基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究【毕业论文】.doc

1、1本科毕业设计土木工程基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究CORRECTIONOFBEARINGCAPACITYOFPILEFOUNDATIONBASEDONSTATICLOADTESTINNINGBOCITY基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究2基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究【摘要】长期以来，桩基础一直是国内外建筑物基础的主要型式之一。桩基础的合理设计和计算的方法，一直被认为是最困难的问题之一，其困难是在于桩的承载力的确定，包括侧摩阻力和端阻力的计算。为解决这一问题，人们做了大量的理论研究，模型与试验研究，并在此基础上，提出了许多计算方法。当前桩基检测使用的方法有静载法、动测法、

2、静动结合法、声波检测法以及自平衡测试法等。由于地层地质和使用条件的复杂多变，同时桩型、尺寸和工艺的发展，给桩基承载性能、设计理论和方法的研究不断的提出了新问题，且常规问题也在不断地深化认识，完善计算和分析。如何确定桩基承载力从而使其最大程度的得到发挥也是工程界十分关注的问题。【关键词】桩基承载力；静载试验；灰色预测；修正系数CORRECTIONOFBEARINGCAPACITYOFPILEFOUNDATIONBASEDONSTATICLOADTESTINNINGBOCITYABSTRACTFORALONGTIME,PILEFOUNDATIONHASBEENONEOFTHEMAINTYPESOF

3、BUILDINGFOUNDATIONATHOMEANDABROADRATIONALDESIGNMETHODSOFPILEFOUNDATION,ISCONSIDEREDONEOFTHEMOSTDIFFICULTPROBLEMS,THEMAINDIFFICULTYLIESINDETERMININGTHEBEARINGCAPACITYOFPILES,INCLUDINGTHESIDEFRICTIONANDENDRESISTANCECALCULATIONSTOSOLVETHISPROBLEM,PEOPLEHAVEDONEALOTOFTHEORETICALRESEARCH,MODELING,FIELDEX

4、PERIMENTALSTUDYANDONTHISBASIS,PEOPLEPROPOSEDANUMBEROFCALCULATIONMETHODSTHECURRENTPILETESTINGMETHODSUSEDINSTATICMETHOD,DYNAMICTESTINGMETHOD,STATICANDDYNAMICCOMBINATION,ACOUSTICDETECTIONANDSELFBALANCEDTESTINGMETHODETCHOWEVER,DUETOFORMATIONOFTHECOMPLEXGEOLOGICALANDCONDITIONSOFUSE,PILETYPE,SIZEANDPROCES

5、SDEVELOPMENT,TOTHEPILEBEARINGCAPACITY,DESIGNTHEORYANDMETHODOFCONTINUOUSLYPUTFORWARDNEWISSUES,FORTHEGENERALPROBLEMCONTINUESTODEEPENUNDERSTANDINGANDIMPROVETHECALCULATIONANDANALYSISHOWTODETERMINETHEBEARINGCAPACITYOFPILEANDMAKINGITINTOTHEGREATESTDEGREEOFFULLPLAYISALSOOFGREATCONCERNTOENGINEERINGKEYWORDSP

6、ILEFOUNDATIONSTATICTESTGREYPREDICTIONCORRECTIONFACTOR目录3摘要2ABSTRACT3目录41绪论411研究目的及意义512国内外研究现状分析6121直接法6122间接法813本文研究目标122宁波地区桩基承载力特征值统计分析1321宁波地区各桩型、桩径及桩长的统计13211江东区各桩统计结果13212海曙区各桩统计结果14213江北区各桩统计结果14214东部新城各桩统计结果1522宁波地区单桩极限承载力GM1,1灰色模型预测16221灰色预测理论16222基于灰色理论的单桩极限承载力预测模型1823工程实例20231灰色预测GM1，1模型验

7、证20232灰色预测GM1，1模型应用2124宁波地区各桩型、桩径及桩长概率统计分析40241对宁波地区所有桩的提高系数K的统计40242概率统计分析4925小结603宁波地区承载力特征值参数影响对比研究6131侧阻力端阻力参数统计结果6132举例分析理论计算承载力值与载荷试验承载力值间的关系67321工程实例1基本资料67基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究4322采用经验公式法对各工程基桩承载力进行理论计算68323工程实例2基本资料69324采用经验公式法对各工程桩基承载力进行理论计算7033小结714结论72参考文献74致谢错误未定义书签。1绪论511研究目的及意义桩基础是建筑物基础

