幾種樁身內(nèi)力測試方法的比較

DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2010.20.127

·94·第36卷第20期36No.20西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.　　　　　　　　　　山　　2010年7月Jul.　2010SHANXI　ARCHITECTURE

文章編號:1009-6825(2010)20-0094-02

幾種樁身內(nèi)力測試方法的比較

孫慶安　湛川　張磊

摘　要:根據(jù)鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)特點以及進行抗壓試驗的意義,介紹了幾種常用的內(nèi)力測試方法,對各種方法的優(yōu)缺點以及適用范圍作了分析,以實現(xiàn)對樁身的應(yīng)變測試及分析工作,從而達到優(yōu)化設(shè)計的目的。

關(guān)鍵詞:灌注樁,樁基內(nèi)力測試,鋼筋計,滑動測微計,光柵傳感器

中圖分類號:TU473.16文獻標識碼:A

0　引言

鉆孔灌注樁有承載力大、施工噪聲低、對相鄰建筑影響小、施

工安全性好等諸多優(yōu)點,但質(zhì)量控制直觀性差,施工工藝較為復

雜,水下混凝土施工要求嚴格,易出現(xiàn)孔底沉渣、夾泥、縮頸、離析

等缺陷。因此工程上對樁主要性能監(jiān)測的要求較高。點漂移無法修正。與傳統(tǒng)的多點伸長計比較,具測點多、精度高的優(yōu)勢,并且填補了多點伸長計不適用于爆破開挖區(qū)測試的缺陷。提供靜力試樁所需的摩阻力、端阻力等參數(shù),各級荷載下摩阻力隨不同深度變化的連續(xù)分布曲線,摩阻力與端阻力隨荷載變化的增長曲線。全面評估混凝土質(zhì)量、確定等級,計算樁身平均

彈性模量及其隨荷載水平的變化規(guī)律。

該方法也存在以下不足:實測應(yīng)變值不能直接用于摩阻力和

端阻力的計算,必須對其進行平滑處理,增加了人為因素。1　鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)特點及力學分析,灌注樁抗壓試驗目的

樁的力學分析主要包括樁基極限承載力、Q—s曲線、軸力、

側(cè)阻應(yīng)力和端阻應(yīng)力的力學分析,以及樁身缺陷的力學反演分析

等。試驗目的是通過對試樁樁身應(yīng)變測試及分析工作,以便確定

垂直靜載條件下,各級荷載時摩阻力沿樁身分布曲線以及各級荷

載下總摩阻力和端阻力的比值,并評價樁身質(zhì)量。具體來講,進

行鉆孔灌注樁的抗壓試驗有以下幾個方面的工程意義:

1)為設(shè)計提供合理的單樁承載能力,《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)

范》規(guī)定,“單樁的豎向承載力宜通過現(xiàn)場靜載荷試驗確定,在統(tǒng)

一條件下樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1%,并不少于3根”。2)檢驗

施工工藝是否能夠滿足工程要求。3)反分析樁與地基相互作用

條件下的地基承載力。4)反分析樁的工程質(zhì)量。2.3　光柵傳感器法光柵傳感器法不僅具有光纖監(jiān)測的一般優(yōu)點,它還有以下主要特點:1)技術(shù)成熟、可靠性高。2)光纖光柵應(yīng)變傳感器在幾百個微應(yīng)變范圍內(nèi)反復拉壓,經(jīng)過2000萬次疲勞試驗,零偏值僅變化三四個微應(yīng)變。3)實踐中光纖光柵傳感器可在0.5MPa水壓中正常工作3個月以上,理論上的適用范圍更廣。4)光纖光柵傳感器的引出光纜可以選用具有優(yōu)異機械性能的全介質(zhì)自承式光纜或鎧裝光纜。FBG傳感器在傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢,主要包括:1)可靠性好、抗干擾能力強。由于光纖光柵對被測信息

用波長編碼,不受光源功率波動和光纖彎曲等因素引起的系統(tǒng)損

耗的影響。2)測量精度高。精確的透射和反射特征(小誤差)使

其更加準確的反映了應(yīng)力和溫度的變化。3)單路光纖上可以制

作多個光柵的能力,可以對大型工程進行分布式測量,其測量點

多,測量范圍大。4)傳感頭結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小,適于各種應(yīng)用場

合,尤其適合于埋入材料內(nèi)部構(gòu)成所謂的智能材料或結(jié)構(gòu)。5)抗

電磁干擾、抗腐蝕、能于惡劣的化學環(huán)境下工作。6)測量精度高

且具有準確的測點空間定位能力。7)系統(tǒng)安裝及長期使用過程

中無需定標。

由于體積很小,對樁身的實際應(yīng)力分布沒有影響,既可以對

試樁進行監(jiān)測,也可以對承載樁進行監(jiān)測。當前,光纖光柵傳感

器被普遍認為是實現(xiàn)“光纖靈巧結(jié)構(gòu)”“光纖機敏材料”的理想器

件。由于光柵外面有鎧裝設(shè)備,它適合在現(xiàn)澆混凝土中應(yīng)用。由

此看出,用光柵傳感器測量得到的結(jié)果規(guī)律性很好,傳感器在強

沖擊等惡劣環(huán)境下仍然能夠正常工作。用光柵傳感器測量的費

用與要求的精度有直接的關(guān)系,理論上它可以精確測量出任意截

面的應(yīng)力分布,要達到與滑動測微計相同的精度,大約3萬元/10m。2　常用的測量方法2.1　鋼筋計法目前我國對樁身的應(yīng)力應(yīng)變檢測一般采用鋼筋計。鋼筋計根據(jù)地層結(jié)構(gòu)埋設(shè)于樁身主筋上,監(jiān)測樁身某一截面和樁底的應(yīng)力應(yīng)變。這種測試方法其優(yōu)點是原理簡單,測試元件易于安裝,成本相對較低,在我國得到了普遍的應(yīng)用。但同時具有以下缺點:1)探頭和介質(zhì)之間無法做到理想匹配,電測元件易產(chǎn)生零點漂移,實測結(jié)果與實際結(jié)果誤差較大;2)鋼筋計靠焊接依附于樁身與樁底,同時信號線的埋設(shè)以及成樁等過程都將直接影響鋼筋計的成活率,對測試結(jié)果的可靠性和精度直接造成影響。2.2　滑動測微計法滑動測微計法是一種新的樁身應(yīng)力應(yīng)變測試方法。采用滑動測微計進行靜載試樁內(nèi)力監(jiān)測,其測試精度及連續(xù)性將大大優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋計。相對于傳統(tǒng)試樁中的鋼筋計等點法固定式儀器及多點伸長計而言,滑動測微計具有如下優(yōu)點:連續(xù)地測定整個樁身軸線上所有各點軸線方向各級荷載下的應(yīng)變,任何部位微小

變形都反映在測值中。傳統(tǒng)方法(如鋼筋計)只能測定點的應(yīng)變,

兩點之間的變形只能推斷。簡單可靠,能有效地修正零點漂移,

特別適用于長期觀測。傳統(tǒng)鋼筋計方法測點有限、成活率低、零

收稿日期:2010-03-173　結(jié)語1)鋼筋計這種方法的主要缺點在于其傳感器的成活率低,誤差大。2)滑動測微計法的優(yōu)點是:連續(xù)測量、精度較高、可長期觀

作者簡介:孫慶安(1975-),男,工程師,華電天津南疆熱電廠籌備處,天津　300450

湛　川(1981-),男,工程師,北京國電華北電力工程有限公司,北京　100120

張　磊(1979-),男,碩士,工程師,北京國電華北電力工程有限公司,北京　100120

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