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摘要：本文通过计算得出各断面的轴力及桩周土体承载力的相关参数，通过与勘察报告所提参数进行了对比汇总，确保了测试的精度，为后续工程桩身设计提供了参考依据。
关键词：桩身应力测试；钢筋应力计；应用
中图分类号： TU392.2 文献标识码： A 文章编号：
1引言
目前随着经济不断发展，基础建设水平不断提高，高楼越来越多，这就导致对基础部分的荷载要求越来越大，桩基承载力随之变大，对桩基承载力检测的要求也越来越高，若只是单单对个别桩进行承载力试验，只是提供承载力是否满足设计要求，则意义并不大，对土体本身的各项参数并未得出一个详细的结论；若在桩基承载力试验前埋设应力计及滑动测微器等测量设备，则能够计算出不同部位桩体沉降及应力、轴力，还可以求出不同部位桩周摩阻力，桩体所在场地各土层侧摩阻力。
2桩身测试目的与原理
2.1测试目的
确定在进行静载荷试验时，钻孔灌注桩桩身不同位置的桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力的分布情况，研究试桩荷载传递机理。
2.2测试设备及钢筋测力计的埋设
2.2.1应力计采用振弦式钢筋应变计，钢筋应变计埋设在土层与土层之间界面上。根据本工程地质勘察报告，各试验桩均共设置10个量测断面，并以在桩顶以下4m左右的断面为标定断面，每一个断面设3只钢筋测力计(呈120°对称布置)。合计每桩埋设30只应变计，各埋设断面的平剖面图如图1。
图1 应力计埋设平面布置图
2.2.2把钢筋应变计采用焊接法固定在钢筋笼主筋上。
2.2.3连接在应变计的电缆线用柔性材料保护，绑扎在钢筋笼主筋上引至地面。
2.2.4所有应力计均用明显标记编号。
2.3测试原理
2.3.1假定：同一断面钢筋与混凝土的变形协调；位于桩顶以下约4m处的断面所受轴力等于静载荷试验的加载量，作为标定断面，用此推算各载荷等级下混凝土的应力与应变关系。
2.3.2桩身轴力PZ计算公式为：
Ec、Es—混凝土弹性模量、钢筋弹性模量[Es取2.0×108(kPa)]
Ac、As—同一断面处混凝土面积、钢筋总面积。
εc、εs—同一断面处混凝土与钢筋的应变，εc=εs
2.3.3钢筋应变计应变的计算公式：
式中：
εSij—第i量测断面处在j级荷载下钢筋应变计的应变
Fij—第i量测断面处在j级荷载下钢筋应变计的实测读数平方值(Hz2)
Fi0—i断面处钢筋应变计的初始读数平方值(Hz2)
K—应变计标定系数(με/Hz2)
2.3.4第i量测断面处在第j级荷载下的桩身轴力：
（桩顶下J1断面处i=1，即P1j为静载荷试验的实际加载量P1j）
2.3.5桩侧摩阻力fij计算：
fij—i断面至i+1断面之间在第j级荷载量下的桩侧摩阻力(kPa)
Pij—i断面在j级荷载量下的轴力(kN)
Ai—i断面至i+1断面之间的桩侧面积
2.3.6计算步骤
根据标定断面(J1断面)的应力计测读值和本级实际加载值计算出各级荷载下试桩混凝土模量和应力应变关系。
根据各量测断面处钢筋应力计应变值计算各级荷载下各量测断面处的轴力Pij。
通过Pij与P(i+1)j，可计算两个相邻测量断面之间区域的在各级荷载下桩侧摩阻力及桩端支承力。
最后一个量测断面的轴力即为桩端支承力。（1）
2.4現场检测
2.4.1在静载荷试验加载以前，先用频率计量测各钢筋应变计的初始频率。
2.4.2静载荷试验每级加载达到相对稳定后，量测各钢筋应变计的读数值。
3资料整理与分析
3.1资料整理
各级荷载作用下桩身轴力
各级荷载作用下桩侧摩阻力数据表
桩身轴力分布图
各级荷载下桩侧摩阻力曲线（见图2）
图2
3.2资料分析
TP1～TP3试桩试验均加载至最大试验荷载42000kN、TP7试装试验加载至最大试验荷载16000kN，且沉降速率达到相对稳定标准后终止加载，单桩极限承载力均不小于最大加载量。分析实测桩身轴力、桩侧摩阻力和桩顶荷载关系，可得以下规律：
（1）从各级荷载作用下桩身轴力分布图可见，桩顶受竖向荷载后，桩身压缩而产生向下位移，桩侧产生向上的摩阻力，桩顶荷载通过发挥出来的摩阻力传递到桩周土层中去，从而使桩身轴力随深度递减，且荷载的传递深度也逐渐加深，递减速率反映桩身周边土体摩擦阻力发挥的情况。
（2）土层桩侧摩阻力：
试桩桩顶～J2断面间，桩侧地层为②1层粘质粉土、④1层淤泥质粘土、④2层淤泥质粉质粘土，桩侧摩阻力一般随荷载的增加而逐渐发挥，在加载到最大值时，实测桩侧摩阻力最大值为33kPa。
