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第六课:静载荷试验实践问题,优缺点与制约因素

2024-05-14 14:44发布

本文拆分至“第二册 第9章静载荷试验 9.6实践问题的考虑和研究,9.7优点,缺点和制约因素”


在第五课中,我们讲了静载荷试验中载荷传输的评估,这节课,我们主要讲了静荷载试验的基本测试方法和数据解读方法,并分析了其在实践中的问题与优缺点,希望能为大家正确认识静荷载试验提供帮助。

实践问题的考虑和研究

静载荷试验是确定标准岩土阻力或水平变形最可靠也是最昂贵的方法。考虑到在设计阶段或施工阶段中的成本问题,并且时间可能延迟,有时可以避免使用静载荷实验。虽然执行静载荷试验受经济因素的制约,但成本不是决定性因素。轴向试验或位移形状与水平载荷试验中的荷载转移信息由熟悉仪器的专家执行并评估,上述专业人员应当参与静载荷试验程序的制定和施工。

在设计阶段或施工阶段,项目通常在晚期进行静载荷试验时会延迟。在设计阶段,通过在项目早期确定是否应执行静载荷试验,可以缩短延迟时间。在施工阶段,通过明确要执行的静载荷试验的次数和场地位置,以及工程师审查结果所需的时间,可以最大程度地减少延迟。此外,应规定静载荷试验必须在桩长度确定时或开始入桩之前进行。可以给设计和施工的工程师提供项目初期的测试结果,以提高施工效率。同时承包商也应了解试验要求和分析持续时间,并可以相应地安排项目。

Fellenius(1984)的报告中提到了静载荷试验,其初始的试验使用荷重传感器和千斤顶确定载荷。在该试验中,由荷重传感器确定的载荷超过了千斤顶压力计的载荷,并且测试的精度有问题。在更换测力传感器并重新校准千斤顶和荷重传感器之后,进行第二次荷载试验。第二次试验中千斤顶和荷重传感器的荷载比较如图1所示。从千斤顶压力表确定的荷载,超过由荷重传感器确定的荷载的10%至20%,并且低估了5%的荷载。当荷重传感器和千斤顶压力读数不一致时,应确定差异的来源,如有需要,重新进行荷载试验。

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图1 桩头荷重传感器和压力传感器的变化(Fellenius 1984后)

应选择合适的荷重传感器和千斤顶以减少施加载荷的测量误差。Geokon(2013)指出,如果荷重传感器和液压千斤顶活塞的直径不相等,荷重传感器通常会出现误差。承重板的厚度可能会再一次产生载荷误差,特别是当板厚度不够且不能减小弯曲时。在Geokon的研究中,使用三个千斤顶活塞尺寸,同时保持内径尺寸为4英寸,直径尺寸为5-3 / 4英寸的荷重传感器不变,其最大荷载为300千磅。此外,将电阻应变片粘到荷重传感器的中间外周,Sellers(2015)。千斤顶A的内径尺寸为2英寸,外径尺寸为4英寸,千斤顶B的内径尺寸为4英寸,外径尺寸为5-3 / 4英寸,千斤顶C的内径尺寸为6英寸,外径尺寸为8英寸。图2总结了千斤顶和承重板对不同尺寸的荷重传感器尺寸的反应。

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图2 荷重传感器对千斤顶和承重板的反应(Geokon 2013后)



优点,缺点和制约因素

静载荷测试的优点包括:

01 静载荷试验设计合理。通过静载荷试验确定的地质材料的阻力比静态分析和动态公式估计的阻力数值更可靠。

02 由于改进了桩土形状,在试验中可以允许减小桩长或者增加桩荷载,其中任一项都可以节约地基成本。

03 随着桩土形状的改进,可以在确定的标准阻力上使用阻力系数更高的标准阻力。当进行静载荷试验时,推荐使用0.75和0.80之间的阻力系数,相比之下,当使用Modified Gates动力学公式时,阻力系数为0.40。因此也可以节约成本。

04 由载荷试验确定的标准阻力,可以在计划的桩穿透深度处充分支撑荷载。

静载荷试验的缺点包括:

01 载荷测试成本、设置试验和执行试验所需的时间,以及记录完整结果解释分析所需的时间(特别是使用载荷传输数据的测试)。

02 对水平应力或桩损坏程度(如果有的话)的信息较少。

03 静载荷试验结果也可能在极度复杂的土壤条件下产生误导。因此,当参考单个测试桩的结果时,应考虑场地的尺寸大小和变化。

局限性:静载荷试验结果无法解释固结和沉降土壤中的长期沉降,或不能充分表示桩群的作用。