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        環(huán)梅山灣地區(qū)大直徑鉆孔灌注樁的承載性狀研究

        2020-05-06 09:08:32汪瑋昕華東
        關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁

        汪瑋昕 華東

        摘? ?要:基于環(huán)梅山灣海堤改造提升工程(西段)大直徑鉆孔灌注樁基樁高應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告,分析得出寧波北侖沿海區(qū)域大直徑鉆孔灌注樁在加載過(guò)程中端阻力和側(cè)摩擦力的分布規(guī)律及極限狀態(tài)下的尺寸效應(yīng)系數(shù)。在研究環(huán)梅山灣海堤改造提升工程(西段)6根大直徑鉆孔灌注樁的受力特點(diǎn)及荷載傳遞規(guī)律,得到端承樁在極限狀態(tài)下樁側(cè)摩擦阻力和樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)。檢測(cè)結(jié)果研究表明:通過(guò)對(duì)灌注樁的的荷載-沉降曲線進(jìn)行分析,端樁尺寸效應(yīng)系數(shù)與《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果對(duì)比與實(shí)測(cè)值存在差異。

        關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁? 大直徑? 環(huán)梅山灣? 高應(yīng)變? 經(jīng)驗(yàn)公式

        在對(duì)各種研究成果的分析中筆者發(fā)現(xiàn)不同土質(zhì)對(duì)于大直徑灌注樁的受力特點(diǎn)和傳遞規(guī)律都有較大的不同,通過(guò)對(duì)環(huán)梅山灣海堤改造提升工程(西段)中的4根大直徑灌注樁的高應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,對(duì)樁側(cè)摩擦力和端樁阻力進(jìn)行研究,對(duì)端樁阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)的取值于經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對(duì)比,為北侖地區(qū)大直徑灌注樁的建設(shè)提供參考。

        1? 工程概況

        1.1 工程地質(zhì)概況

        本場(chǎng)地根據(jù)寧波工程勘察院提供的《巖土工程勘察報(bào)告》,試驗(yàn)長(zhǎng)度范圍內(nèi)自上而下場(chǎng)地工程地質(zhì)及主要特征值如表1。

        1.2 橋梁概況

        3號(hào)橋橋梁類型為簡(jiǎn)支梁橋,跨徑布置采用3m×11m,上部結(jié)構(gòu)采用60cm厚C50預(yù)應(yīng)力混凝土板梁蓋梁式橋臺(tái),采用單排φ1000mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ),橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年,主體構(gòu)件50年,伸縮縫15年,板式橡膠支座15年,欄桿15年。

        橋梁安全等級(jí):一級(jí)。

        抗震設(shè)防烈度:7度(地震動(dòng)峰值加速度統(tǒng)一按0.12g);橋梁抗震設(shè)防分類:丁類;抗震設(shè)計(jì)方法:B 類;抗震設(shè)防措施7度。

        橋梁工作環(huán)境:上部結(jié)構(gòu)II類,下部結(jié)構(gòu)III類。

        2? 試驗(yàn)方法及儀器設(shè)備

        本次基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)采用中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》[1]作為檢測(cè)依據(jù)。

        檢測(cè)方法:采用CCWAPC波動(dòng)方程擬合法。

        假定樁為一維彈性桿,通過(guò)重錘錘擊樁頭,產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波同時(shí)使樁和土發(fā)生一定位移,利用對(duì)稱安裝于樁頸兩側(cè)的加速度傳感器和應(yīng)變計(jì)接受該截面處樁身質(zhì)點(diǎn)的加速度和應(yīng)變過(guò)程曲線,并傳輸給RS-1616K(S)型樁基動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存貯?,F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集完成后,再將采集到的信號(hào)運(yùn)用CCWAPC程序進(jìn)行擬合分析計(jì)算。

        計(jì)算方法:先假定一個(gè)樁土模型,運(yùn)用波動(dòng)理論方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,根據(jù)比較計(jì)算數(shù)值和實(shí)測(cè)結(jié)果,調(diào)整后得到新的樁土模型,在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算——反復(fù)擬合,直至計(jì)算數(shù)值與實(shí)測(cè)結(jié)果兩者充分接近,便認(rèn)為最后得到的樁土模型符合實(shí)際情況,同時(shí)也計(jì)算出了實(shí)際作用于樁身的分層凈側(cè)摩阻力、端阻力和樁身的分段阻抗變化。

