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自平衡试桩理论解析转换方法及工程应用

杨迪 白露 桑润辉 江杰

杨迪, 白露, 桑润辉, 江杰. 自平衡试桩理论解析转换方法及工程应用[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(5): 512-518. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002
引用本文: 杨迪, 白露, 桑润辉, 江杰. 自平衡试桩理论解析转换方法及工程应用[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(5): 512-518. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002
Yang Di, Bai Lu, Sang Runhui, Jiang Jie. Analysis Conversion Method of Self-balanced Test Pile and Engineering Application[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(5): 512-518. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002
Citation: Yang Di, Bai Lu, Sang Runhui, Jiang Jie. Analysis Conversion Method of Self-balanced Test Pile and Engineering Application[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(5): 512-518. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002

自平衡试桩理论解析转换方法及工程应用

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(52068004);广西重点研发计划项目(AB19245018)
详细信息
    作者简介:

    杨 迪,男,1991年生,汉族,河南南阳人,学士,工程师,主要从事城市地下工程。E-mail:1623189424@qq.com

    通讯作者:

    江 杰,男,1979年生, 汉族,湖北麻城人,博士,教授,主要从事复杂受力环境的桩基础理论与应用方面的教学与研究工作。 E-mail: jie_jiang001@126.com

  • 中图分类号: TU473.1

Analysis Conversion Method of Self-balanced Test Pile and Engineering Application

  • 摘要: 提出一种基桩承载力自平衡测试的解析转换方法,采用有限差分法建立上、下段桩各微段控制方程,通过编程求解上、下桩身各微段处的内力及变位量,代入精确转换公式,将自平衡试桩结果转换为类似传统静载测试荷载(Q)-位移(s)曲线形式,并求解其极限承载力。结合广西来宾裕达梧桐苑3根钻孔灌注桩自平衡法测试工程,应用该解析转换方法对测试结果进行转换。研究表明,3根试桩内力均表现为离加载端较近的土层承担的荷载较大,轴力由加载端向两端衰减程度逐渐减小,且侧摩阻力变化特性呈现双曲线分布。就单桩承载力而言,简化转换方法偏于保守,而解析转换方法考虑了桩侧各层土的性质差异,相比精度可提高约12%。该解析转换方法能准确地反映出上、下段桩身内力分布规律以及桩侧土层承载特性,且可以高效准确地实现承载力的转换,在基桩承载力自平衡测试工程领域具有广泛应用前景。

     

  • 图  1  自平衡试桩加载示意图及微分单元受力模型

    图  2  Kraft桩土界面模型示意图

    图  3  精确转换法原理

    图  4  试验土层分布示意图(单位:mm)

    图  5  E35#静载试验桩测试图

    图  6  各试桩两种加载Q-s曲线图

    图  7  各试桩各级荷载下试桩轴力分布图

    图  8  试桩各级荷载下桩侧摩阻力分布图

    图  9  各试桩两种转换方法Q-s曲线对比图

    表  1  土层物理力学性质参数

    自上而下
    土层类别
    厚度
    h/m
    黏聚力
    c/kPa
    内摩擦角
    φ/(°)
    重度
    γ/(kN·m−3
    泊松比
    ν
    弹性模量
    E/MPa
    软塑状黏土 3.50 38 18 19.5 0.38 5.80
    黏土 4.00 40 18 19.3 0.35 6.34
    砾质黏性土 5.30 38 37 23.3 0.305 6.84
    全风化黑云母
    花岗岩
    2.80 14.2 37 23.3 0.25 10.4
    强风化黑云母
    花岗岩
    5.36 16.5 37 22.5 0.24 12.3
    中等风化
    黑云母花岗岩
    7.94 16.5 36 23.1 0.19 16.1
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    表  2  桩体参数

    桩号 桩长L/m 荷载箱距桩底距离s/m 桩径d/cm 混凝土等级 重度γ/(kN·m−3 弹性模量E/MPa 单桩竖向抗压承载力特征值/kN
    E32# 18.82 1.2 120 C35 25 3.15$ \times $104 7200
    E35# 18.21 1.0 120 C35 25 3.15$ \times $104 7200
    E36# 20.50 1.6 120 C35 25 3.15$ \times $104 7200
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    表  3  自平衡法静载试验承载力检测结果

