自平衡试桩法“自平衡点”位置确定有限元分析
自平衡法桩基检测解析
自平衡法荷载试验抗压极限承载力的确定 ⑴根据实测荷载箱上、下位移计算确定承载力：
⑵Q-S 曲线确定承载力和等效转换曲线。 通过自平衡法检测可获得的向上、向下两条Q-S 曲线 （S+ 和S- 曲线）。对于陡降型Q-s 曲线，取陡降起始 点对应的荷载。对缓变形Q-S 曲线，按位移值确定极限 值，极限侧阻取对应于向上位移S+=40～60mm 对应的 荷载；极限端阻取S-=40～60mm 对应荷载，或大直径 桩的S-=（0.03～0.06）D（D 为桩端直径，大直径桩取 低值，小直径桩取高值）的对应荷载。如果根据位移随 时间的变化特征确定极限承载力，下段桩取S-lgt 曲线 尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取S-lgt 曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。
由高压油泵在地面（平台）向荷载箱充油加载，荷载箱 将力传递到桩身，其上部桩极限侧摩阻力及自重与下部 桩极限侧摩阻力及极限端阻力相平衡来维持加载，从而 获得桩的承载力。这种试验方法的最大特点是在桩基自 身内部寻求反力进行加载，不同于传统方法那样借助于 外部反力加载。
囊式荷载箱安装应用实例图片 /hzx/shili.htm 自平衡法测桩技术资料下载 /hzx/dl.htm 自平衡法技术优劣势分析 /hzx/qa_zph.htm
优点： 堆载反力梁装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单， 适合于不同荷载量试验，及不配筋或少配筋的桩，可对 工程桩进行随机抽样检测。在千斤顶配合下，该装置可 以将力比较均匀缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油 泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控 制。
缺点： 由于开始试验前 ，堆重物的重量由支撑墩传递到地 面，使桩周土受到了一定的影响，有报道称，当荷载大 于20000kN 时，影响深度将达到45m。而且大吨位试验 时，若用袋装砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷 载较大，造成安装时间较长，而且需要进行技术处理， 以防鼓凸倒塌。在广东地区，许多单位使用混凝土预制 块堆重，大大减少了安装时间，但需运输车辆及吊车配 合，试验成本较高；使用水箱配重，试验结束后，由于 要放水，会影响试验场地的整洁。
自平衡试桩法在工程中应用的注意事项及经济性比较
自平衡试桩法在工程中应用的注意事项及经济性比较作者：刘康来源：《建筑建材装饰》2015年第14期摘要：自平衡试桩法与传统的静载试验相比，有着明显的区别，也正是由于这种差异的存在，加之对于部分问题的不同理解，从而在一定程度上限制了自平衡试桩法的使用发展。
但是，两种方法又各有优缺点，作为一种新型的桩基试验方法，自平衡试桩法在我国工程的应用中还存在一些问题需要解决，因此，为了加强人们对自平衡试桩法这种新技术的认识，本文在着重阐述了自平衡试桩法在工程中应用时应注意的关键事项，并与传统的静载试验做了经济性对比，以期能够在进一步完善和推广自平衡试桩法的应用过程中提供参考。
关键词：自平衡试桩法；传统静载试验；注意事项；经济性比较前言现阶段，随着我国经济社会的发展，为了满足人们的需求，高层建筑和桥梁工程建设的规模和数量也日益增加，而随着桩基技术越来越成熟，桩基础的运用也越来越广泛，从而保证了工程的质量，满足了经济发展和人们日常生活的需求。
在工程建设中，桩基础造价一般会占整个工程造价很大一部分，这就要求我们在保证桩基础承载力和工程质量的前提下，尽可能的节约工程造价的成本。
因此，我们有必要进一步的分析自平衡试桩法在应用过程中应当注意的事项，并加强控制，从而保证整个工程的经济性。
1自平衡试桩法与传统静载试验法的比较很长一段时间以来我国的桩基础承载力试验都停留在静载试验法上，其对桩基载荷试验的方法有堆载法和锚桩法。
堆载法中，反力架上的堆重与千斤顶的反力是平衡的，目前，我国堆载法试桩的最大承受力仅为三千吨。
锚桩法是通过反力架将反力传给锚桩千斤顶的反力与锚桩的抗拔力平衡，但其最大的承载力也小于4000吨。
正是由于受到施工场地条件和承载力承受吨位的限制，加之，该法的成本费用高、试验周期长等缺点，限制了传统静载试验法的推广与发展，使得人们长期以来在工程建设中，尽可能的避免做该项试验，多数的工程桩承载力是按照勘测部门试验资料或者设计人员的经验而确定的。
自平衡试桩法“自平衡点”位置确定有限元分析
