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高应变适用哪些桩型?哪些桩不能或不宜采用?

时间:2024-06-14    来源:    作者:仪多多     

高应变测试及分析是基于一维弹性波理论,要求受测桩有一定的长径比,同时要求桩身混凝土材料有一定的抗压强度。

一、灌注桩

进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时,应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料,灌注桩的截面尺寸和材质的非均匀性、施工的隐蔽性(干作业成孔桩除外)及由此引起的承载力变异性普遍高于打入式预制桩,导致灌注桩检测采集的波形质量低于预制桩,波形分析中的不确定性和复杂性又明显高于预制桩,与静载试验结果对比,灌注桩高应变检测判定的承载力误差也如此。

因此,积累灌注桩现场测试、分析经验和相近条件下的可靠对比验证资料,对确保检测质量尤其重要。

二、大直径扩底桩

对于大直径扩底桩和Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩,不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。

除嵌入基岩的大直径桩和纯摩擦型大直径桩外,大直径灌注桩,扩底桩(墩)由于尺寸效应,通常其静载Q-s曲线表现为缓变型,端阻力发挥所需的位移很大。

另外,在土阻力相同条件下,桩身直径的增加使桩身截面阻抗(或桩的惯性)与直径成平方的关系增加,锤与桩的匹配能力下降。而多数情况下高应变检测所用锤的重量有限,很难在桩顶产生较长持续时间的作用荷载,达不到使土阻力充分发挥所需的位移量。

对于广泛使用的挖孔灌注桩,桩一般较短,桩径变化较大,特别是对大直径、大扩大头的挖孔桩,用一维近似分析测试信号会有较大的误差。

对于大口径的挖孔桩,基本上属于端承桩,同时桩长度也较小,这些与一维近似要求相差较远,桩底扩径反射波幅值要比一维理论值小,而在高应变拟合过程采用的是一维波动理论,受实测波形(特别是扩大头反射波)失真影响,在拟合扩大头截面积就会出现误差,进而影响单位面积端承力及单桩极限承载力计算。

三、嵌岩桩

在拟合分析时,模型参数计算要求桩有一定的沉降位移,要使嵌岩桩有一定的位移,除非桩底基岩发生破坏。因此,基岩的抗压强度及桩底部面积决定桩的承载力,嵌岩桩实际承载力一般会远大于设计承载力。

嵌岩桩的检测应以低应变完整性检测为主,只要桩体材料抗压强度较高,桩身结构较完整,桩底沉渣较干净,承载力一般会达到设计要求,若要进行高应变试验,根据设计要求的承载力来选择锤重(>1.0%~1.5%极限承载力)。

当冲击力很大且沉降位移很小,可以认为达到设计要求。当沉降位移很大,说明基岩塑性位移较大,此时可采用拟合分析。

四、缺损桩

拟合分析是基于一维弹性波动理论,即将桩作为一个弹性体考虑,不考虑桩材料塑性变形及破坏强度。高应变假定破坏发生在桩土界面,可以只把桩身取作隔离体来进行波动计算,桩周土的影响都可以作用于桩侧和桩端的力来取代而参加计算。

因此,在对波形进行拟合分析之前,除了要评估桩能否用一维近似外,还要考虑桩材变形及强度问题,特别是对有缺损的桩。

换句话讲,桩的破坏有两种形式:一种是桩土间发生较大塑性位移,土发生破坏,它对应的是通常所指的极限承载力;另一种形式是桩体发生破坏,属于桩材料破坏强度问题,对缺损桩分析,要将这两种破坏形式区别开来。

当低应变检测桩有较严重的缺损,再用高应变拟合判断承载力评估桩身可用性,这一做法是不妥的。高应变检测时,发现桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧则应停止检测。

五、存在纵向缺陷的桩

对于桩身存在纵向缺陷(如纵向裂缝)的桩,由于高应变动力测试是瞬间力的作用,桩身的纵向缺陷可能在很短的时间内可承受得了,不至于产生破坏,使得测试的桩的极限承载力较高;而在慢速静荷载试验下,桩身的纵向缺陷就可能随着时间和荷载的增加而破坏,使得静载试验的结果偏低。

六、有关问题讨论

桩土体系的承载力取决于桩身和土阻力的问题,最主要的是要判断决定桩土体系最终承载力是桩身强度还是土阻力。

1、设计没有问题,桩身结构完整,破坏首先发生在土阻力被克服,土的分层极限土阻力之和就是桩土体系的极限承载力。这种情况既适合CASE法也适合用曲线拟合法分析,此时高应变法是准确的。

2、桩身有缺陷:

① 连续锤击下,缺陷无变化,,缺陷较小,土阻力仍先于桩身破坏,土阻力仍可以代表桩土体系承载力;

② 桩身没有缺陷,但桩身强度不足(静载时桩身先破坏)。桩身抗压强度则成为单桩承载力的极限,此时高应变提供的承载力值是否与实际相符,最好的办法是静载或桩身强度验算。

3、连续锤击下,缺陷发育,桩身强度有问题。

4、桩身有严重缺陷以致折断,这已经不符合高应变的CASE法、曲线拟合法假设条件,应从实际出发,采用静载试验或做补强措施。




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