8、的主要型式之一，我国采用桩基可以追溯到一千多年前。20世纪30年代上海修建的一些高层建筑的基础就曾采用沉管灌注桩，但是直到20世纪5060年代，桩基础才得到了迅速发展。近年来，在我国的建筑、铁路和公路桥梁方面都开始大量采用钻孔灌注桩、沉管灌注桩和预制桩。在桩基理论和工程实践方面都有了较大的突破，成桩设备、施工工艺方面也同时在不断创新，尤其是1994年建设部颁布的建筑桩基技术规范JGJ9494，更是极大地规范和促进了桩基的工程应用。竖向承载桩基础的功能是将作用于承台上的竖向荷载传递到土层内，以满足上部结构对于基础的承载力和变形要求。随着现代建筑材料性能和成桩技术的发展，对于各地区的地质条件，不同

9、荷载，均可通过变化桩的截面、长度、数量以及桩长等条件来实现。随着社会的发展，目前我国用于桥梁中的最大基桩的桩径已经达到5M以上，最大桩长也已超过100M。由于桩基础能够将上部结构的荷载传递到地基内部的土层或岩层，这在很大程度上减少了基础沉降，同时提高了地基承载力的要求，从而保证了上部结构的稳定性。当前我国每年基桩用量以百万计，其造价占到了土建部分的25及以上，因此保证基桩承载力就显得十分重要。桩基工程虽然是一种较为传统的基础形式，但由于土层地质和使用条件的复杂多变，随着桩型、尺寸和工艺的发展，给桩基承载性能、设计理论和方法的研究不断的提出了新的问题，对于常规问题也仍在不断深化和完善。因此如何确

10、定桩基承载力从而使其最大程度的得到发挥已成为工程界十分关注的问题，经过不断的探索和总结，目前我国工程界使用的方法有静荷载检测技术、动力检测技术、静动结合检测技术等。目前，国内外计算单桩竖向承载力的经验公式有很多，且其形式均可用一个统一的公式来表示，所不同的是要求各自根据自己的静载试验资料和地区的实践经验，通过统计分析后得到的土层极限端阻和极限侧阻的经验值不同。例如，我国建筑地基基础设计规范、铁路工程技术规范、公路桥涵地基基础设计规范、上海市地基基础设计规范等有关技术规范都列有建议的单桩极限端阻和极限侧阻值，但应用这些技术规范时应注意其局限性。近年来，宁波市软土地区桩基础使用较为普遍。尽管宁波市

11、建筑桩基设计与施工细则20011给出了宁波市区各土层内桩的极限侧阻力标准值与极限端阻阻力标准值，但这些数据主要是在浙江省标准建筑地基基础设计规范2的基础上根据相关经验给出，而不是在现有的宁波市大量岩土工程勘察数据的统计基础上得出的，因此其尚不完善。此外，宁波现有桩基静载试验结果也同事表明，载荷试验桩基承载力往往大于依据经验公式计算出的结果，因此需要在现有宁波市区各土层桩的极限侧阻力标准值与极限端阻阻力标准值基础上进行修正，同时提出载荷试验承载力值及理论经验公式计算值之间的相关修正系数，建立起两者之间的对应关系，为宁波市桩基设计、桩基规范的修正提供一定的数据和参考基于静载试验的宁波市桩基承载力修

12、正研究6依据。12国内外研究现状分析基桩工程的质量好坏主要取决于两个因素,即承载能力和桩身质量,而承载力是二者中的主要因素。单桩承载力的测试对于各类建筑基础设计和上部结构的设计都起着重要的作用。单桩的极限载荷是通过对检测桩进行实际荷载的加压来模拟单桩实际受力情况而得到的。然而,在实际工程中,由于各种原因,单桩极限荷载值却无法在实际测试试验中获得,比如,加压配重的限制、加压装置的制约、场地条件的不允许等,特别是现在很多工程的试桩不允许对检测桩进行破坏性试验,但极限荷载值却对设计具有十分重要的意义。由于桩基础的合理设计计算方法，被认为是最困难的问题之一，主要困难是在于桩的承载力的确定。为了解决这一

