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苏丹西纳大桥基桩静载自平衡试验研究
2017-09-18  中国桥梁网 分享到:
关键词:桩底注浆 自平衡法 荷载箱 极限承载力 等效转换 

   1 工程概况

   西纳大桥位于苏丹共和国喀土穆南部约300公里处的青尼罗河上,桥位处青尼罗河河面宽度约280m,东岸为一片芒果林,西岸为河滩,距离市区较远,上游约3.9km处有西纳大坝,大坝建于1925年。西纳大桥为57m+2×98m+57m预应力混凝土变截面连续梁-连续刚构组合梁桥。为提高基桩承载力采用桩底注浆技术[1],桥型布置如图1所示。

   为了解桩底注浆对单桩承载力的实际效果[2],保证构的安全性,在桥墩和桥台下各选取1根工程桩进行承载力试验,相关参数见表1。

   2 桩承载力试验

   2.1 机理介绍 试验主要装置是一种特别设计的荷载箱。将荷载箱和钢筋笼焊接为一体,然后放入桩体,下一步浇注混凝土成桩。

   试验时,通过油泵加压,伴随压力增大,荷载箱会向上、向下发生位移,促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。荷载箱中的压力通过压力表测出,荷载箱的向上、向下位移通过位移传感器显示。因此,可根据读数画出相应的“向上的力与位移图”及“向下的力与位移图”,根据向上、向下Q-S曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形[3]。

   2.2 仪器设备 ①试桩采用环形荷载箱。加载值的率定曲线经计量部门确定,荷载箱的埋设位置由现场地质情况定出。②高压油泵。③电子位移传感器。目的在于测量桩身荷载箱处的向上位移,向下位移和桩顶向上位移。④电脑及数据自动采集仪一套。

   2.3 试桩施工要求 ①成孔的桩底沉渣厚度、孔径、钻孔垂直度需满足规范要求。②在地面上绑扎、焊接钢筋笼。③荷载箱应垂直放在平地上,保证荷载箱水平度小于5%。④试桩混凝土标高与工程桩相同,导管到达桩端然后浇注混凝土,浇混凝土至设计要求标高;荷载箱下部混凝土的坍落度应不小于20cm。⑤荷载箱埋完后,保护油管和声测管封头。⑥浇注混凝土时,应事先准备一些混凝土试块。⑦测试期间应保证持续供电,试桩周围10m内避免大振动。⑧布置平衡梁。⑨试桩时将外部因素的影响减到最低。

   2.4 试验流程 加载通过慢速维持荷载法进行,流程按中华人民共和国交通行业标准《基桩静载试验 自平衡法》(JT/T 738-2009)进行[4],即:

   ①成桩至试验间隙时间:在桩身压浆后不少于15d。②荷载分级:每一级加载等于估计加载大小的1/15,第一级采用两倍荷载,卸载分5级完成。如表2所示。③位移观测:每级加载完成后,在第1个小时内分别在5、15、30、45、60min分别进行读数,其后,每隔30min读数一次。把电子位移传感器与电脑连接,直接由电脑控制读数,在电脑屏幕上可以画出Q-S、S-lgt、S-lgQ曲线。④稳定标准:在每一级荷载作用下,桩的位移在1小时内不大于0.1mm,还需连续出现两次。⑤终止加载条件:当荷载—位移(Q—s)曲线和位移—时间(s—lgt)曲线上出现能判断极限承载力的突然下降段;在某一级荷载作用下,桩的位移为其前一级荷载作用下位移量的5倍;某级荷载作用下,桩的位移量的大于前一级荷载作用下位移量的2倍,且经24小时没有达到相对稳定;加载到估计承载力可以结束。⑥卸载:卸载要求分级进行,共分5级卸载。每级荷载卸载后,需要观察桩顶的回弹量,观测办法参考沉降要求。待回弹量稳定后,继而卸下一级荷载。⑦单桩竖向抗压极限承载力判断准则:根据测量得到的荷载箱上、下位移计算承载力公式[5]:Qu=■+Qu下

   此方法适用于单桩承载力的计算,但相应的桩顶位移不宜采用此公式。

   3 数据的整理分析

   以试桩2为例,整理分析试验结果。如表3所示。

   承载力试验结果向传统静载试验的桩顶荷载—位移曲线转换方法是:根据向上、向下位移同步的标准进行拟合,也就是说通过位移进行荷载叠加[6]。根据两种试验方法的受力计算分析,可以得出如下公式:Q=Q-+KQ+,S=S-+K?驻S

   根据承载力试验的Q-s曲线的特点:每加载一级荷载,上、下段基桩的位移量不同,但与传统静载是相对应的,根据向上、向下位移相等的准则,把相应结果叠加计算。根据S及计算的阻力Q得到传统静载基桩的一系列数据(Si,Qi),i=1,2,…n,继而可以画出等效的桩顶荷载—位移曲线[7]。

   4 结语

   自平衡法的关键是荷载箱的埋设位置即“自平衡点”的选取,上、下两部分桩身阻力能否同时达到极限值,直接影响到试桩极限承载力的确定。

   采用自平衡试桩法对苏丹西纳大桥进行桩基静载试验,由于该法省时省力、安全可靠、经济性好,故取得了很好的效果,相信在以后的桥梁基桩试验中会得到广泛应用。

   参考文献:

   [1]冯启文,王业义,曹向东等.苏通大桥大直径深水超长桩基础桩底注浆的关键技术[J].公路,2008(4):103-105.

   [2]王勤友.桩底注浆技术在公路工程中的应用研究[J].北方交通,2006(4):59-60.

   [3]徐国翔,王婷婷.自平衡静载试验法在桩基检测中的应用[J].浙江建筑,2010(3):19-20.

   [4]基桩静载试验 自平衡法(JT/T 738-2009)(中华人民共和国交通行业标准) [S].2009.

   [5]朱瑶宏,程晔,龚维明.杭州跨海大桥桩基承载力的自平衡试验[J].公路交通科技,2004(1):59-61.

   [6]朱洪凯,冯泮.桩基承载力自平衡试验法在济宁运河桥中的应用[J].城市道桥与防洪,2010(2):38-40.

   [7]桩承载力自平衡测试技术规程(DB32/T291-99)(江苏省地方标准)[S].1999.
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