        儀器設(shè)備:RS-1616K(S)型樁基動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x、加速度傳感器、應(yīng)變計(jì)、50kN自由重錘。

        3? 試驗(yàn)實(shí)測(cè)曲線及分析成果

        經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和計(jì)算機(jī)擬合分析計(jì)算,得出動(dòng)測(cè)成果見(jiàn)表2。

        3.1 樁身內(nèi)力分部及側(cè)摩擦阻力

        為應(yīng)變計(jì)的第i次應(yīng)變量,K為應(yīng)變計(jì)的標(biāo)定系數(shù),F(xiàn)i為應(yīng)變計(jì)的第i次測(cè)量頻率模數(shù)值,F(xiàn)0為應(yīng)變計(jì)基準(zhǔn)模數(shù)值,B為應(yīng)變計(jì)計(jì)算修正值,A為樁身截面面積,E為樁身?xiàng)钍夏A?,qi為第i層土的平均側(cè)摩阻力;Pi,Pi-1,為第i層土上、下面樁身軸力;hi為第i層土的厚度;UP為樁身截面周長(zhǎng);ψsi為樁側(cè)摩阻力尺寸效應(yīng)系數(shù),ψp為樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)。

        對(duì)于大直徑鉆孔灌注樁的側(cè)摩擦阻力的經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算值要比實(shí)測(cè)值偏小,對(duì)比實(shí)測(cè)的3801kN、3760kN、4282kN和4252kN,通過(guò)實(shí)測(cè)的側(cè)摩阻力計(jì)算出的尺寸效應(yīng)系數(shù)平均值小于規(guī)范推薦公式計(jì)算值。對(duì)比類似的土層,側(cè)阻尺寸效應(yīng)系數(shù)大體呈現(xiàn)沿深度變大的趨勢(shì),表明大直徑灌注樁側(cè)摩阻力尺寸效應(yīng)有隨深度減弱的趨勢(shì),超過(guò)一定深度后側(cè)摩擦力先減小然后在靠近樁端增大,分析其原因可能是埋深較大側(cè)摩阻力未能充分發(fā)揮的原因。在根據(jù)側(cè)摩擦阻力和樁端阻力判斷,該樁屬于摩擦型樁,樁端僅占總阻力的10%~20%,荷載主要由樁側(cè)摩阻力提供反力承擔(dān)。

        《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中經(jīng)驗(yàn)公式[1]得出黏性土中樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)為0.95。在實(shí)測(cè)黏性土中樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)為0.73。分析樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)小于規(guī)范推薦。對(duì)于這種現(xiàn)象的原因可能存在以下兩點(diǎn):一是樁底存在沉渣,沉渣低強(qiáng)度的特點(diǎn)使得樁端承載力能力降低;二是由于大直徑鉆孔灌注樁的體積較大,卸載過(guò)程中強(qiáng)度降低十分明顯。

        4? 結(jié)語(yǔ)

        筆者通過(guò)對(duì)環(huán)梅山灣海堤改造提升工程(西段)3號(hào)橋的4根大直徑鉆孔灌注樁的高應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果的分析,得出環(huán)梅山灣地區(qū)大直徑鉆孔灌注樁端為摩擦樁;側(cè)阻尺寸效應(yīng)系數(shù)大體呈現(xiàn)沿深度變大的趨勢(shì),實(shí)測(cè)系數(shù)較規(guī)范[1]經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值偏小;端阻力尺寸效應(yīng)明顯,樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)小于規(guī)范推薦值。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組.JGJ94–2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

        [2] 史佩棟,梁晉渝.大直徑灌注樁的產(chǎn)生、發(fā)展與前景[J]. 工業(yè)建筑,1993(12):3-11.

        [3] 劉福天,趙春風(fēng),吳杰,等.常州地區(qū)大直徑鉆孔灌注樁承載性狀及尺寸效應(yīng)試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2010,29(4):858-864.

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