J2～J3断面间，桩侧地层为④2层淤泥质粉质粘土、④3层粘质粉土夹淤泥质粘土，随着桩土相对位移增加，平均桩侧摩阻力逐步增加，最大值为47kPa。
J3～J4断面间，桩侧地层为④3层粘质粉土夹淤泥质粘土、⑥1层淤泥质粉质粘土、⑥2粉质粘土，随着桩土相对位移增加，平均桩侧摩阻力逐步增加，最大值为73kPa。
J4～J5（工程桩桩顶标高）断面间，桩侧地层为⑥2粉质粘土、⑦1层粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移增加，最大值为101kPa。
J5～J6断面间，桩侧地层为⑦1层粉质粘土、⑦2层粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移增加，最大值达到168kPa。
J6～J7断面间，桩侧地层为⑦2层粉质粘土、⑨1b含砂粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值达到170kPa。
J7~J8断面间，桩侧地层为⑿4层圆砾，⒇-1层全风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为179kPa。
J8～J9断面间，桩侧地层为⒇-1层全风化泥质粉砂岩、⒇2强风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为265kPa。
J9～J10断面间，桩侧地层为⒇2强风化泥质粉砂岩、⒇-3层中风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为332kPa。
（3）土层端承力：
把最后一个测量断面(J10)的桩身轴力认为桩端支承力。
各桩的桩端阻力见下表1：
4结束语
经过对本工程6根桩的单桩竖向静载荷试验及4根桩桩身应力测试，并通过室内对数据综合分析和处理，现得到如下结论：
（1）极限承载力：
（2）在荷载作用下，桩身轴力向下逐渐递减，递减速率反映桩身周边土体摩阻力发挥的情况，从4根桩的桩身轴力变化曲线来看桩侧摩擦阻力发挥较充分。
参考文献：
[1] 基桩检测技术.中国建筑工业出版社出版时间.2010-12-1
[2] JGJ106-2003建筑桩基检测技术规范
关键词：桩身应力测试；钢筋应力计；应用
中图分类号： TU392.2 文献标识码： A 文章编号：
1引言
目前随着经济不断发展，基础建设水平不断提高，高楼越来越多，这就导致对基础部分的荷载要求越来越大，桩基承载力随之变大，对桩基承载力检测的要求也越来越高，若只是单单对个别桩进行承载力试验，只是提供承载力是否满足设计要求，则意义并不大，对土体本身的各项参数并未得出一个详细的结论；若在桩基承载力试验前埋设应力计及滑动测微器等测量设备，则能够计算出不同部位桩体沉降及应力、轴力，还可以求出不同部位桩周摩阻力，桩体所在场地各土层侧摩阻力。
2桩身测试目的与原理
2.1测试目的
确定在进行静载荷试验时，钻孔灌注桩桩身不同位置的桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力的分布情况，研究试桩荷载传递机理。
2.2测试设备及钢筋测力计的埋设
2.2.1应力计采用振弦式钢筋应变计，钢筋应变计埋设在土层与土层之间界面上。根据本工程地质勘察报告，各试验桩均共设置10个量测断面，并以在桩顶以下4m左右的断面为标定断面，每一个断面设3只钢筋测力计(呈120°对称布置)。合计每桩埋设30只应变计，各埋设断面的平剖面图如图1。
图1 应力计埋设平面布置图
2.2.2把钢筋应变计采用焊接法固定在钢筋笼主筋上。
2.2.3连接在应变计的电缆线用柔性材料保护，绑扎在钢筋笼主筋上引至地面。
2.2.4所有应力计均用明显标记编号。
2.3测试原理
2.3.1假定：同一断面钢筋与混凝土的变形协调；位于桩顶以下约4m处的断面所受轴力等于静载荷试验的加载量，作为标定断面，用此推算各载荷等级下混凝土的应力与应变关系。
2.3.2桩身轴力PZ计算公式为：
Ec、Es—混凝土弹性模量、钢筋弹性模量[Es取2.0×108(kPa)]
Ac、As—同一断面处混凝土面积、钢筋总面积。
εc、εs—同一断面处混凝土与钢筋的应变，εc=εs
2.3.3钢筋应变计应变的计算公式：
式中：