13、重要问题，人们做了大量的模型，理论研究和现场试验，在此基础上，提出了许多计算方法。目前桩基检测使用的方法主要有静载法、动测法、静动结合法、声波检测法以及自平衡测试法等。为此，我们将其分析直接法和间接法。121直接法（1）静载荷试验随着社会的不断进步,高层建筑和超高层建筑不断的涌现,桩基的应用也随之变的越来越广泛。为了使设计的桩得到充分的利用,就要对桩进行静载荷试验,以确定桩的承载能力。静载试验能够直观地反映桩的承载力与桩顶沉降的关系。由于存在桩截面的变化,桩身缺陷的存在,桩周土的变化，混凝土的不均匀性等因素。因此,一个工程做好静载试验,有利于更好地解决工程问题,为其它复核测试手段提供有力的数据

14、和资料,提高测试精度,为工程提供安全保障和创造经济效益都具有的重要意义。为了使静载荷试验能真实的反映出桩的承载力，对于预制桩和沉管灌注桩在施工后，宜间隔一段时间再开始进行静载试验，一般间歇时间不宜少于两周，对于砂土地区可以短些，软土地区则应长些，灌注桩的间歇时间还应满足混凝土达到设计标高的时间要求。尹景祥3介绍几种常用静载荷测试方法1堆载法堆载反力梁装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台,在上面堆重物,利用放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起,同时使反力作用到桩身上。反力装置的主梁可以选用型钢,平台可以根据需要设置为矩形或方型,堆载用的重物可以选用混凝土预制块、砂袋、钢锭、或就地取土装袋。2锚桩法锚

15、桩反力梁装置在具体的应用中可根据反力锚的不同分为两种形式一种是将锚桩和反力架连接在一起用来提供反力的,俗称锚桩反力梁装置；另一种是将几只螺旋钻钻入地下使用地锚提供反力的,俗称锚杆反力梁装置。在测试实验中，根据试验纪录可绘制各种试验曲线，如沉降时间关系曲线和载荷桩顶沉降7曲线等，单桩极限荷载可通过试验曲线反映的变形特征分析确定，这类分析方法很多，但主要的有以下三种1沉降时间曲线斜率明显转折法。取桩顶沉降作为纵坐标，时间的对数作为横坐标，绘出每一级荷载下的沉降时间曲线，在这一组曲线中取斜率剧增且发生明显向下转折的那一条曲线所对应的荷载作为破坏荷载，取其前一级荷载作为单桩的极限荷载。2载荷桩顶沉降曲

16、线明显转折点法。由桩的静载荷试验绘制出载荷桩顶沉降曲线，如果其末端明显向下弯折，则可取该明显转折点所对应的荷载为单桩的极限荷载。3按桩顶沉降量确定。相应于极限荷载作用下的桩顶沉降量，一般认为以产生桩顶沉降等于10桩径时的荷载作为极限荷载。（2）自平衡加载法众所周知,传统的静载荷试桩法已被世界各地的学术界、工程界公认为确定单桩承载力的最可靠、最直观的方法。然而长期以来,静载荷试验的装置一直停留在锚桩反力架和压重平台这两种形式上,试验工作费钱、费时又费力,因此人们常常力图回避做试桩的静载荷试验。针对上述情况,东南大学土木工程学院与江苏省建设委员会、南京市建筑质监站联合研究了一种新的静载荷试桩法,称

17、之为桩承载力自平衡试桩法。该法加压装置较简单,不需反力架，不需锚桩,不占用施工场地,费用节省，试验方便,且能大大节省时间,并能直接测定桩的端阻力和侧阻力。目前已在多个工程的沉管灌注桩、钻孔灌注桩、预应力管桩中应用4。自平衡试桩法的主要装置是一种特制的液压千斤顶式的荷载箱。它需要按照桩的截面尺寸，类型和荷载等级分别制作。荷载箱被安置在桩身下部,与钢筋一起焊接而沉入桩孔。因此,它属于一次性投入器件。自平衡测桩法是在桩尖附近安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得桩端承载力和桩侧摩阻力。该方法除能分别测得桩的侧摩阻力和端承力外，在速度和费用及测试精度上介于高应变试验与常规静压试验之间，属于静载试验，

