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        淺談大噸位單樁豎向抗壓靜載錨樁壓重聯(lián)合法檢測技術

        2015-12-02 01:46:18高志先中山市冠安建設工程質(zhì)量檢測有限公司廣東中山528467
        江西建材 2015年18期
        關鍵詞:承載力

        ■高志先 ■中山市冠安建設工程質(zhì)量檢測有限公司,廣東 中山 528467

        單樁豎向抗壓靜載荷試驗的加載裝置常用的有4 種形式:錨樁橫梁反力裝置、壓重平臺反力裝置、錨樁壓重聯(lián)合反力裝置和地錨反力裝置。地錨反力裝置常用于噸位較小的靜載荷測試,錨樁壓重聯(lián)合反力裝置則結(jié)合了前2 種裝置的優(yōu)點,并且在現(xiàn)場場地狹窄,錨樁又不能滿足反力要求的情況下,更顯示了其獨特的優(yōu)點。

        1 錨樁壓重聯(lián)合法參數(shù)計算

        本文所探討的新型錨樁壓重聯(lián)合法中“壓重”不是壓在橫梁之上,而是將“壓重”堆載變成獨立的一根“錨樁”,也即相當于不夠的錨樁數(shù)量用堆載的辦法來替代,或者也可以稱之為3 +1 法,“3”指的就是3 根錨樁,而“1”指的就是壓重。同樣本錨樁壓重聯(lián)合法的反力也是由錨樁和配重兩部分組成,那么應分別計算出錨樁所提供的反力,再根據(jù)單樁豎向抗壓承載力特征值反算出我們所應該堆載的壓重。

        1.1 單根錨樁所能提供的最大反力f錨計算

        單根錨樁所能提供的最大反力f 錨,應該由錨樁樁身側(cè)摩阻力、錨樁錨桿(鋼筋)最大承載力、錨樁錨桿(鋼筋)與樁體混凝土粘結(jié)力確定。且單根錨樁所能提供的最大反力為以上三個數(shù)值中的最小值,而且尚需一定的安全儲備。

        ①根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008 有關經(jīng)驗參數(shù)法[2],單根錨樁樁身側(cè)摩阻力計算如下:

        式中Qsk—總極限側(cè)阻力標準值(kN);

        qsik—第i 層土的極限側(cè)阻力(kPa)

        Li—樁周第i 層土的厚度(m);

        u—樁身周長(m);

        ②根據(jù)《巖土錨桿(索)技術規(guī)程》(CECS22-2005)[3]錨桿的最大試驗荷載不宜超過錨桿桿體極限承載力的0.8 倍。所以單根錨樁錨桿(鋼筋)最大承載力的計算如:

        式中f1—錨樁所能提供的最大反力(kN);

        n—錨筋的根數(shù);

        r—錨筋的直徑(mm);

        σs—錨筋的屈服強度(N/mm2)。

        ③錨樁錨桿(鋼筋)與樁體混凝土粘結(jié)力具體的計算方法如下:

        式中f1—錨筋所能提供的最大粘結(jié)力(kN);

        r—錨筋的直徑(mm);

        L—錨筋的長度(mm);

        C—錨筋的粘結(jié)強度(N/mm2)(鋼筋與混凝土的取值一般為2.5-6.0);

        n—錨筋的根數(shù)。

        ④一般情況下,可取以上3 個數(shù)值Qsk、f1、f2的最小值為單根錨樁所能提供的最大反力為f錨。而f錨還應滿足一定的安全儲備要求,即:

        式中fak——被驗收試樁的單樁豎向抗壓承載力特征值(kN);

        2.0—規(guī)范規(guī)定最大加載不少于單樁豎向抗壓承載力極限值;

        1.2—規(guī)范規(guī)定加載反力裝置提供的反力不得小于最大加載量的1.2 倍;

        m—計劃使用錨樁數(shù)量,一般為4~6 根。

        1.2 堆載配重量的計算

        堆載的配重重量按照設計承載力特征值進行如下驗收,必須滿足以下公式:

        2 工程應用實例

        2.1 工程概況

        某石化商儲庫擬建4 個LNG 儲罐,單個儲罐容量16 萬立方米,采用大直徑鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎,樁徑D=1200mm,混凝土強度等級為C40,每臺罐布樁367 根,樁體鋼筋布置均為:直徑25mm 和直徑32mm 的鋼筋各28 根,每一大一小兩根合并組成一組,共計28 組,鋼筋材質(zhì)均為HRB400E,設計單樁豎向抗壓承載力特征值為6500kN。

