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桩基计算与检测工作简介
日期:2015-3-21 14:54:25 作者:佚名 来源:本站原创
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桩穿过不同性质的土层将上部结构荷载传递给桩周和桩底土层,形成复杂的桩土共同作用系统。目前,研究荷载传递的方法有弹性理论法、有限元法和传递函数法等。一般认为,传递函数法较能反映桩土共同作用,较为实用。

桩的侧阻和端阻与它们所在位置处桩土问的相对位移密切相关,并随位移的增长而逐渐发挥。60 年代以来,在桩基的研究和分析中曾采用过常值模式、线性模式、弹塑性模式和非线性三阶段模式。试验资料和分析表明,后一模式比较符合桩土作用性状。

单桩承载力的深度效应也已引起工程界的十分重视,并已反映在某些设计规范中。桩端阻力随进入持力层深度的变化特征值一临界深度与土的种类、桩径及土本身的极限压力值等有关。已积累了的经验数据表明,桩端阻力的影响范围,一般为桩径的3 - 10倍。同时,对于考虑上覆土层影响、软下卧层影响等不同条件下的桩端阻力计算方法也已得到不断地完善。

地基系数法仍然是目前国内外横向受荷桩分析计算中流行的方法。我国桥梁桩基设计计算推荐使用m法或c法,其分析理论及计算图表等已极为成熟和完善。然而,由于分析时假定地基系数随深度而变,没有考虑到其随位移增大而逐渐减小的特点。80 年代以来,国内已做了不少试验研究和分析工作,指出了抗力的非线性发挥特性,目前尚需进一步提高和完善以达到工程应用的水平。

群桩的工作性状是同桩群、土、承台相互作用联系在一起的,承载力计算已形成了一些传统模式,但是否考虑或如何考虑承台分担荷载仍是我国桩基工程研究工作的“热点”。充分利用承台底地基土体的承载能力‘,减少桩数,无疑将有利于提高经济效益,加速桩基工程的发展,但也必须重视试验、工程试点和实测,以及考虑共同作用机理、基桩性状变化等进行综合分析计算,以确保桩基工程的安全可靠。

群桩基础的沉降计算大体可分为三大类,一类是基于布辛奈斯克(Boussinesq)课题的“等代墩基分层总和”法,其实质是浅基沉降计算的延伸;第二类是基于明特林( Mindlin)课题的弹性理论法,包括叠加法、相互影响系数法、沉降比法等;第三类是以原位测试确定土性参数的经验估算法,适于难以采取原状土样的粉土、砂土。我国工程界常用的是等代墩基分层总和法,其计算值往往大于实测值。

60 年代以来,许多国家已逐步建立起以可靠性方法为理论基础的规范体系。桩基础是结构体和岩土体相结合的共同作用体系,同时具有结构体和岩土体的特点。因此,利用可靠度理论研究桩基问题,既对利用结构体的已有成果有利,又能较好地体现上下部结构之间的连续性。关于桩基的可靠性分析,国际上报导不多,国内自80 年代中期以来,研究十分活跃,从定值设计法向可靠度方法转轨已成目前桩基工程设计的发展趋势。

此外,桥梁工程中的桩基往往在承受较大的垂直荷载的同时,尚受有汽车制动力、风力、船舶撞击力等水平外力的作用。目前,此类桩的计算尚采用简化的轴向和横向荷载分别计算然后叠加的方法,而在截面检算时再将弯矩乘一扩大系数来修正。显然,由于计算对没有考虑抗力的发挥特性,以及轴向和横向荷载(或倾斜荷载)共同作用对桩位移和内力所产生的影响,只适用于小变形的情况,具有一定的局限性。尤其是高桩承台,当水平荷载较大且土质较软弱时,上述矛盾尤为突出。有关该类问题的研究,国内外已有不少报导,但尚需进一步试验和工程实践的验证。

随着桩的使用数量增多,特别是灌注桩的增多,桩的承载力和桩身完整性的检测愈显重要。桩的静载试验、钻孔取芯、超声检测等方法由于费用高、时间长往往难以大量进行,因此,发展快速动力检测势在必行。近20 年来,有关桩检技术的学术活动相当活跃,在我国无论是高应变法还是低应变法都积累了大量的资料与经验,取得了可观的发展和进步,某些高、低应变法的软、硬件已达到或接近国际先进水平。

高应变法由 70 年代的锤击法到80年代引进的PDA和PID法,近年来又自行研制成各种试桩分析仪,软件和硬件的功能都有很大的提高。今后宜有步骤地发展这种动力测试仪器,加强动力模型和机理的研究工作,提高软硬件的质量、适用性和可靠性。目前,国际上普遍采用高应变法测定桩的极限承载力,而用低应变法检测桩的质量和完整性。

低应变法在我国应用极为广泛,约有90%的检测单位采用低应变法,每年检测的桩数在4 万根以上。由于低应变法具有软硬件价格便宜,设备轻巧,测试过程简单等优点,在目前高应变设备还比较少,不能满足用户要求的情况下,低应变法作为评价桩承载力的一种补充手段,似可继续加以利用。


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