18、但与建筑桩基技术规范JGJ9420085中的静压试验加载方式不同。同时,董鸣毅6在自平衡加载测桩法中指出了其应注意的一些问题1加载箱直径的确定。对于端承桩,加载箱应预先埋在近桩底处。为测得桩的极限承载力,要求桩周侧摩阻力近似等于加载箱面积乘桩端地基极限承载力。2加载箱的预埋位置。对于摩擦桩,加载箱只能预先埋在桩身某一位置,要求该位置以上桩身抗基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究8拔极限承载力近似等于下部桩身侧摩阻力极限值及端承极限力之和,这样,上、下二段桩均能达到极限状态,否则,仅只能其中一段桩达到极限状态,结果自然偏低。最后，通过大量应用经验表明,自平衡试桩法十分适用于坡地试桩、城市狭窄场

19、地试桩及水上试桩,且其常用来检验基桩的侧阻或端阻的极限值，这些都是传统方法难以做出。122间接法（1）动测法动力测定方法动力试桩法是应用物体振动和应力波的传播理论来确定单桩竖向承载力和检验桩身是否完整的一种有效方法。它与传统的静载荷试验相比，在测试效率、试验设备、试验费用及工作条件等方面都具有明显的优越性，其最大的技术经济效益是成本低、速度快，可对工程桩进行大量的普查，及时找出工程桩的隐患以避免重大安全质量事故的发生。动力测定方法预估桩的竖向承载力，按其基本原理可分为低应变动力检测法PDA和高应变动力检测法PIT两大类。高应变方法首先是测定桩在动力状态下的极限土阻力，然后用半理论、半经验方法将

20、其分成静极限阻力和动阻尼力两部分，以此求得实际的极限承载力。高应变动力试桩法确定桩端土的承载力在动力触探领域中是一种行之有效的方法。常规的动力触探方法是根据每打入土中一定深度的锤击数来判定土的性质及其承载力；具有离散性较大的缺点。而高应变动力试桩法则不同,它是通过实测桩杆顶附近某截面每次锤击下的力和速度信号,同时依据室内CAPWAP方法定量求取桩端静阻力,然后除以桩端横截面积来求得桩端土极限承载力。同传统的动力触探方法相比,它能更为丰富、准确的提供桩端土的承载力信息。高应变动力试桩法是目前国内外广泛应用的一种桩基检测技术之一,柳春和林清意7对桩尖支承在砂性土、粘性土、强风化岩石上的预制桩,及桩

21、尖支承在中等风化岩士上的钻孔灌注桩,进行了动静对比试验,证明其效果很好。同时指出它不仅能对桩身结构完整性进行较准确的定性分析,还能提供较准确的单桩承载力值。郭生浦、刘永翔和朱广林8通过对大量工程实例的计算和比对，还指出了高应变动力试桩法检测桩长的技术。低应变方法首先是测定桩土系统的某一弹性特征值，然后采用经验方法由动静试验结果对比资料按实测弹性特征值估算单桩的容许承载力。测试时激振能量较小，桩周土一般都处于弹性状态。该法主要用于检测桩身质量是否完好，但用于预估单桩竖向承载力时应慎重。低应变动力测桩法是采用低能量的稳态或瞬态激振，使桩在弹性范围内作应变量级约105的低幅振动，当桩身存在明显波阻抗

22、差异的界面或桩身截面积发生变化时，将发射信息，通过对其分析计算来理9论判断桩身是否完整。因此，国内外将低应变应力波反射法用于检测桩身的完整性810。动力触探法动力触探实验是利用锤击，将一定规格的探头打入土中，同时根据每次打入土中一定深度的锤击数来判定土的性质的一种原位测试方法。由于动力触探操作方便、设备简单，所以动力触探在土的测量中得到了广泛的应用。但由于影响动力触探结果的因素较多，造成其测量结果离散度较大，因此它只能是一种粗糙的测试方法。其最主要的原因是在锤击时，每次传递给探杆的能量不准确，同时无法把端阻力和侧摩阻力分开。基于这两点，文献9对标准贯入试验提出了一些改进方法，比如PDI/GRI

23、桩基动力公司提出了一种改进的标准贯入试验，同时它与静力触探方法相结合，用静力上拔、下压和扭转实验来测定土的阻力以改进测量精度，使其达到一定的改进目的。WANGPIP,WANGPCP波动方程法随着桩基础的广泛使用，在桩打入过程中进行波动分析己经成为了普遍现象。传统的波动方程分析法有CASE、CAPWAP等。CAPWAP法首先假定土阻力沿桩身条件的分布是己知的，然后利用质点速度和桩顶预测的边界条件力曲线求解方程。CAPWAP法计算中，每次迭代都需要修正相对应的所有单元的桩周土的土参数，并重新求解波动方程。但如果桩单元较多时，土参数同时调整时非常困难，且也费时。CASE法是一种简单的分析方法，利用在

