土木工程的发展

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土木工程的发展/2017年/文章

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体积 2017年 |文章的ID 2548020 | https://doi.org/10.1155/2017/2548020

佳林周、张鑫鸿盛江,Chunhao律,欧文哦, 静态和动态负载测试的轴和基础灌浆混凝土桩”,土木工程的发展, 卷。2017年, 文章的ID2548020, 11 页面, 2017年 https://doi.org/10.1155/2017/2548020

静态和动态负载测试的轴和基础灌浆混凝土桩

学术编辑器:侯赛因Moayedi
收到了 2017年5月03
接受 2017年9月20日
发表 2017年12月31日

文摘

本文考察了轴和基础灌浆混凝土桩进行垂直静载荷测试(志贺样毒素)和动态负载测试。三个混凝土桩轴和基础灌浆、基础灌浆,而没有选择注浆技术,并进行了抗压志贺样毒素。两桩注浆也与动态负载测试评估。两个隆起志贺样毒素进行一轴没有灌浆和灌浆桩和桩基础。传统的演讲被提供给检查钻孔灌注桩是否达到了设计要求。测试结果的解释也提供了确定桩极限能力。结果从这些5 SLT程序表明二重切线和罐头的方法接近对方,和下巴的方法高估了桩承载力。比较的结果志贺样毒素和动态负载测试的结果表明,下巴的方法接近动态结果,和Mazurkiewicz摩擦阻力的方法高估了。研究结果还表明,基础和轴灌浆桩和基础灌浆桩抗压能力增加9.82%和2.89%,分别比提升志贺样毒素;有15.7%的增量在桩承载力和轴灌浆技术在使用基地。

1。介绍

在城市与建筑空间的不断飙升的需求,高层建筑的发展是必不可少的,因此深桩是必要的。桩长度的范围可以从20米到60米由于大负荷从上部结构需要转移到土壤。除了长桩基础设计,可以提供更多的摩擦阻力,灌浆技术也是一个好方法提高极限承载力。有时这种技术也应用于大直径深桩的建设。这方面的一个例子是深度的两个钻孔灌注桩孟加拉国西部的65米和91米测试与测试结果显示增加端轴承和轴霸菱容量和减少基地定居点(1]。另一个例子是一个摩天大楼项目在伦敦,桩的直径是2.4米,长度63米(2]。

钻孔灌注桩相比,预制混凝土桩通常更昂贵(3]。然而,在现浇施工的过程中,一些土壤存款可以保持在钻洞后的根据地。剩下的存款,由钻井期间崩溃,积累将导致最后的抵抗能力降低桩和桩沉降的增加。这可能减少桩承载力是肯定在太原市建设期间,中国,能力远低于设计要求测试的静态负载测试(4]。此外,钻井作业可以放松土壤下面无聊洞的底部也可以导致过度工作荷载沉降。工程师现在使用外加剂如聚合物泥浆或膨润土作为支持,以避免土壤的崩溃在钻井施工;然而,这也带来了其他的问题。这些材料的使用可能会导致容量降低桩轴因为这些外加剂之间创建一个层土和桩结合土壤和水,因此导致减少的桩的摩擦阻力。据报道,这种掺合料层或复合层可以减少桩承载力30%至40% (5]。

这样的限制,然而,可以解决一个基地和轴灌浆技术(或postgrouting技术)。这个建筑灌注桩技术始于1970年代中期。它通常可以分为一个扁千斤顶系统由浆液输送管道连接到一个钢板橡胶膜和sleeve-port系统由2 - 4 u形管安装在底部的堆。这个u形管是由橡胶和可以安排在各种配置6]。水泥外加剂混合成各种比率是流行的灌浆材料。它注入桩头通过u形管在高的压力下,因此恢复原来的基本土壤的密度,减少桩加载传输时的解决从上部结构(3]。值得注意的是,由于高压力,部分水泥掺合料将迫使掺合料层向上,导致恢复和改善轴阻力在桩。如图1,因此,一个新的水泥层灌浆后成立的。

分析分析方法可以预测无聊的极限容量和驱动成堆,但他们只是用于主要设计。为了获得桩承载力,最受欢迎的方法是静态的负载测试,因为它们可以提供最准确的结果从桩7]。这个测试系统包括用于负载的液压千斤顶提供参考光束和测量系统。进行抗压/提高/侧向静载荷测试,可以确定桩位移在相应的负载的情况下(轴向压缩、紧张或侧向加载)。