        2.2 檢測方法的確定

        因采用無施工逢技術,所有灌注樁的樁頂水平標高出露地面1.5米,樁體形成石林狀,吊車難以進入,配重堆載場地也并不具備,傳統(tǒng)的堆載方法根本無法采用。在罐體里面的樁可以采用錨樁法進行驗收試驗,但最外兩排樁中有部分樁超聲波檢測發(fā)現(xiàn)缺陷,監(jiān)理與業(yè)主強調(diào)必須對最外兩排樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗,由于驗收工地不允許截樁,因此不能用單純的堆載法進行靜載試驗,我們就采用了3 +1 形式的變形錨樁配重聯(lián)合法解決了這個問題。

        2.3 錨樁配重聯(lián)合法載荷試驗操作程序

        錨樁配重聯(lián)合法荷載試驗在設置上部荷載時,按照如下的操作步驟進行:

        (1)將所做試驗樁鋪上10cm 厚的砂,使之水平、均勻,將整體的直徑90cm 的墊箱放置于樁頂,將千斤頂均勻呈品字形至于墊箱上,使之千斤頂?shù)闹行狞c與樁中心一致。

        (2)依次將主梁、次梁、配重按照要求擺好。配重之下放置工字梁,工字梁與次梁之間以錨筋連接,焊接方式為雙面16cm。這一過程應盡量的使鋼筋長度均勻,受力均勻。

        (3)將千斤頂、油泵,表與儀器都連接好后,進行預應力設置。設置過程如下:加預壓將鋼筋調(diào)直,然后卸載至次梁與連接鋼筋分離(最后一根剛剛開始分離),如果此時次梁與連接鋼筋存在空隙高度不一,將薄層鋼墊片放置于空隙較高的鋼筋連接處,使之受力一致。

        (4)在加壓過程中對各錨樁進行監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)某根錨樁的上拔量過大或者突然增大,則停止加載。

        (5)在載荷試驗開始前后均對試驗樁和錨樁均進行低應變檢測,以確定試驗對錨樁的影響程度。

        2.4 加載與觀測

        根據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ106-2014,本次試驗采用慢速維持荷載法,每級荷載達到相對穩(wěn)定后再施加下一級荷載。

        (1)加載分級:共分10 級加載,每級加載量為預估最大荷載的1/10,第一級按2 倍分級荷載加荷。最大荷載為2 倍的設計值。

        (2)沉降觀測:每級加載后間隔5、10、15min 各測讀一次沉降,以后每隔15min 測讀一次,累計1h 后每隔30min 測讀一次。

        (3)沉降相對穩(wěn)定標準:每小時的沉降量不超過0.1mm,并連續(xù)出現(xiàn)兩次(從分級荷載施加后第30min 開始,由1.5h 內(nèi)連續(xù)三次觀測值計算),認為達到相對穩(wěn)定,可加下一級荷載。

        2.5 錨樁配重聯(lián)合法載荷試驗注意事項

        在工程實際進行過程中,有如下幾點是決定實驗成敗的關鍵:

        (1)堆載配重下預埋工字梁,工字梁應具有足夠的強度,強度應該滿足在極小的彈性形變下可以提夠足夠的反力,不至由于工字梁的變形過大而導致千斤頂?shù)男谐滩粔?、或者工字梁無法承受試驗的重量而導致試驗失敗。

        (2)工字梁與次梁之間用鋼筋連接,鋼筋可以做成U 字型,U 字型下部埋在工字梁下,上部分別與次梁連接。連接的方式為:把錨筋做成“丁”字卡頭,次梁上面擱置鐵板夾子,用夾子將錨筋夾住。夾子的空隙的大小應能保證鋼筋穿越,但同時要小于“丁”字上面的一橫的寬度。夾子最好要焊接而成,以保證有足夠的強度,不在鋼筋的拉力下發(fā)生彎矩和扭矩變形,“丁”字卡頭上面的一橫要足夠結(jié)實,最好的辦法是雙側(cè)焊接幫筋,且長度大于錨接鋼筋直徑的10 倍。

        (3)應在試驗現(xiàn)場規(guī)劃好堆載配重的位置,使其在次梁上產(chǎn)生的力臂與錨樁的力臂一致或略大一點。如果設置不合理,配重的力臂過短,則容易將配重抬離地面?;蛘咭部梢酝ㄟ^計算適當?shù)亩鄶R置一些配重。

        3 心得與體會

        通過采用3 +1 錨樁壓重聯(lián)合法很好的完成了國家重點工程LNG罐的檢測任務,未出現(xiàn)鋼筋拉斷及錨樁或配重失效等情況。因此我們覺得當在進行單樁豎向抗壓靜載荷試驗時,由于可用作錨樁的數(shù)量不夠,或者對稱性不良時,通過堆載替代其中一個或兩個錨樁的作用,由錨樁和堆載體共同承受千斤頂加載反力是非常有用的試驗方法。

        以上是作者在應用過程中的一點體會,不當之處請大家指正。

        [1]陳伏君.田玉德.王風安.初談錨樁壓重聯(lián)合反力裝置在靜載試驗中的應用.第九屆全國工程建設無損檢測技術學術會議論文,2006.

        [2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

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