24、许多假设条件下获得一维波动方程的一个封闭解。建立土阻力和桩顶波响应的关系，得到的误差很大。将动力验桩中的波动分析应用到动力触探中，利用WANGPIP和WANGPCP波动方程分析方法，计算出端阻力，侧阻力和土的参数，能提高动力触探测量精度，使动力触探方法从定性走向定量。（2）按土的原位试验结果确定土的原位试验有标贯试验法、旁压仪试验法、静力触探法等。柳克铸10将单桩极限承载力计算公式作了补充，即桩的外加荷载中普遍增加了桩身自重这一项，同时将桩端阻力考虑进入持力层深度的影响，桩侧阻力考虑土层平均埋深的修正系数。其中建筑桩基技术规范JGJ942008给出了根据静力资料确定单桩极限承承力的计算公式。其

25、中郑成章11通过对大量工程实例进行分析和比对，并做了很多对比试验,分析了静力触探参数与不同土类的关系。得出静力触探参数在不同土中虽有一定的规律性,但由于土体本身就是一个复杂的自然体,反映在土的静力触探参数上不同的土必有重叠搭接,因而不能用单一参数做为划分标准。但其中，端阻和摩阻比参数在土的分类中是主要的指标,与土的关系密切。（3）按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定桩的承载力时，应根据具体情况选用合理的力学指标值。王建华12用抗基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究10剪强度指标计算桩的侧阻力，阎星华13在王建华的基础上提出了计算单桩极限侧阻力的土体抗剪强度修正计算方法。土的抗剪强度指

26、标值的大小与试验方法有着密切关系,试验时应尽量模拟现场施工条件,选择合理的统计方法,考虑参数的相关性和变异性,按照相应工程的具体情况来慎重取值。由于土体内不确定因素的限制,只采用一种方法来准确确定需要的参数,目前还难以做到,因此应多种方法综合分析予以确定。其中保证土体的抗剪强度指标中的摩擦角、粘聚力设计取值的合理与可靠，对于评估桩基础的安全性和经济性有十分重要的意义。（4）统计分析法贝叶斯方法根据数理统计的知识，可以得出参数的精确估计有赖于数据的数量多少。在实际工程中，实测数据是有限的，这就要求充分的利用来自间接方面的信息，以提高参数估计的精度。对桩承载力而言，间接经验包括根据地质资料用理论公

27、式进行计算，工程师的主观经验及动测试验等。贝叶斯方法是将概率分布模型的参数作为随机变量，承认经验的效应，可以很好的将实测数据与工程经验相结合。邱洪兴14提出通过贝叶斯公式将根据经验做出的经验判断和观测数据结合起来，得到参数的全面估计。郑建国等人15针对桩基概率分析的特点,对传统的贝叶斯原理进行了改进,提出了通过现场试验结果修正桩基承载力的先验分布而得到桩基承载力后验分布的概率分析新方法,并介绍了一个计算实例。灰色预测法灰色预测理论是80年代初发展起来的一种新型预测理论，首先它将原本杂乱无章的原始数据整理成规律较强的生成数再作研究，再寻找数据的内在的规律。它可以对某些相关变量的实测数据列，进行影

28、响因素综合分析，选取相互关联密切的数据列，然后建立能反映各关联数据之间变化规律的预测模型。灰色预测法是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色系统内的信息一部分是已知的,另一部分是未知的,系统内各因素间具有不确定的关系。灰色预测是一种对既含有已知信息又含有不确定信息的系统进行预测,就是对在一定范围内变化的,与时间有关的灰色过程进行预测。尽管灰色过程中所显示现象是随机的,但其毕竟是有序的,因此这一数据集合具备潜在的规律。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相同和差异程度,进行关联分析,对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律,然后建立相应的微分方程模型,从而预测事物未来的发展趋势的状况

29、。灰色系统用等时距观测到的反映预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或达到某一特征量的时间。其中郑强和孟宪华16提出了灰色预测具有下面四种类型1）系统预测11通过对系统内的行为特征指标建立一组相互关联的灰色预测模型,预测系统中众多变量间的相互协调关系的发展变化。2）畸变预测通过灰色模型预测异常值出现的时刻,预测异常值什么时候将出现在一个特定的时区内。3）灰色时间序列预测用观察到的反映预测对象特征的时间序列来构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或者达到某一特征量的时间。4）拓扑预测将原始数据作曲线,在曲线上按定值寻找该定值发生的所有时点,并以该定值为框架构