场岩土测试包括动态负载测试,抗压和隆起静态负载测试,O-Cell测试(8]。几个抗压静载试验的基础灌浆桩进行。由于灌浆在粒状土壤更受欢迎,一些研究人员专注于土壤类型效应和荷载传递机制(9,10]。其他研究人员集中在施工过程和能力改进(12,13]。最近的测试和数值模拟表明,postgrouted混凝土桩可以增加两次叛变的终极能力成堆成堆,增加约20%相比正常(14]。灌浆桩和nongrouting桩相比,结果表明,灌浆可以增加18 - 19%的耐轴和63%的基础(15]。通过测试七成堆,Zhang et al。16)指出,posttechnology已经加强对轴的影响和基本阻力,但桩承载力的增加受到长细比的影响。对预制桩注浆技术的研究,实验和有限元最近的一项研究提出了灌浆压力的能力评估和方法(17]。其他几个项目提供的基础灌浆技术已经应用Sinnreich说道,辛普森(18];然而,这些结果是矛盾的,因为有些项目说明增加灌浆桩承载力和一些项目没有。

大量的调查被执行获得成堆提升载荷作用下的行为。一些研究人员关注行为等不同类型的桩的预制桩,钻孔灌注桩现浇混凝土和钢管桩19- - - - - -21]。其他研究人员集中在提升行为无黏性土的桩(22- - - - - -24]。通过实验测试,研究表明桩行为下的上举力主要取决于桩埋置depth-to-diameter率和土壤属性(22]。进一步研究了桩行为结合隆起和横向载荷作用下(25]。最近的研究在套接的和multibelled桩在干燥疏松砂岩也一直在进行,与抗隆起被发现与直桩相比增加60% (26]。基地和轴灌浆隆起领域的调查测试,能力提高,和荷载传递机制,然而,仍然有限。本文的工作是基于周et al。27额外的分析。周et al。27]报道postgrouted桩的静载荷试验,而本文研究桩的静态和动态负载测试相同的案例研究。

为了确定桩的荷载传递行为在压缩和隆起静态负载测试、导线振动strain-reinforced酒吧常用。这些应变仪应用的缺点是需要劳动,耗费时间。一个项目可能会被推迟,以避免损伤的应变仪在移情的铁笼,浇注混凝土,打破了桩头。随着技术发展,动态负载测试可以提供良好的结果与荷载传递信息。与静态负载测试相比,打桩分析仪(PDA)测试是相对便宜和节约时间28]。一个受欢迎的项目是桩波分析程序(CAPWAP)。承载力和沿桩身分布和脚趾以及模拟静态负载测试可以由匹配信号得到的动态负载测试(29日]。压力传感器和加速度计是用来测量桩内的力量和速度在应用负载提供的锤子。荷载传递机制时可以获得匹配波方法获得波现场。调查的聚合物驱动桩使用动态负载测试进行了伊丽莎白,新泽西,提供负载测试安装和比较静态和动态负载测试。纸也专注于塑料的可能应用桩轴向载荷作用下(30.]。

正如上面提到的,有有限的研究抗压和隆起灌浆桩加载。因此,本文旨在研究postgrouted混凝土桩的极限容量压缩和提升加载和荷载传递机制下静态负载测试。通过对比桩与轴之间的抗压能力和基础灌浆、基础灌浆,并没有灌浆,增加灌浆技术是桩承载力的确定。提升能力的增量灌浆也观察到隆起静态负载测试。此外,解释静态负载测试,二重切线,罐头,下巴,Mazurkiewicz提供的方法(31日]。本文还提供了动态负载测试荷载传递机理分析。应该指出的是,本文调查了成堆的行为和轴机制在不同灌浆技术,没有报告基于结果的比较静态负载测试和动态负载测试。

2。地下条件

该项目旨在建立一个22-level办公大楼的高度82.95米,建筑面积为50.8米×42.2米。这一建筑工地位于济南市,中国。地下勘探确定了通过实验室和现场测试。原位测试的标准贯入试验(SPT)和针入度测试(CPT)和实验室测试的整合测试,直接剪切试验,和三轴试验进行了基于中国土壤测试方法标准岩土工程代码,代码和调查。

