桩基自平衡法平衡点位置试验研究

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随着我国工程建设的不断发展,桩基础在现代工程中的地位愈发突出。近年来,桩基设计逐渐向大直径、大吨位、超长桩发展,这对桩基承载力的检测也提出了更高的要求。自平衡检测技术作为一种新兴的检测手段,具有装置简单、操作便捷、安全经济等特点,能够有效地克服传统静载荷试验在大吨位、水上试桩和狭窄场地等试桩的困难,在国内外的许多工程中具有极大的优势。  平衡点位置的确定是整个自平衡试验的关键所在,它直接影响着单桩承载力检测结果的准确性和可靠性。本文首先对传统抗压桩、抗拔桩和自平衡桩三者的荷载传递机理进行分析和对比;总结了常用的荷载箱放置技术并分析其埋设位置偏离桩基真实平衡点时对测试结果产生的影响。针对目前工程中常用的平衡点位置确定方法进行比较分析,发现传统规范经验值法计算简便、过程简单,而数值模拟法模拟结果精确度高,且可以多次模拟荷载箱的埋设位置,因此本文以甘肃省兰州市某大学校区21#学生公寓项目为工程依托,采用传统规范经验值法和数值模拟法相结合的新方法,对该地区应用自平衡法时桩基平衡点位置的确定进行深入研究。本文的主要结论如下:  (1)自平衡试验中荷载箱的位置不论偏离桩基真实平衡点向上还是向下,都会造成所测得的试桩极限承载力偏于保守,无法真实反映出桩基的实际承载能力;  (2)由传统经验值法估算出2#试桩平衡点的位置为距离桩底端3.0m处,自平衡试验实测的 Q~S曲线与有限元软件模拟得到的 Q~S曲线发展规律类似,且均表明此荷载箱位置偏离平衡点位置向下;通过多次数值模拟,最终确定出2#试桩荷载箱最接近桩基真实平衡点的位置为距离桩底端8.3m处;  (3)将2#试桩最终的有限元模型应用于3#试桩,得到其合理的荷载箱位置为距离桩底端6.4m,按照此结果进行3#试桩自平衡现场试验,与1#桩传统静载荷试验结果对比可知,自平衡法测得的极限承载力为5395.8kN,传统静载法测得的极限承载力为5000kN,两者相差不大;同时,自平衡等效的Q~S曲线与传统静载试验的 Q~S曲线发展规律一致且基本能够吻合,说明将传统经验值法与数值模拟法相结合的方法是可行的,所得到的3#桩基平衡点位置(距离桩底端6.4m)相对准确,自平衡试验在西北地区应用时其结果的可靠性也得到验证。
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