自平衡試樁承載特性研究.pdf

1、自平衡試樁(O-Cell試樁)是一種新的靜載荷試樁方法，具有獨特的優(yōu)點：不需要反力平臺，在實際工程中應用越來越廣，但相應的理論研究工作滯后。自平衡試樁和傳統(tǒng)載荷試驗的荷載傳遞的機理存在差異，本文編制了單樁軸對稱非線性有限元計算程序，研究自平衡試樁和傳統(tǒng)載荷試驗的荷載傳遞差異，重點針對超長樁下的差異研究。采用荷載傳遞法推導得到自平衡試樁荷載-曲線的完整解析解(樁側(cè)土采用雙折線模型、樁端土采用三折線模型)，通過工程實例驗證了解析

2、解的合理性，并探討解析解的應用。通過研究得出以下結(jié)論：1.傳統(tǒng)載荷和自平衡加載下，樁軸力和樁側(cè)摩阻力分布、樁周土傳遞函數(shù)存在差異。2.傳統(tǒng)載荷和自平衡加載均達到極限狀態(tài)時，有限元計算得到粘性土中自平衡試樁的上段樁向下總摩阻力與傳統(tǒng)載荷試驗產(chǎn)生的向上總摩阻力基本相等，砂性土中自平衡試樁的上段樁向下總摩阻力略小于傳統(tǒng)載荷試驗產(chǎn)生的向上總摩阻力；自平衡與傳統(tǒng)載荷加載下極限側(cè)阻力比值沿深度變化，在荷載箱處達到最大；雖然側(cè)摩阻力的

3、分布存在差異，但是自平衡試樁得到上、下段樁極限承載力總和略小于傳統(tǒng)載荷試驗的到極限承載力，偏于安全。3.超長樁按變形控制確定單樁的極限承載力時，自平衡和傳統(tǒng)載荷加載下下段樁承載性狀存在較大差異，自平衡荷載箱越靠近樁端、樁越長、樁直徑越小、樁周土強度越高，兩者的差異越大。自平衡與傳統(tǒng)載荷下樁端力-樁端位移近似呈直線關系，兩者樁端割線抗壓剛度接近，自平衡與傳統(tǒng)載荷的樁端割線抗壓剛度比值約為1.20，比值對荷載箱離樁端距離、樁長、

4、樁直徑、樁周土的變化不敏感，兩種加載方式下端阻力的差異主要表現(xiàn)為樁端位移的差異。因此對于超長樁，從變形角度考慮，自平衡試樁下段樁的承載力結(jié)果直接作為單樁極限承載力的一部分，高估了變形控制下下段樁的承載力，存在不妥，應當考慮樁身壓縮變形的影響。4.應用自平衡試樁解析解，研究沉渣對自平衡試樁的影響，說明白平衡試樁對沉渣有嚴格的要求；另一方面由于自平衡加載對沉渣的敏感性，可以用來檢查灌注樁實際清孔效果，而傳統(tǒng)載荷試驗長樁的側(cè)摩阻

5、力發(fā)揮影響到沉渣的判斷。5.應用自平衡試樁解析解，可以預估荷載箱的位置。6.應用自平衡試樁解析解可把自平衡試樁結(jié)果轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)載荷曲線(稱荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法)，和實測傳統(tǒng)載荷曲線吻合較好，具有較高的精度；荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法和荷載傳遞位移協(xié)調(diào)法得到擬合傳統(tǒng)載荷曲線比較接近；相比其他轉(zhuǎn)換方法，荷載傳遞解析轉(zhuǎn)換法具有明顯的優(yōu)點：理論完整、不需實測傳遞函數(shù)、簡單實用。關鍵詞：自平衡試樁，有限元，超長樁，變形控制，荷載傳遞，位移協(xié)調(diào)