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樁基計算與檢測工作簡介
更(gèng)新時間:2021-04-10 17:51
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樁穿過不同性質的土層將上部結構荷(hé)載傳遞給樁周和樁底土層,形成複(fù)雜的樁土共同作用係統。目前,研究荷載(zǎi)傳遞(dì)的(de)方法有彈(dàn)性(xìng)理論法、有限元法和傳遞函數法等。一般認為,傳(chuán)遞函數法較能反(fǎn)映樁土共同作(zuò)用,較為(wéi)實用。

樁的側阻和端(duān)阻與它們所在位置處樁土問的相(xiàng)對位移密切相關,並隨(suí)位移的增長而逐漸(jiàn)發揮。60 年(nián)代以來,在(zài)樁基的研究和分析(xī)中曾采用過常值模式、線性(xìng)模(mó)式、彈塑性模式和非線性三階段(duàn)模式(shì)。試驗資料和分析表明,後一模式比較符合樁(zhuāng)土作用性狀。

單樁(zhuāng)承載力的深度效應也(yě)已引起工程界的十(shí)分重視(shì),並已反映在某些設計規範中。樁端阻力隨進入持力層深度的變化特征值一臨(lín)界(jiè)深度與土的種類、樁徑及土本身的極限壓力值等有關。已積累了的經(jīng)驗(yàn)數據(jù)表(biǎo)明,樁端阻力的(de)影響範圍,一般為樁徑的3 - 10倍。同時,對於考慮上覆土(tǔ)層影響、軟下臥層影響等不同條(tiáo)件下的樁端阻(zǔ)力計算方法也已得到不斷地完善。

地基係數(shù)法(fǎ)仍然是目前國內(nèi)外橫向受荷樁分析計算中流行的方(fāng)法。我國橋梁樁基設計(jì)計算推薦使用m法或c法,其分析理論及計算圖表等(děng)已極為(wéi)成熟和完善。然而,由(yóu)於分析時假定地基係(xì)數隨深度而(ér)變,沒有考慮到其隨位移增大而(ér)逐漸減小的特點。80 年代以來,國內(nèi)已做(zuò)了不少試驗研究和分析工(gōng)作,指出了抗力的非線性(xìng)發揮特性,目(mù)前尚需(xū)進一步(bù)提高和完善以達到工程應用的水平。

群樁的工作性狀是同樁群、土、承台相互作用聯係在一起的,承載力計算已形(xíng)成了一(yī)些傳統(tǒng)模式,但是否考慮或如何考(kǎo)慮承(chéng)台分擔荷載仍是(shì)我國樁基(jī)工程研究工作的“熱點”。充分利用承台底地基(jī)土體(tǐ)的承載能力(lì)‘,減少樁數,無(wú)疑將有利於提高經(jīng)濟效益,加速樁基(jī)工程的發展,但也必須(xū)重視試驗、工程試點和實測,以及考慮共(gòng)同作用機理、基樁性狀變化等進行綜合分析計算,以確保樁基工程的安全可靠。

群樁基礎的(de)沉降(jiàng)計算大體可分(fèn)為三(sān)大類,一類是基於(yú)布辛(xīn)奈斯克(kè)(Boussinesq)課題的“等代墩基分層總(zǒng)和”法,其實質是淺基沉降計算的延伸;第二類是基於明特(tè)林( Mindlin)課(kè)題的彈(dàn)性理論法,包括疊加(jiā)法、相互影響係數法、沉降比法等;第三類是以原位(wèi)測試確定土性參數的經驗估算法,適於難以采(cǎi)取原狀土樣的粉土、砂土(tǔ)。我國(guó)工程界常用的是等代墩基分層總和法,其計算值(zhí)往往(wǎng)大於實測(cè)值。

60 年代以來,許多國家已逐步建立起以可靠性方(fāng)法為理(lǐ)論基礎的規範體係。樁基礎是結構體和(hé)岩土體相結合的共同作用體係,同時(shí)具有結構體和岩土體的特點(diǎn)。因此,利用可靠度理論研究樁基問題,既對(duì)利用結構體的已有成果(guǒ)有利(lì),又能(néng)較好地體(tǐ)現上(shàng)下部結構之間的連續性。關於樁基的可靠性分析,國際上報導不多,國內自(zì)80 年(nián)代中期以來,研(yán)究十分活躍,從定值設計法向可靠度方(fāng)法轉(zhuǎn)軌已成(chéng)目前樁基工程設計的發展趨勢。

此外,橋梁工程中的(de)樁基往往在承受較大(dà)的垂直荷載的同時,尚受有(yǒu)汽車製動力、風力、船舶撞擊力等水平外力的作用。目前,此類樁的計算尚采(cǎi)用簡化的軸向和橫向(xiàng)荷載分別計算然後疊加的方法,而在截麵檢(jiǎn)算時再將彎矩乘一擴(kuò)大係數來修正。顯然(rán),由(yóu)於計算對沒有考慮抗力的發(fā)揮特性,以(yǐ)及軸向和橫向荷載(或傾斜荷載)共同作用對樁位移和內力所產生的影響,隻適用於小變形的情況,具有一定的局限性。尤(yóu)其是高樁承台,當水平荷載較大且土(tǔ)質較軟弱時,上(shàng)述矛盾尤為突出。有關該類問(wèn)題的研究,國內外已有不少報導(dǎo),但尚需進一步試驗和工程實踐的驗(yàn)證。

隨著樁的使用數量增多,特別是灌注樁(zhuāng)的增多,樁的承載力(lì)和樁身完整性的檢測愈顯(xiǎn)重要。樁的靜載試驗、鑽孔(kǒng)取芯、超聲檢測等方法由於費用高(gāo)、時間長(zhǎng)往往難以大量(liàng)進行,因此,發展快速動力檢測勢在必行。近20 年來,有關樁檢技術的學術活動相當活躍,在我國無論是高應變(biàn)法(fǎ)還是低(dī)應變法都積累了大(dà)量的資料與(yǔ)經驗,取得了可觀的發展和進步,某些(xiē)高、低應變法(fǎ)的軟、硬件已達到或(huò)接近國(guó)際先進(jìn)水平(píng)。

高應變法由 70 年代的錘擊法到80年代引進的PDA和PID法,近年來又(yòu)自行研製成各種試樁分析(xī)儀,軟件和硬件的功能(néng)都有很大的提(tí)高。今(jīn)後宜有步驟(zhòu)地發展這種動力測試儀器,加強動力模型和機理的研究工作,提高軟硬件的質量、適(shì)用性和可靠性。目前,國際上普遍采用高(gāo)應變法測定樁的極限承載力,而用低應變法檢測樁的質量(liàng)和完整性。

低應變法在我國應用極為廣泛,約有90%的檢測單位采用低應變法,每(měi)年檢測(cè)的樁數在4 萬根以上。由於低應變法具有軟硬件價格便宜,設備輕巧,測試過程簡單(dān)等(děng)優點,在目前高應變設備還比較少,不能滿足用(yòng)戶要求的情況下,低應變(biàn)法作為評(píng)價樁承載力的一種補充手段,似可繼續加以利用。

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