    检测桩号
    试验上板
    最大位移/mm
    试验下板
    最大位移
    /mm
    最大试验
    荷载
    /kN
    加载时长
    /min
    极限承载力计算/kN单桩承载力特征值2倍
    /kN
    E32#9.263.232×7500117014676.19≥2×7200
    E35#4.412.002×7400120014566.67≥2×7200
    E36#8.837.632×7500132014686.43≥2×7200
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  • [1] 朱建民, 殷开成, 龚维明, 等. 中美欧自平衡静载试验标准若干问题探讨[J]. 岩土力学,2020,41(10):3491-3499.
    [2] XING H, WU J, LUO Y. Field tests of large-diameter rock-socketed bored piles based on the self-balanced method and their resulting load bearing characteristics[J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering,2019,23(12):1535-1549. doi: 10.1080/19648189.2017.1359111
    [3] 欧孝夺, 白 露, 吕政凡, 等. 自平衡试桩Q-s曲线理论解析方法研究[J]. 铁道科学与工程学报,2022,19(2):399-408.
    [4] OSTERBERG J. New device for load testing driven piles and drilled shafts separates friction and end bearing[J]. Piling and Deep Foundations,1989,1(6):421-427.
    [5] 龚成中, 何春林, 龚维明, 等. 基于自平衡试桩法大直径嵌岩桩尺寸效应分析[J]. 岩土力学,2012,33(8):2403-2407. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2012.08.025
    [6] JGJ/T 403—2017 建筑基桩自平衡静载试验技术规程[S].
    [7] OU X, BAI L, JIANG J, et al. Research on analytical conversion method of self-balanced test pile results. [J] European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2021, 26(14), 7209–7225.
    [8] 欧孝夺, 白 露, 吕政凡, 等. 黏土地基中自平衡试桩Q-s曲线解析转换方法与室内模型试验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(2):631-642.
    [9] XI X Z, CHEN L Z, LIU W. An analytical solution to transform O-cell pile test data into conventional load-settlement curve[C]. GeoShanghai 2010 International Conference, 2010: 192-199.
    [10] SEOL H, JEONG S. Load-settlement behavior of rock-socketed drilled shafts using Osterberg-Cell tests[J]. Computers and Geotechnics, 2009, 36(7): 1134-1141.
    [11] SEOL H, JEONG S, KIM Y. Load transfer analysis of rock-socketed drilled shafts by coupled soil resistance[J]. Computers and Geotechnics, 2009, 36(3): 446-453.
    [12] NIAZI FAWAD S, MAYNEPAUL W. Axial pile response of bidirectional O-cell loading from modified analytical elastic solution and downhole shear wave velocity[J]. NRC Research Press, 2014, 51(11):1284-1302.
    [13] KIM S R, CHUNG S G. Equivalent head-down load vs. Movement relationships evaluated from bi-directional pile load tests[J]. Ksce Journal of Civil Engineering, 2012, 16(7): 1170-1177.
    [14] LEE J S, PARK Y H. Equivalent pile load-head settlement curve using a bi-directional pile load test[J]. Computers and Geotechnics, 2008, 35(2): 124-133.
    [15] MISSION J L C, KIM H J. Design charts for elastic pile shortening in the equivalent top-down load-settlement curve from a bidirectional load test[J]. Computers and Geotechnics,2011,38(2):167-177. doi: 10.1016/j.compgeo.2010.11.001
    [16] KRAFT L M, RAY R P, KAGAWA T. Theoretical t-z curves[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE,1981,107(11):1543-1561. doi: 10.1061/AJGEB6.0001207
    [17] 江 杰, 王顺苇, 欧孝夺, 等. 黏土地基中桩顶扭矩–竖向荷载加载路径下单桩承载特性分析[J]. 岩土力学,2020,41(11):3573-3582.
    [18] 江 杰, 王顺苇, 欧孝夺, 等. 膨胀土地基中单桩受扭非线性分析[J]. 工程力学,2020,37(11):219-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.04.0243
    [19] RANDOLPH M F, WROTH C P. Analysis of deformation of vertically loaded piles[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division,1978,104(12):1465-1488. doi: 10.1061/AJGEB6.0000729
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-23
  • 修回日期:  2023-09-16
  • 录用日期:  2023-12-25
  • 网络出版日期:  2024-10-09
  • 刊出日期:  2024-10-09

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