梁鵬飛

河北工程大學土木工程學院，中國·河北 邯鄲 056038

1 引言

論文對樁基礎水平靜載和循環(huán)荷載試驗方法進行概述。

2 水平靜載試驗

2.1 現(xiàn)場水平靜載試驗

為探究樁基的水平承載力、樁頂位移變化、水平地基系數(shù)等性質(zhì)，現(xiàn)場試驗是最真實、最可靠的試驗方法，中國《建筑基樁檢測技術規(guī)范》《港口工程樁基規(guī)范》等都有對水平靜載荷試驗提出相應要求，并在工程中大范圍應用。

夏浩[1]通過依托印尼某電廠灌注樁水平承載力檢測項目，進行了現(xiàn)場水平承載力試驗，對比分析了樁長為40m，土層為回填的可塑狀填土工況下的綜合試樁和樁長為42m，土層為軟塑的粉質(zhì)黏土工況下的樁身承載力結果。通過對比分析，得到樁身臨界荷載大部分由樁周土控制。

2.2 模型水平靜載試驗

肖宏彬[2]等將樁身進行等比縮小后，使用彈性模量為3.92GPa，長1.5m的PVC管作為模型樁來代替原型樁，在2m×2m×1.5m的長方體空模型箱中進行模型試驗。試驗用土由現(xiàn)場取得膨脹土，在進行處理后往模型箱中進行分層填筑。為了使土體被充分浸泡，在模型箱中布置了7個豎向砂井和兩道水平砂層，作為水平和豎向浸水通道。試驗裝置如圖1所示。試驗水平加載分為8級進行加載，每級加載為計算極限承載力的1/10。通過試驗測算出樁身受水平靜載后的樁身彎矩、位移及樁周土壓力，探究了浸水膨狀土中樁身水平承載力及樁周土壓力規(guī)律，獲得浸水膨狀土下的p-y曲線。

圖1 模型試驗裝置圖

王騰[3]等利用相似理論原理，將原型樁等比縮小，樁身材料選用有機玻璃管，樁長3m，半徑50mm，壁厚5mm。模型箱采用磚砌的長寬高分別為3.5m、2m和2.7m的長方體模型池。樁身周圍布置11對應變片，且做防水處理。在泥面處布置百分表記錄位移。利用此試驗處理進行了飽和淤泥質(zhì)土中的樁基水平承載力試驗，并建立淤泥質(zhì)軟土的p-y曲線，通過試驗發(fā)現(xiàn)試驗得到的p-y曲線中的極限土抗力明顯小于規(guī)范中的p-y曲線表達式得到的極限土抗力，通過規(guī)范對飽和軟黏土地基進行樁基礎設計存在安全隱患。

3 水平循環(huán)加載試驗

3.1 自研機械裝置水平循環(huán)加載試驗

章連洋[4]等人采用長1.1m，外徑26.5mm的鋁合金管作為模型樁開展循環(huán)加載模型試驗。試驗所用模型箱為高1.6m，直徑為1.4m高強度鋼制圓筒。在試驗中率先對現(xiàn)場取回的土體采用了氣袋加壓固結法，進行土體的快速固結處理，在固結完成后測的土體各項物理性指標。水平循環(huán)荷載的加卸載使用CKC動三軸試驗加荷裝置進行，該裝置可以調(diào)節(jié)荷載的幅值、方向和頻率、樁頂位移采用HLE型電感位移計進行測量，樁頂轉角的測量使用差動式電阻位移計，樁身應變的測量使用動態(tài)應變儀和光線示波儀共同開展，樁身彎矩可通過樁身應變進行換算得到。此項試驗探究了樁身水平承載力在循環(huán)荷載下的影響因素，并通過試驗得到不同深度下的p-y曲線。試驗發(fā)現(xiàn)，樁身位移隨著循環(huán)次數(shù)的增加，增加量逐漸減小且趨于平緩，循環(huán)次數(shù)的影響主要集中在前100次循環(huán)。

俞劍[5]等人利用自研的循環(huán)機械裝置進行了200次水平循環(huán)加載試驗研究。該裝置利用由力控制的穩(wěn)定圓周運動實現(xiàn)長期循環(huán)加載，利用電機驅動的旋轉轉桿，轉桿長L1=0.5m，轉桿質(zhì)量為M，轉桿上砝碼質(zhì)量為ma；在平衡梁的轉軸L2處（長度可調(diào)節(jié)）有一鋼絞線輸出循環(huán)力，實際使用中采用重砝碼輕鋼架的設計思路以保證輸出荷載的穩(wěn)定且電機無需反復開關并交換方向。進行了直徑16mm和8mm的對比試驗。樁基礎對水平循環(huán)加載的幅值及次數(shù)非常敏感，當幅值增加4倍后，樁身水平承載力降低了兩個數(shù)量級。

3.2 離心模型試驗

丁楚[6]等人在香港科技大學采用最大荷載為400g·t轉動半徑為4.2m離心機，開展了水平循環(huán)荷載模型離心試驗。模型樁采用彈性模量為70GPa的鋁合金方管，長560mm，截面邊長12.7mm。地基土層由黏土層及沙土層組成，并采用日本豐浦砂和高嶺土進行制備。循環(huán)加載裝置由液壓千斤頂、壓力計、伸長桿和差動位移傳感器等組成。通過此離心模型試驗發(fā)現(xiàn)樁身受到水平循環(huán)荷載后會對樁身和土體造成累積塑性變形。

李森[7]等人采用最大荷載為40g·t轉動半徑為2m的梁式離心機，進行了50g加速條件下的受水平循環(huán)荷載的樁體模型離心試驗。通過控制模型截面尺寸和模型材料組成來實現(xiàn)剛性樁、柔性樁和半剛性樁的試驗對照，并對其水平承載力進行對比分析。隨著加載循環(huán)的幅值增加樁土剛度逐漸減小，與靜載下的試驗結果相比減小較大。

4 結語

目前的模型試驗能較好的模擬出實際工況下的樁基礎工作環(huán)境，更加方便和簡單的探究樁身水平承載力、樁身及樁周土水平方向變形等規(guī)律，但機械裝置加載頻率過于單一，未能將實際加卸載變化考慮進去，不同頻率變化的水平循環(huán)荷載仍然需要合適的試驗方法進行探究。