1、1阳明滩大桥试桩静载荷试验及摩阻力计算方法摘要:本文介绍了阳明滩大桥大吨位锚桩反力梁单桩竖向抗压静载荷试验,阐述了大直径摩擦桩摩阻力及端阻力计算方法，为指导设计提供重要参数。 关键词:阳明滩大桥；大吨位静载荷试验；摩阻力计算方法 Abstract: This paper introduces the Yangmingtan Bridge of large tonnage anchor pile beam pile vertical compressive static load test, the large diameter friction pile friction and tip re
2、sistance calculation method, provides important parameters for guiding design. Keywords: Yangmingtan Bridge; static load test; calculation method of friction resistance 中图分类号：TU74 哈尔滨市三环路西线跨松花江大桥是群力新区跨越松花江连接市政府三环路西线的重要通道。大桥为自锚式双塔悬索桥，全长约 7 公里，大致为南北走向，桥型美观大方，气势宏伟庄重，给哈尔滨市容又增添了一道亮丽的风景。受哈尔滨市越江大桥工程建设指挥部的委
3、托对该工程南北引桥试验桩做静载荷试验，为优化设计及施工提供可靠依据，并保证桥梁设计的经济性与安全性。2010 年 2 月指挥部召开会议研究决定施工前在南、北两岸引桥位置分别做 2 组试验桩，以此确定单桩竖向极2限承载力和桩侧各土层摩阻力标准值、桩端应力容许值。 试桩和锚桩于 2010 年 2 月 7 日至 2 月 25 日浇注完成。现场试验工作于 2010 年 3 月 19 日至 3 月 29 日进行。试桩均采用旋挖钻成孔、泥浆护壁、导管潜水灌注混凝土桩工艺施工，混凝土标号为 C30。在南岸引桥同一试验地点选择 2 组试桩，编号为南 1#桩：直径为 1.2m，桩长为40m；南 2#桩：直径为
4、1.0m，桩长为 50m；锚桩（6 根）：直径均为2.0m，桩长均为 50m；基准桩为钢管桩：直径为 0.5m，桩长为 3m。在北岸引桥同一试验地点选择 2 组试桩，编号为北 1#桩：直径为 1.2m，桩长为 38m；北 2#桩：直径为 1.2m，桩长为 45m；锚桩（6 根）：直径均为2.0m，桩长均为 45m；基准桩为钢管桩：直径为 0.5m，桩长为 3m。 单桩竖向抗压静载荷试验: 试验采用慢速维持荷载法进行，根据实测数据绘制荷载-沉降 Q-S 曲线及沉降-时间对数 s-lgt 曲线，根据规范加以分析得出以下结果： 南 1#试桩最大荷载加至 20000kN，位移沉降为 48.96mm,单
5、桩竖向抗压极限承载力为 19000kN，对应的沉降量为 35.73mm，其特征值为9500kN； 南 2#试桩最大荷载加至 21000kN，位移沉降为 50.30mm 单桩竖向抗压极限承载力为 20000kN，对应的沉降量为 39.91mm，其特征值为10000kN； 北 1#试桩最大荷载加至 30000kN，位移沉降为 59.73mm 单桩竖向抗压极限承载力为 28000kN，对应的沉降量为 35.91mm，其特征值为14000kN； 3北 2#试桩最大荷载加至 37000kN，位移沉降为 48.38mm 单桩竖向抗压极限承载力为 35500kN，对应的沉降量为 38.27mm，其特征值为1