一把锤子和一个63.5公斤的重量选择SPT和CPT测试,和计数300毫米和100毫米缝隙都被记录下来N价值和N63.5值,分别(10原位测试,条款10.4和10.5)。土壤分类是基于这些决定N价值观和土壤分类是根据条款3.3 (32]。实验室测试包括固结剪切试验和triaxle测试(铜UU)进行土壤比重的特点、相对密度、孔隙度、孔隙比、饱和度、含水量、塑性极限,液限、塑性指数、液性指数、直接剪切试验,凝聚力,根据条款和摩擦角5,8,9,13日,14日,16日和18日分别(33]。基于钻孔日志,简化土壤层被发现如下,与土壤层次的性质见表1:(1)杂项填补:松散,含有砾石和瓦砾,直径从2.0到7.0毫米,平均厚度2.61米(2)粉质粘土:中等僵硬,淡黄色的可塑性高,平均厚度3.0米(3)碎石:中等密度和平均厚度3.5米(4)粉质粘土:中等僵硬,塑性较低,平均深度为3.5米(5)砾石:中等密度与黑粘土和碎石的直径从5.5米(6)残积土:密度,含铁锰氧化物,平均厚度5.0米(7)风化闪长岩:中等密度和平均深度为4.0米(8)高度风化闪长岩:中等密度和平均厚度为1.7米(9)承重层:非常密集,RQD 40,平均强度为10.65 MPa


土壤的层 深度(米) 平均N价值 Γ(kN /米3) C(kPa) φ”(°) Fak (kPa)

杂填满 2.61 5 19.0 5.0 10.0 - - - - - -
粉质粘土 3 7 18.9 16.6 19.7 150年
砾石 3.5 21 20.0 5.0 30.0 260年
粉质粘土 3.5 21 19.3 18.2 16.8 200年
砾石 5.5 22 20.0 8.0 30.0 280年
残积土 5 23 18.0 5.0 28.0 200年
风化闪长岩 4 41 18.5 10.0 30.0 240年
高度风化闪长岩 1.7 43 25.5 12.0 48.0 450年
承重层 N /一个 > 50 28.8 12.0 54.0 2000年

这个项目需要地下停车场,所以开挖施工开始前9米的深度。原位土壤移除后,桩是演员和4层包围。抗压和隆起加载成堆的多样,P121, P126, P15,和P16是彼此相邻,所以土壤条件是相似的。桩周围的泥土层残积土的厚度5 m,风化闪长岩平均厚度为4米,高度天气闪长岩的平均厚度1.7米,和承重层。

3所示。桩的描述

三个和两个混凝土钻孔灌注桩与多样的标签P121, P126, P15,和P16进行压缩和隆起静态负载测试,分别。所有这些桩的混凝土和钢筋相同,相同的直径和长度(表23),但灌浆技术是不同的。不同的基础灌浆、基地和轴灌浆系统包含一个圆管(R= 800毫米)的内径5毫米和额外的轴灌浆管(图2),这是焊接钢笼。这灌浆管钻小孔间距为150 mm覆盖膜用于防止细沙挡住了灌浆孔。


钢棒 迪亚。(毫米) 类型 间距(毫米) fy(MPa) 西文(MPa) υ

纵向 14 HRB400 N /一个 360年 200000年 0.3
马镫,前4 m 8 HRB400 One hundred. 360年 200000年 0.3
马镫,另一部分 8 HRB400 200年 360年 200000年 0.3
补强圈 14 HRB400 2000年 360年 200000年 0.3


桩的标签 技术的使用 类型的测试 长度(米) 直径(米) 具体类型 抗压强度(kPa)

多样的 没有灌浆 压缩志贺样毒素 19.5 800年 50
P121 基础灌浆 压缩志贺样毒素、动态负载测试 19.5 800年 50
P126 基地和轴灌浆 压缩志贺样毒素、动态负载测试 19.5 800年 50
P15 基地和轴灌浆 隆起志贺样毒素 19.5 800年 50
P16 没有灌浆 隆起志贺样毒素 19.5 800年 50

如表中所描绘的一样3在施工过程中,P126使用基地和轴灌浆技术,和P121只使用基础灌浆。为了获得试验结果比较,多样的是没有任何灌浆。成堆的浮力,隆起志贺样毒素可能是多样的,进行P121, P126,但考虑加载从压缩志贺样毒素影响,这支球队决心把另外两桩P15和P16的标签。这两种桩的区别是P15应用基础和轴灌浆技术。动态负载测试进行P121和P126确定荷载传递行为。

4所示。测试设置

志贺样毒素进行了基于中国建筑基桩的技术代码进行测试(34]。根据这段代码中,最大的应用应该是2倍的设计负荷增量值的1/10l马克斯(例如,压缩志贺样毒素:l马克斯= 2×4500 kN;增量加载= 900 kN)。如数据所示34,四个和两个液压千斤顶(QF630T-20)用于提供桩抗压载荷和隆起志贺样毒素,分别。连续加载开始从1800 kN增量900 kN,发布了1800 kN回到0 kN的精神性压缩志贺样毒素(多样,P121, P126);连续加载开始从600 kN增量300 kN,连续发布了600 kN回到0 kN的精神性隆起负载测试(P15, P16)。