30、成时点数列,然后建立模型预测该定值所发生的时点。同时，鲁中夫17在试图通过荷载试验的部分已知数据对不同沉降时相应的单桩荷载值进行灰色预测法进行预测时，指出灰色GM（1,1）预报模型用于静荷载沉降值预报的方法是可行的。GML,1模型法灰色预测理论应用非常广泛,灰色系统理论在桩基工程中的应用主要包括单桩沉降的预测、承载力预测。根据基桩载荷试验实测数据预测基桩极限承载力和桩顶沉降的方法主要有BP神经网络方法、双曲线法和灰色理论方法等。双曲线法以经验性为基础,预测值偏大；BP神经网络方法过程复杂,工作量大。杜海金等人18结合大量工程实例，运用灰色系统理论,建立了预测基桩极限承载力和桩顶沉降的非等步长G

31、M1,1模型,分析得到单桩桩顶沉降预测值具有较高的精确度，其预测值与实测值吻合,具有较高的精确度,体现了灰色系统新信息优先的原理,具有工程应用意义。由于常规的GM1,1模型的预测值往往偏大，为了解决这一问题，人们将预测结果人为地乘上一个07085的经验修正系数。郭大兵19提出另一种处理办法，即对PS曲线各沉降数据进行多次累加生成，使线性数据演变成非线性数据，再用GML,L模型进行预测。（5）经验公式法经验公式法是已被列入了各种规范规程中的经验方法。它以多年的静载荷试验和工程实践积累的资料为依据，对不同土层在不同的物理力学指标下的桩侧摩阻力和桩端阻力的取值不同，可以参考各种规范。如何利用未达到破

32、坏的试桩资料来确定其极限承载力是一个重要的工程问题。目前采用较多的有双曲线模型、抛物线模型、指数模型及灰色理论在某些工况下对基桩的极限承载力估算及预测20,21。赵春风等人22对常用几种估算未达破坏试桩的单桩极限承载力方法进行了总结、讨论,从理论上证明了麦随基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究12基威克司法作图法的合理性。张文伟等23应用曲线拟合已达到极限承载力的静载荷试验数据,分别对对数曲线法、双曲线法、指数曲线法、灰色理论法等预测方法进行比较分析,结果表明双曲线法和指数法的精度主要取决于QS曲线的塑性区域大小及该区域内数据的多少；对数曲线法应用有局限，精度较低。从众多基桩静载荷试验的资料

33、来看，基桩的破坏具有突变性，在上级荷载作用下沉降量尚小，但在下级荷载作用下可能突然发生破坏的工程实例比比皆是，因此若采用常用的预测及估算模型会使预测结果失真。由于突变理论起源于光滑映射的WHITNEY奇异性理论和动力学系统的POINCAREANDRONOV分叉理论，突变理论是研究不连续现象的一个数学分支。桩的破坏属于突变理论的范畴，可采用突变理论进行桩的极限承载力判定及预测，但目前采用突变理论研究基桩极限承载力的较少。崔树琴等人24采用突变理论对基桩的承载力进行了研究,王新泉等25将尖点突变理论应用于基桩极限承载力判定及预测中，建立了基桩极限承载力判定及预测的尖点突变模型，提出了根据尖点突变理

34、论进行基桩极限承载力判定及预测的4类判定方法。由于宁波市建筑桩基设计与施工细则2001给出的宁波市区各土层桩的极限侧阻力标准值与极限端阻阻力标准值不是在现有的宁波市大量岩土工程勘察数据的统计基础上得出的，尚不完善。宁波现有桩基静载试验结果也表明，载荷试验桩基承载力往往大于依据各土层桩基极限侧阻和端阻力理论经验公式计算结果，因此有必要对宁波市区各土层桩的极限侧阻力标准值与极限端阻阻力标准值在现勘察资料的基础上进行修正，并建立对载荷试验承载力值及理论经验公式计算值之间建立其对应关系，提出相关修正系数，为宁波市桩基设计规范的修正提供一定的数据依据，具有重要的意义和工程实用价值。13本文研究目标从现有