6、7750kN。 桩侧摩阻力及桩端阻力计算方法： 本次试验采用 284 个应变计及 16 个土压力盒，通过 1 个混凝土应变采集仪及 2 个土压力盒采集仪读取数据。试验桩属于摩擦桩，主要靠桩侧摩阻力来承担轴向荷载，因此实测桩侧的摩阻力的分布规律是十分重要的。本次试验采用 JMZX-2240 便携式巡检仪及 JMZX-300X 综合测试仪，实测在各级荷载作用下各土层的混凝土应变计的钢弦的频率，再根据各应变计的标定曲线求得混凝土压应变。应变计的标定曲线为： 其中：- 时刻的微应变；-零压输出频率；- 时刻的频率。再根据混凝土的压应变，计算该桩身截面的混凝土轴向压力，自上而下根据各桩段的静力平衡，求得
7、桩侧各土层的摩阻力。同理，实测在各级荷载作用下桩尖的压力盒的钢弦频率，求得相应的桩端力。 注意，在数据整理过程中，应剔除可疑数据，即应将零漂大及变化无规律的测点删除。利用同一测试断面的剔除可疑数据的测点的平均应变，求出该断面有效测点的应力平均值，再计算该断面的实测轴向压力。按上述方法计算各级荷载下，各土层的侧摩阻力及桩端反力，计算过程如下： 1.混凝土内力： 其中，桩身检测断面顺序号，1，2，3， n，并自桩顶以下自小到大排列；桩身第断面处混凝土内力(kN)；桩4身第断面处混凝土应力(kN/cm2)；桩身第断面处混凝土面积(cm2)。 2.钢筋应力： 其中，桩身第断面处钢筋应力(kN/cm2)
8、； 混凝土与钢筋弹性模量之比。 3.钢筋内力： 其中，桩身第断面处钢筋内力(kN)；桩身第断面处钢筋应力(kN/cm2)；桩身第断面处钢筋面积(cm2)。 4.桩身第断面处断面轴力： 5.根据计算的轴力结果，给出各级试验荷载作用下轴向力汇总表。 6.由桩顶向下，根据各桩段的静力平衡，计算各级荷载作用下桩侧各土层的实测摩阻应力：其中，桩身第断面与断面间侧摩阻应力(kN/cm2)；桩身周长(m)；第断面与断面之间的桩长(m)。 7.根据各级试验荷载作用下的土压力盒的实测的钢弦频率，求得该级荷载下的桩端反力，进而求得桩端的单位面积上的阻力： 其中，桩端单位面积的端阻力(kN/cm2)；桩端的轴向力(
9、kN)；桩端面积(m2)。同时，根据平衡法，利用实测的轴力推求各级荷载下的桩端反力，并与压力盒实测的桩端反力进行比较，以校核测试结果的准确性。 试验发现当在某级荷载作用下某单元土层按上述方法推求的摩阻力增长到最大值不再增长时即为该土层的极限摩擦阻力，进而为设计提供各土层的实测摩阻力极限值数据，用以优化设计方案。 经过各位相关工作人员的共同努力本次试验取得了理想、成功的结果，也是一次宝贵的大吨位基桩破坏性试验，试验过程受到监理和指挥部的全程监督。综合南北两岸共 4 根试桩试验结果（极限侧摩阻应力实测值）分析，把测试到的实测值进行统计后与规范规定的范围进行了比5对，在接近于沉降量 15mm 的实测
10、值离散性较小，相关规范也没有明确规定如何把实测值变为标准值计算模式，因此我们根据多年来对桥桩静荷载试验积累的测试数据并参照规范内容给出的范围值和接近于规范的实测值进行统计分析，认为 15mm 的桩基沉降量对应的实测值是较合理的，报告中给出的建议值是安全可靠的，大于规范上限的取规范上限值，小于规范上限的取实测值。试验结果与取值经过反复分析、论证，也得到专家和领导认可。 参考文献: 1 建筑基桩检测技术规范，JGJ106-2003. 2 公路桥涵地基与基础设计规范，JTG D63-2007. 3 建筑桩基技术规范，JGJ 94-2008. 4 祝龙根等.地基基础测试新技术.机械工业出版社. 5 周东泉.基桩检测技术.中国建筑工业出版社. 6 夏才初等.地下工程测试理论与监测技术.同济大学出版社. 作者简介：朴永军，男，2003 年本科于哈尔滨工业大学土木工程学院，获得工学学士学位；2007 年至今从事工程质检工作；2010 年于中国地震局工程力学研究所攻读硕士学位。