类似于为隆起的静态压缩加载测试,负载测试,低速维护进行了测试。应用负载保持直到轴向移动的速度不超过0.1毫米。根据中国标准的要求(34),每个负载应用后,桩的垂直运动是记录每隔5,10,15分钟,至少需要30分钟,如果累积时间超过1小时。加载可以终止在下列条件:(1)应用加载的值等于钢筋极限强度的0.9倍,(2)一个五倍的运动变化从先前的发现加载,或(3)桩头运动增加了100毫米。

动态负载测试的设置如图5。对于这个测试,动态渗透分析仪(PDA) (rs - 1616 k (S))是用于信号分析。两个加速器(SY-2)和两个压力传感器(CYB-YB-FIKA)对称安装在桩表面的距离等于或超过2 d的值从桩头(D-diameter桩)。波信号是由加速器和应变传感器记录后重锤打到桩头,匹配和PDA信号基于CAPWAP程序。

5。结果与讨论

5.1。结果抗压志贺样毒素

三个压缩加载桩的荷载沉降曲线在图6;后的最大装载9000 kN,桩的最大定居点头是11.68毫米,13.37毫米,11.74毫米,分别。多样的最终清算和P121发现8.11毫米和7.36毫米,分别。这是高度因为承重层闪长岩,导致一个小定居点基础灌浆后减少。P126显示了2.8毫米的一个较小的总沉降。这表明基础和轴灌浆将减少桩基的最终结算。提供的这三个抗压桩加载S-lgQ图7。通过S-lgQ曲率,最终可以确定抗压桩的承载力,尽管困难,6800 kN, 7100 kN,和8000 kN,分别。这是因为测试是“证明测试,旨在确保桩沉降是可以接受的最大载荷作用下(等于设计荷载的两倍)。3桩基础说明semielastic特点,nonfailure定居点导致难以确定S-lgQ曲线的能力。桩极限能力的确定,然后需要更全面的分析。

另一个常见的方法来绘制钻孔桩的失效标准是“二重切线”的方法,强调通过AASHTO(2002)和供料(1992 c) [7]。此外,它还可以由听头的双对数法和下巴的方法。通过使用对数尺度绘图数据,破坏载荷和对应最大垂直沉降可以确定(35]。下巴(36假定q s关系是双曲线,策划Δ/ P与负载确定桩的承载力。规定(1),逆坡导致失败的值。这三个桩的结果基于图提供了下巴的方法8。三个功能是发现,多样的斜坡,P121, P126决心为1的军医,9 e-5,分别和8 e-5。通过确定两个q s曲线的切线,交集点代表确定最终的能力,并通过绘制值q s曲线成lgQ-lgs曲线(罐头的方法),可以确定的能力。 在哪里桩极限承载力和吗C1绘制直线的斜率。

基于这些方法、承载力以及相应的解决这三桩总结表4。可以看出,所有解释方法说明,基础和轴灌浆桩的桩承载力大于基础灌浆桩和桩与灌浆技术的能力优于传统的治疗。因为二重切线法和罐头的方法都是为了找到一个点可以代表一个“趋势”通过两个切线和对数尺度,定居点决定从这两种方法相互接近,如表所示4


桩的标签 二重切线 罐头的 下巴的
加载(kN) 结算(毫米) 加载(kN) 结算(毫米) 加载(kN) 结算(毫米)

多样的 7560年 6.0 7600年 7.9 10000年 N /一个
P121 7700年 6.2 7900年 8.3 11111年 N /一个
P126 8250年 8.0 8300年 8.2 12500年 N /一个

5.2。结果隆起志贺样毒素

为了检查桩达到了设计要求,当桩受到浮力并确定基地和轴灌浆技术的提高,两桩被选为提升静态负载测试P15和P16的标签。如图9,当时的最大装载3000 kN, P15的最大垂直运动和P16是15.1毫米和15.38毫米,分别。可以看出,在2500 kN的加载值之前,灌浆桩的垂直位移大于nongrouted桩;扰动土的层所造成的这种现象是高度不稳定的在一个特定的阶段,然后更多的负载应用。这也说明装船时从0 kN 3000 kN,载重线演示是线性的。这说明这两个桩可以抵制更多的加载。通过分析S-lgQ曲线,可以看出没有大幅下降点,如图10。这也说明了桩达到设计负荷,但最大加载轴承极限荷载。进一步的研究需要轴承极限的决心。