35、大量勘察资料来看，基于宁波市区各土层桩的极限侧阻力和端阻力标准值的承载力经验计算值远小于载荷试验结果。在没有载荷试验结果条件下，这就给设计人员在桩基承载力取值时带来了判定困难，往往使得设计结果偏于保守，造成了一定的浪费。为此，本文首先在宁波市现有勘察资料基础上，对宁波市区各土层桩的极限侧阻力和端阻力标准值进行统计、修正极限侧阻力和端阻力标准值；其次，按不同桩型、不同桩径及桩长分别进行统计，获得按经验公式计算的承载力值与载荷试验获得的承载力值进行比较，提出相应桩型、桩径及桩长条件下载荷试验承载力值与理论计算承载力值之间的修正系数，为宁波市桩基承载力的合理计算和设计提供参考依据。最后，讨论极限侧阻

36、和端阻标准值对计算承载力与载荷试验承载力差异的影响及重要程度。132宁波地区桩基承载力特征值统计分析21宁波地区各桩型、桩径及桩长的统计从现有大量勘察资料来看，基于宁波市区各土层桩的极限侧阻力和端阻力标准值的承载力经验计算值远小于载荷试验结果。在没有载荷试验结果条件下，这就给设计人员在桩基承载力取值时带来了判定困难，往往使得设计结果偏于保守，造成了一定的浪费。为此，本文首先在宁波市现有勘察资料基础上，对宁波市区各土层桩的极限侧阻力和端阻力标准值进行统计、修正极限侧阻力和端阻力标准值。其次，按不同桩型、不同桩径和不同桩长分别进行统计，获得按经验公式计算的承载力值与载荷试验获得的承载力值进行比较，

37、提出相应桩型、桩径、入土深度条件下载荷试验承载力值与理论计算承载力值之间的修正系数，为宁波市桩基承载力的合理计算和设计提供参考依据。最后，讨论极限侧阻和端阻标准值对计算承载力与载荷试验承载力差异的影响及重要程度。211江东区各桩统计结果江东区桩型大致可分为预应力管桩、钻孔灌注桩和沉管灌注桩三大类，下面分别又对各种桩型按其桩径和桩长的差异进行了详细地划分和统计，具体结果如下表表21预应力管桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L3030L3535L4040L45L45D40065659615825400D500434910083157D5003037101表22钻孔灌注桩数量统计结果表（根

38、）桩长（M）桩径（MM）L3535L4545L5555L65L65D5501111000550D6501726731823650D70008213040D70002478428基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究14表23沉管灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L2020L30L30D426394539D5006110212海曙区各桩统计结果海曙区桩型大致可分为预应力管桩、钻孔灌注桩和沉管灌注桩三大类，下面分别又对各种桩型按其桩径和桩长的差异进行了详细地划分和统计，具体结果如下表表24预应力管桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径MML3030L3535L4040L45L45D40

39、019233030400D500196372418D500543417表25钻孔灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径MML4040L5050L60L60D6007153219600D750452711D75013046表26沉管灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径MML3030L3535L40L40D42651200D50024225213江北区各桩统计结果江北区桩型大致可分为预应力管桩、钻孔灌注桩和沉管灌注桩三大类，下面分别又对各种桩型按15其桩径和桩长的差异进行了详细地划分和统计，具体结果如下表表27预应力管桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L3030L3535L4040

40、L45L45D45089911505011450D5001111092190105D5001462553表28钻孔灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L4040L4545L5555L60L60D50069000500D6002410653684D6006133363表29沉管灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L2020L30L30D3775120D4261811065D5006725214东部新城各桩统计结果东部新城的桩型大致可分为预应力管桩、钻孔灌注桩两大类，下面分别又对各种桩型按其桩径和桩长的差异进行了详细地划分和统计，具体结果如下表表210预应力管桩数量统计结果

41、表（根）桩长（M）桩径（MM）L4444L4646L5050L55L55D4003314300400D500304937基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究16D5006351115表211钻孔灌注桩数量统计结果表（根）桩长（M）桩径（MM）L5555L65L65D65019114650D70052117700D80013251D800021722宁波地区单桩极限承载力GM1,1灰色模型预测由于对宁波地区各桩数据采集中，其极限承载力不能由试桩加载到极限荷载获得，且各地区土的差异性较大。因此，采集到的数据中一部分是已知的,另一部分是未知的，且系统内各因素间具有不确定的关系。因此对于用等时距观测

