁴cm⁴，次梁数量k为34根，换算得到单根次梁在1.6Q作用下的均布荷载q为32.9kN/m。试验主梁为Q345材质的箱梁，弹性模量量E₂为200GPa，截面惯性矩I₂为3.2×10⁶cm⁴，共平行布置主梁2根。锚固筋为高强螺纹钢，直径d为50mm，弹性模量E₃为200Gpa，每根锚桩上锚固筋数量n为6根，有效长度a均为2m，锚桩数量m为2根，桩长为45m，两根锚桩净距s_a为6.5m，桩径D为1.5m，C30钢筋混凝土浇筑，桩间距3.5m，弹性模量E_c为3×10⁷kPa，桩周土侧摩阻力f如表1所列。

表1 锚桩桩周土侧摩阻力分布

序号	土层	厚度(m)	侧摩阻力f(kPa)	总侧摩阻力f<sub>ri</sub>(kN)
					1	填土	26	0	0
2	全风化花岗岩	6	85	3391
					3	强风化花岗岩	4	160	3768
4	中风化花岗岩	—	220	—

根据本发明提供的试验方法，计算得到次梁产生的最大挠度y_max：

根据本发明提供的试验方法，计算得到锚固筋弹性变形量S₁：

锚桩在上拔力P作用下的允许上拔量S₂取值为桩间距的0.2％，即：

S₂＝3500×0.2％＝7.0mm

计算试验单根主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量S₃：

根据表1的侧摩阻力数据，由JGJ94《建筑桩基技术规范》可确定锚桩中性点距桩顶距离h为37m，则锚桩桩身在上拔力P作用下的弹性伸长量S₄为：

则反锚系统总的上拔量s为：

S＝S₁+S₂+S₃+S₄＝5.52+7.0+8.94+2.27＝23.73mm。

由于y_max＝32.7mm>s＝23.73mm，根据步骤e，则需要确定反锚系统锁定时的预加荷载F₁：

即：当千斤顶施加的荷载达到6994kN时，方可锁定反锚系统，以保证堆载与反锚系统形成共同作用的效果。

Claims (1)

1.基桩静载试验方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

a、根据基桩静载试验总荷载F确定堆载使用荷载Q的值和反锚系统提供的上拔力P的值，使其满足F＝P+Q；

b、计算在1.6Q作用下，堆载平台次梁产生的最大挠度y_max；

c、计算反锚系统在上拔力P作用下，反锚系统的总上拔变形量s；

d、比较堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的大小，如果y_max<s，则在试验开始前锁定反锚系统，或者调整堆载使用荷载Q与总荷载F的比例直至满足y_max>s；如果y_max>s，则按照步骤e、f和g确定反锚系统锁定时的预加荷载；

e、计算堆载平台次梁最大挠度y_max与反锚系统总上拔量s的差值，即y＝y_max-s；

f、确定试验次梁抗弯刚度E₁I₁，计算试验次梁要达到挠度y所需要的集中荷载F₁；

g、确定反锚系统锁定时的预加荷载等于F₁；

所述反锚系统总上拔量s按照下式进行计算:

S＝S₁+S₂+S₃+S₄

其中S₁为锚固筋的弹性变形量，S₂为锚桩在上拔力P作用下的允许上拔量、S₃为试验主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量，S₄为锚桩桩身在上拔力P作用下的弹性伸长量；

反锚系统锁定时的预加荷载等于F₁计算式为：

式中：k—试验次梁数量；E₁—次梁弹性模量，kPa；I₁—次梁截面惯性矩，m⁴；B—堆载沿加载主梁长度方向的分布宽度，m。