自平衡試樁承載特性研究.pdf

1、自平衡試樁(O-Cell試樁)是一種新的靜載荷試樁方法，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：不需要反力平臺(tái)，在實(shí)際工程中應(yīng)用越來(lái)越廣，但相應(yīng)的理論研究工作滯后。自平衡試樁和傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)的荷載傳遞的機(jī)理存在差異，本文編制了單樁軸對(duì)稱(chēng)非線性有限元計(jì)算程序，研究自平衡試樁和傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)的荷載傳遞差異，重點(diǎn)針對(duì)超長(zhǎng)樁下的差異研究。采用荷載傳遞法推導(dǎo)得到自平衡試樁荷載-曲線的完整解析解(樁側(cè)土采用雙折線模型、樁端土采用三折線模型)，通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了解析

2、解的合理性，并探討解析解的應(yīng)用。通過(guò)研究得出以下結(jié)論：1.傳統(tǒng)載荷和自平衡加載下，樁軸力和樁側(cè)摩阻力分布、樁周土傳遞函數(shù)存在差異。2.傳統(tǒng)載荷和自平衡加載均達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，有限元計(jì)算得到粘性土中自平衡試樁的上段樁向下總摩阻力與傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)產(chǎn)生的向上總摩阻力基本相等，砂性土中自平衡試樁的上段樁向下總摩阻力略小于傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)產(chǎn)生的向上總摩阻力；自平衡與傳統(tǒng)載荷加載下極限側(cè)阻力比值沿深度變化，在荷載箱處達(dá)到最大；雖然側(cè)摩阻力的

3、分布存在差異，但是自平衡試樁得到上、下段樁極限承載力總和略小于傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)的到極限承載力，偏于安全。3.超長(zhǎng)樁按變形控制確定單樁的極限承載力時(shí)，自平衡和傳統(tǒng)載荷加載下下段樁承載性狀存在較大差異，自平衡荷載箱越靠近樁端、樁越長(zhǎng)、樁直徑越小、樁周土強(qiáng)度越高，兩者的差異越大。自平衡與傳統(tǒng)載荷下樁端力-樁端位移近似呈直線關(guān)系，兩者樁端割線抗壓剛度接近，自平衡與傳統(tǒng)載荷的樁端割線抗壓剛度比值約為1.20，比值對(duì)荷載箱離樁端距離、樁長(zhǎng)、

4、樁直徑、樁周土的變化不敏感，兩種加載方式下端阻力的差異主要表現(xiàn)為樁端位移的差異。因此對(duì)于超長(zhǎng)樁，從變形角度考慮，自平衡試樁下段樁的承載力結(jié)果直接作為單樁極限承載力的一部分，高估了變形控制下下段樁的承載力，存在不妥，應(yīng)當(dāng)考慮樁身壓縮變形的影響。4.應(yīng)用自平衡試樁解析解，研究沉渣對(duì)自平衡試樁的影響，說(shuō)明白平衡試樁對(duì)沉渣有嚴(yán)格的要求；另一方面由于自平衡加載對(duì)沉渣的敏感性，可以用來(lái)檢查灌注樁實(shí)際清孔效果，而傳統(tǒng)載荷試驗(yàn)長(zhǎng)樁的側(cè)摩阻

5、力發(fā)揮影響到沉渣的判斷。5.應(yīng)用自平衡試樁解析解，可以預(yù)估荷載箱的位置。6.應(yīng)用自平衡試樁解析解可把自平衡試樁結(jié)果轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)載荷曲線(稱(chēng)荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法)，和實(shí)測(cè)傳統(tǒng)載荷曲線吻合較好，具有較高的精度；荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法和荷載傳遞位移協(xié)調(diào)法得到擬合傳統(tǒng)載荷曲線比較接近；相比其他轉(zhuǎn)換方法，荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：理論完整、不需實(shí)測(cè)傳遞函數(shù)、簡(jiǎn)單實(shí)用。關(guān)鍵詞：自平衡試樁，有限元，超長(zhǎng)樁，變形控制，荷載傳遞，位移協(xié)調(diào)