預(yù)制方樁抗壓抗拔性狀對比分析

宋仁乾

摘要：通過6根方樁的抗壓抗拔現(xiàn)場試驗研究了預(yù)制方樁抗壓和抗拔的受力性狀。3根抗壓樁在最大荷載1800kN作用下樁頂位移約為16mm，3根抗拔樁最大荷載600kN作用下樁頂位移約為10mm。通過對比抗壓方樁和抗拔方樁的荷載位移曲線可以發(fā)現(xiàn)抗壓樁的樁頂剛度明顯的大于抗拔樁頂剛度，在相同的樁頂荷載作用下，抗壓樁的樁頂沉降明顯小于抗拔樁的樁頂沉降量，另外可以發(fā)現(xiàn)隨著荷載的增加，抗壓樁和抗拔樁在相同荷載下的位移差逐漸增加。

關(guān)鍵詞：預(yù)制方樁抗壓樁抗拔樁靜載試驗

作為一種傳統(tǒng)的樁基形式，預(yù)制方樁在我國建筑基礎(chǔ)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。相對于鉆孔灌注樁而言其施工周期短，成樁質(zhì)量有較好的保證，而相對于預(yù)應(yīng)力管樁而言其能承受很大的上拔力和水平力，因此又可以兼作為抗拔樁和水平樁使用。因此已經(jīng)發(fā)展成為一種重要的基礎(chǔ)形式[1]。

目前國內(nèi)外很多學(xué)者對預(yù)制方樁的性能進(jìn)行了研究，張忠苗等[2]通過現(xiàn)場試驗研究了預(yù)應(yīng)力方管樁和方樁受力性狀的不同。聶影等[3]通過有限元研究了嵌巖的方樁的豎向承載力。吳水根等[4]分析了預(yù)制抗拔方樁的優(yōu)越性。龔沛[5]研究了預(yù)應(yīng)力空心方樁的應(yīng)用情況。但目前對預(yù)制方樁抗壓抗拔性狀對比方面的研究很少，本文通過6根樁的現(xiàn)場試驗，研究了預(yù)制方樁抗壓抗拔性狀的不同，分析了抗壓抗拔樁的受力機(jī)理，為方樁的設(shè)計提供了依據(jù)。

2 工程概況

浙江某工程主樓為3層的鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)計采用預(yù)制方樁，樁長37.4m～39.0m，樁徑為400mm×400mm，樁身采用C40砼，持力層為粉砂層,入持力層深度大于1.2m。本實驗共選取了3根抗壓樁和3根抗拔樁進(jìn)行靜載荷試驗，試驗采用堆載-反力架裝置，并用慢速維持荷載法進(jìn)行試驗。6根試樁的參數(shù)如表1所示。

表1 試樁參數(shù)表

3 試驗結(jié)果分析

通過三根抗壓樁的靜荷載試驗，得到了其樁頂?shù)暮奢d位移曲線，如圖2所示。

從圖2可以看出，三根試樁的荷載位移曲線有很好的一致性，隨著樁頂荷載的增加，樁頂沉降逐漸增加，當(dāng)加載到最大荷載1800kN時，樁頂累計沉降在16mm左右，樁的豎向抗壓極限承載力不小于1800kN。當(dāng)樁頂完全卸載后，樁頂?shù)臍堄喑两盗繛?1mm左右。

圖2 抗壓樁樁頂荷載位移曲線

從圖3可以看出，三根抗拔試樁的荷載位移曲線雖有一定的差異，但基本的趨勢是一致的，隨著樁頂荷載的增加，樁頂上拔量逐漸增加，J12號樁當(dāng)加載到最大荷載860kN時，樁頂累計上拔量在14mm左右，當(dāng)樁頂完全卸載后，樁頂?shù)臍堄嗌习瘟繛?mm左右。J26和J28號樁當(dāng)加載到最大荷載600kN時，樁頂累計上拔量為12mm左右，當(dāng)樁頂完全卸載后，樁頂殘余上拔量為6mm左右。

本文選取了典型了抗壓抗拔樁進(jìn)行了對比分析，如圖4所示，抗壓樁的剛度明顯的大于抗拔樁頂剛度，在相同的樁頂荷載作用下，抗壓樁的樁頂沉降明顯小于抗拔樁的樁頂沉降量，由于加載初期僅有側(cè)摩阻力提供抵抗力，因此可以說明相同位移條件下，抗壓樁的側(cè)摩阻力大于抗拔樁的側(cè)摩阻力，可能的原因是由于樁的泊松效應(yīng)，導(dǎo)致抗拔樁側(cè)阻的降低。另外，可以看出，隨著荷載的增加，抗壓樁和抗拔樁在相同荷載下的位移差逐漸增加，主要是由于抗壓樁端阻的發(fā)揮限制了樁的位移。因此在抗拔方樁設(shè)計過程中應(yīng)考慮到側(cè)阻的降低，采用折減的側(cè)阻來計算樁的抗拔承載力和變形。

圖3 抗拔樁樁頂荷載位移曲線 圖4 抗壓抗拔樁樁頂荷載位移曲線對比

4 結(jié)論

本文通過6根方樁的抗壓抗拔現(xiàn)場試驗研究了預(yù)制方樁抗壓和抗拔的受力性狀，同時對比分析了抗壓方樁和抗拔方樁受力性狀的不同，得到了以下主要結(jié)論：

（1）3根抗壓樁在最大荷載1800kN作用下樁頂位移約為16mm，3根抗拔樁最大荷載600kN作用下樁頂位移約為10mm。

（2）抗壓樁的剛度明顯的大于抗拔樁頂剛度，在相同的樁頂荷載作用下，抗壓樁的樁頂沉降明顯小于抗拔樁的樁頂沉降量。

（3）隨著荷載的增加，抗壓樁和抗拔樁在相同荷載下的位移差逐漸增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張忠苗，喻君，張廣興，王立忠. PHC管樁和預(yù)制方樁受力性狀試驗對比分析[J] 巖土力學(xué)，2008, 29(11), 3059-3065.

[2] 聶影，傅征耀，扈風(fēng)漢，尹元初等. 嵌巖方樁豎向承載性狀的有限元分析[J] 地下空間與工程學(xué)報，2010, 6(z2), 1597-1601.

[3] 吳水根，康殿丙. 先張預(yù)制抗拔方樁應(yīng)用研究及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J] 結(jié)構(gòu)工程師，2009, 25(2), 124-127.

[4] 龔沛. 預(yù)應(yīng)力空心方樁在實際工程中的應(yīng)用[J] 山西建筑，2010, 36(16), 67-68.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。