的终极隆起承载力nonfailure隆起志贺样毒素可以由修改Mazurkiewicz方法(37]。提名时的假设是,结算(加载/结算)值等于0时,加载很小,解决非常高,会相交y设在,这说明了抗拔桩的极限承载力。如数据所示1112两个函数确定,当x= 0,最终提升承载力P15和P16 6299 kN, 5442 kN,分别。

5.3。动态负载测试

进行了两个动态负载测试在成堆的P121和P126。通过CAPWAP项目,通过许多试验,最后匹配信号提供了数据1314。根据这两个匹配的信号,模拟荷载沉降曲线、单位长度轴沿桩阻力,和荷载传递特性提供了数据1516。通过动态负载测试结果的最终承载力P121 P126 9071 kN, 9851.5 kN,相应的26.37毫米和18.93毫米,最大的定居点。如图15轴阻力的基础灌浆桩沿桩不是均匀分布,并通过比较结果如图16轴灌浆技术改变了轴阻力和显示一个相对均匀分布。这一现象发生,因为从桩身轴灌浆改变土壤的性质。它也可以看到轴抗性P121和P126 4217.3 kN和4850.0 kN,分别。从负载传输特性图,它可以确定负载下降沿桩长度但应用负载的增加而增加。从比较数据之间的荷载传递特性图1516,也可以发现轴注浆桩的轴阻力增加。

所有测试桩结果总结在表56。如表所示5从不同的方法,结果表明,基础灌浆和基地和轴灌浆提高桩的极限承载力。例如,基于罐头的方法,基础和井筒注浆桩的能力(P126)是8250 kN,和P121 7700 kN的基础灌浆桩;这两个值都大于无灌浆桩多样,容量为7560 kN的地方。这是因为灌浆技术增加了轴和根据地抵抗抗压工作负载。此外,它还可以看到从二重切线法获得的极限荷载和沉降接近从罐头的方法获得的结果。此外,从下巴的方法和动态方法获得的结果比较接近。


桩的标签 技术的使用 二重切线 罐头的 下巴的 动态负载测试
加载(kN) 结算(毫米) 加载(kN) 结算(毫米) 加载(kN) 结算(毫米) 加载(kN) 结算(毫米)

多样的 没有灌浆 7560年 6.0 7600年 7.9 10000年 N /一个 N /一个 N /一个
P121 基础灌浆 7700年 6.2 7900年 8.3 11111年 N /一个 9071年 26.37
P126 基地和轴灌浆 8250年 8.0 8300年 8.2 12500年 N /一个 9851.5 18.93


技术的使用 动态负载测试(kN) Mazurkiewicz的方法(kN)
轴承极限载荷 轴的阻力 轴承极限载荷 轴的阻力

没有灌浆 N /一个 N /一个 5442年 5442年
基础灌浆 9071年 4217.3 N /一个 N /一个
基地和轴灌浆 9851.5 4850.0 6299年 6299年

隆起的摩擦阻力分析负载测试和压缩动态负载测试,表6表明,基础和轴灌浆桩拥有能力比基础灌浆桩(4850.0 > 4217.3)和桩没有灌浆(6299 > 5442)。造成的现象是postgrouting技术,增加混凝土表面之间的摩擦面积和土壤层次。它还可以看到灌浆技术可以提高轴能力以及桩端承载力的(9851.5 - -4850.0 > 9071 - 4217.3)。此外,相对于轴阻力从动态负载测试结果,Mazurkiewicz的方法高估的终极能力提升桩加载。

6。结论

本文提供了静态和动态负载测试的设置和各种方法用于确定最终的压缩和隆起nonplunging故障条件下的承载力。说明结果从二重切线和罐头的方法相互接近,结果从下巴的相互接近和动态方法。

比极限抗压静载试验的结果,这表明基础和轴灌浆桩增加约9.82%的能力没有任何灌浆。基础灌浆桩增加大约2.89%的产能没有灌浆。此外,轴和基础灌浆桩的容量增加6.1%的基础灌浆桩,和这个值是接近结果从动态负载测试(8.6%)。

通过比较最终提升静载荷试验结果,可以确定,有15.7%的增加桩极限能力和轴和轴灌浆技术能力在使用基地。相对于轴抵抗能力的基础灌浆桩基础和轴灌浆桩从动态负载测试,获得15.0%的增量。

本文还提供了桩的荷载传递特性获得动态负载测试。因为基础灌浆和轴灌浆技术是相同的,这些测试进行了不考虑灌浆材料和压力。的影响进一步研究应该开始关注各种材料、灌浆压力、灌浆材料的比例来确定最好的方法增加桩承载力。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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