εSij—第i量测断面处在j级荷载下钢筋应变计的应变
Fij—第i量测断面处在j级荷载下钢筋应变计的实测读数平方值(Hz2)
Fi0—i断面处钢筋应变计的初始读数平方值(Hz2)
K—应变计标定系数(με/Hz2)
2.3.4第i量测断面处在第j级荷载下的桩身轴力：
（桩顶下J1断面处i=1，即P1j为静载荷试验的实际加载量P1j）
2.3.5桩侧摩阻力fij计算：
fij—i断面至i+1断面之间在第j级荷载量下的桩侧摩阻力(kPa)
Pij—i断面在j级荷载量下的轴力(kN)
Ai—i断面至i+1断面之间的桩侧面积
2.3.6计算步骤
根据标定断面(J1断面)的应力计测读值和本级实际加载值计算出各级荷载下试桩混凝土模量和应力应变关系。
根据各量测断面处钢筋应力计应变值计算各级荷载下各量测断面处的轴力Pij。
通过Pij与P(i+1)j，可计算两个相邻测量断面之间区域的在各级荷载下桩侧摩阻力及桩端支承力。
最后一个量测断面的轴力即为桩端支承力。（1）
2.4現场检测
2.4.1在静载荷试验加载以前，先用频率计量测各钢筋应变计的初始频率。
2.4.2静载荷试验每级加载达到相对稳定后，量测各钢筋应变计的读数值。
3资料整理与分析
3.1资料整理
各级荷载作用下桩身轴力
各级荷载作用下桩侧摩阻力数据表
桩身轴力分布图
各级荷载下桩侧摩阻力曲线（见图2）
图2
3.2资料分析
TP1～TP3试桩试验均加载至最大试验荷载42000kN、TP7试装试验加载至最大试验荷载16000kN，且沉降速率达到相对稳定标准后终止加载，单桩极限承载力均不小于最大加载量。分析实测桩身轴力、桩侧摩阻力和桩顶荷载关系，可得以下规律：
（1）从各级荷载作用下桩身轴力分布图可见，桩顶受竖向荷载后，桩身压缩而产生向下位移，桩侧产生向上的摩阻力，桩顶荷载通过发挥出来的摩阻力传递到桩周土层中去，从而使桩身轴力随深度递减，且荷载的传递深度也逐渐加深，递减速率反映桩身周边土体摩擦阻力发挥的情况。
（2）土层桩侧摩阻力：
试桩桩顶～J2断面间，桩侧地层为②1层粘质粉土、④1层淤泥质粘土、④2层淤泥质粉质粘土，桩侧摩阻力一般随荷载的增加而逐渐发挥，在加载到最大值时，实测桩侧摩阻力最大值为33kPa。
J2～J3断面间，桩侧地层为④2层淤泥质粉质粘土、④3层粘质粉土夹淤泥质粘土，随着桩土相对位移增加，平均桩侧摩阻力逐步增加，最大值为47kPa。
J3～J4断面间，桩侧地层为④3层粘质粉土夹淤泥质粘土、⑥1层淤泥质粉质粘土、⑥2粉质粘土，随着桩土相对位移增加，平均桩侧摩阻力逐步增加，最大值为73kPa。
J4～J5（工程桩桩顶标高）断面间，桩侧地层为⑥2粉质粘土、⑦1层粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移增加，最大值为101kPa。
J5～J6断面间，桩侧地层为⑦1层粉质粘土、⑦2层粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移增加，最大值达到168kPa。
J6～J7断面间，桩侧地层为⑦2层粉质粘土、⑨1b含砂粉质粘土，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值达到170kPa。
J7~J8断面间，桩侧地层为⑿4层圆砾，⒇-1层全风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为179kPa。
J8～J9断面间，桩侧地层为⒇-1层全风化泥质粉砂岩、⒇2强风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为265kPa。
J9～J10断面间，桩侧地层为⒇2强风化泥质粉砂岩、⒇-3层中风化泥质粉砂岩，平均桩侧摩阻力随着桩土相对位移不断增加，最大值为332kPa。
（3）土层端承力：
把最后一个测量断面(J10)的桩身轴力认为桩端支承力。
各桩的桩端阻力见下表1：
4结束语
经过对本工程6根桩的单桩竖向静载荷试验及4根桩桩身应力测试，并通过室内对数据综合分析和处理，现得到如下结论：
（1）极限承载力：
（2）在荷载作用下，桩身轴力向下逐渐递减，递减速率反映桩身周边土体摩阻力发挥的情况，从4根桩的桩身轴力变化曲线来看桩侧摩擦阻力发挥较充分。
参考文献：
[1] 基桩检测技术.中国建筑工业出版社出版时间.2010-12-1
[2] JGJ106-2003建筑桩基检测技术规范