42、到的反应预测对象特征的一系列数量值可以构造灰色预测模型，用来预测未来某一时刻的特征量，或达到某一特征量的时间。由此得出，对于用等时距观测到的各桩的荷载与沉降数据，在运用灰色系统理论条件下,建立预测基桩极限承载力和桩顶沉降的非等步长GM1,1模型,从而得到的单桩桩顶沉降预测值具有较高的精确度。静荷载试验的PS曲线多为单调递增，呈现出由渐变到突变的发展过程，这种沉降变形适用于灰色GM1,1模型。本文以完整的静荷载曲线为基础，取前几级沉降为原始数据，对PS曲线进行拟和、预测，并用实际的曲线检验预测曲线。静荷载试验将土体与桩的相互影响及作用因素的结果转化为一个定量的指标沉降值，而其中的相互作用及影响因

43、素的结果到底多大，却不是十分清楚。GM1,1模型表面上是单因素分析，而实际上是全因素分析，只是这些因素表现为一个综合的指标。对于桩土这一受多因素共同影响的系统，在不十分清楚有多少影响因子及各相关影响因子的作用具体多大时，将各因素的共同作用结果作为一个总的影响因子考虑是合理的。221灰色预测理论灰色预测法是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相同和差异程度，进行关联分析，并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律，然后建立相应的微分方程模型，来预测事物未来发展趋势的状况。其用等时距观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型，预测未来某一时

44、刻的特征量，或达到某一特征量的时间27。17在建立灰色预测模型之前，需要先对原始的时间序列进行数据处理，经过数据处理后的时间序列即称为生成列。灰色系统常用的数据处理方式有累加和累减两种。累加是将原始序列通过累加得到生成列。累加的规则是将原始数据的序列的第一个数据作为生成列的第一个数据,将原始数据序列的第二个数据加到生成序列的第一个数据上,其和作为生成的第二个数据,将原始数据序列的第三个数据加到生成序列的第二个数据上,其和作为生成列的第三个数据,按如此规则进行下去,便可得到生成列,记原始时间序列为0000,XXXXN1、2、（21）上标0表示原始时间序列,记生成列为1111,XXXXN1、2、（

45、22）101011,KIXKXIXKXK（23）上标1表示一次累加,同理,可作M次累加11KMMIXKXI（24）对于非负数据,累加次数越多,则随机性弱化越多,当累加次数足够大后,可认为时间序列已由随机序列变为非随机序列了,一般随机序列的多次累加序列,大多可用指数曲线逼近。累减即将原始序列前后两个数据相减,所得数据序列为累减生成序列,累减是累加的逆运算,累减可将累加生成列还原为非生成列,在建模中获得增量信息。一次累减公式为1001XKXKXK（25）1关联系数设00001,2,XKXXXN，NXXXKX0000,2,126则关联系数定义为KXKXKXKXKXKXKXKXK00000000MAX

46、MAXMAXMAXMINMIN27式中00XKXK为第K个点0X与0X的绝对误差；KXKX00MINMIN为两级最小差；KXKX00MAXMAX为两级最大差；称为分辨率，030D4261041571301441851391371422241641591641331561861691601592011791881671760991211052000871232381331231482661141442121081711261211241651481311091161191241271101141131171151111101581681121162451461071141391501491281

47、98160133146118133131110125133110109102107108139139190226153236156274168149133150173170137134133137125140143225335149151121172119106191130131135188250213174162202D500131127165159112131177120135115153157136205122122115（2）江北区提高系数K统计结果表表24预应力管桩承载力特征值提高系数KK值桩长M桩径（MM）L303040基于静载试验的宁波市桩基承载力修正研究48D426113111

48、123115113176116147111119116119155114111115113176116147111119116119131114111125135121131114119130122131112131119112120123114128114120121114116118129124120D500106104139139111124134120127135128134138143147133137135137123107114113116114114110112127115110115111（4）东部新城提高系数K统计结果表表210预应力管桩承载力特征值提高系数K表211钻孔灌注桩承载力特征值提高系数KK值桩长M桩径（MM）L3535L4545L5555L65L65D650109114124120158232118134143116142113117107123109142160104124122125124124125109110131128119121120121142650D700166163116127150130130147138115107164180117119113115122115179115116132125122152149167167112119119117120111120112116119131130112135K值桩长M桩径MML44