目前 ， 自平衡 点 ” 置 确 定 的方 法 有规 范 经验 值 法 、 “ 位 相似 模 拟 试验法 、 自平衡 点 改 进计 算 方法 等 ， 些 是 方 法 都是 利 用 经 验统 计 ２ 试桩有限 元模拟分析 这 分 析 得 出 的 均值 ， 无论 如 何 精 确 选 用 ， 都难 与 测 试 的 场 地实 际土 质 ２ １ 计算方 法及假 定 ． 受 力 相 符 ， 自平衡 点“ 位 置也 难 以 精 确确 定 。 算机 数 值 模拟 分 “ 的 计 有 限元 软 件Ａｂ ｑ ｓ ａ ｕ 对于 非 常 复杂 的模 型 和 高度 非 线 性 问题 的 析 方 法 能 考 虑 实际 地 质 条 件 ， 算 出 的摩 阻 力 接近 于 实 际 情 况 ， 计 能 准 确 确定 “自平 衡 点 ” 的位 置 。 本 文 将 以 某 工 程 实 例 对 “自平 衡 点 ” 置 确 定 进 行 有 限 元 分 位 析 。 究 思 路是 先 建 立 自平 衡试 桩 法 有 限元 数 值 模 型 ， 研 然后 用 实 测 数据 验 证 所 建 模 型 的 可 靠 性 和 参 数 取 值 的 可 行 性 ， 此 再 建 立 另 据 桩 长 下 的 有 限元 模 型 ， 确定 “自平衡 点 ” 置 ， 后根 据 传 统静 载 位 最 荷 试 验 数 据 验 证 “自平 衡 点 ” 置 确 定 的 正 确 性 。 位
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工程技术
自平 衡 试 桩 法 “ 自平 衡 点 ＂位 置 确 定 有 限元分 析
杨 雨 厚
（ 广西 交通 科学研 究院 南宁 ５ ０ ０ ） ３ ０ ７
摘 要： 自平 衡试桩 法具有 测试吨位 大， 经济 性好等优越性 ， 对于 当今 大型桥梁结 构物采 用的超长桩基 特别适 用， 因而得 到广泛 应用 。 然 而由于加裁 方式的 不 同，自平衡 试桩 法测试 结果也 广受质疑 ， 中“自平衡 点” 置是 关键影 响因素 ， 其 位 本文通过 工程实例给 出 了“自平衡 点 ” 置 确 定 的 有 限 元 分 析 方 法 ， 供 了一 种 解 决 办 法 。 位 提 关键 词 ： 自平 衡 试 桩 法 自平 衡 点 Ａ ａ ｕ ｂｑ ｓ 中 图分 类 号 ： ４ ７ Ｕ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ３ ９ （ ０ ２０ （） ０ ７ — ２ １ ７ － ７ １２ １ ） ６ｃ一 ０ ６ ０ ６
“自平衡”法试桩方案
“自平衡”法试桩方案自平衡法试桩是地基处理技术中的一种，它是通过在地基中挖掘试桩，并在试桩上施加一定的荷载来改变地基的应力和变形状态，以达到地基稳定的目的。
本文将介绍自平衡法试桩方案的原理、设计、施工及应用等方面。
一、自平衡法试桩的原理自平衡法试桩是通过在地基中挖掘试桩，从而改变地基应力和变形的分布，并使地基系统趋于自平衡状态。
试桩采用自重和预制一定荷载方式作用于地基，达到改善地基的目的。
二、自平衡法试桩的设计1.确定试桩的位置和尺寸：根据工程要求和地基情况，确定试桩的位置和尺寸。
试桩的位置应合理选择，以充分改善地基的力学性能。
试桩的尺寸应根据地基的承载力和变形要求进行确定。
2.确定试桩的材料和施工工艺：试桩的材料应选用强度高、耐久性好的材料，如混凝土、钢筋等。
施工工艺要符合规范要求，保证试桩质量和工期。
3.确定试桩的荷载和变形要求：根据地基的承载力和变形要求，确定试桩的荷载和变形要求。
试桩的荷载应与地基的承载力相匹配，试桩的变形应控制在允许范围内。
三、自平衡法试桩的施工1.试桩的挖掘：按照设计要求，采用机械设备挖掘试桩。
试桩的挖掘要保持垂直度和水平度，确保试桩的质量。
2.试桩的施工：根据设计要求，采用预制和浇筑的方式进行试桩的施工。
试桩的预制要保持准确度和光洁度，试桩的浇筑要控制混凝土的质量和施工工艺。
3.试桩的荷载施加：试桩的荷载应根据设计要求，采用拉力机或荷载施加装置进行施加。
试桩的荷载要逐步增加，以达到设计要求。
四、自平衡法试桩的应用自平衡法试桩适用于各种地基处理工程，特别适用于软弱土层和不稳定地基的处理。
它可以改善地基的承载力和变形性能，提高地基的稳定性和安全性。
总之，自平衡法试桩是一种有效的地基处理技术，它通过改变地基应力和变形的分布，使地基趋于自平衡状态，提高地基的承载力和变形性能。
在实际工程中，应根据具体情况选择合适的自平衡法试桩方案，确保工程的质量和安全。
自平衡法桩基检测方法介绍
⾃平衡法桩基检测⽅法介绍单桩静载荷试验，⽬前常⽤的⽅法为堆载法和锚桩法。
堆载法，是最朴素的⽅法，通常⽤于单桩竖向极限承载⼒1000吨以内的试桩。
另外，如果场地受限，堆载法也不适⽤。
锚桩法，是⽬前常⽤的⽅法，北京的中国尊试桩已加载到5000吨。
⾃平衡法，顾名思义，是由桩体本⾝重量提供反⼒，⽽不借助外⼒的⼀种静载荷试桩⽅法。
通过在桩间预埋压⼒盒，并在此由千⽄顶加载，通过测试上下段桩的承载⼒得到整根桩的承载⼒。
⾃平衡法与传统的堆载法和锚桩法不同，该技术是在施⼯过程中将按桩承载⼒参数要求定型制作的荷载箱置于桩⾝底部，连接施压油管及位移测量装置于桩顶部，待砼养护到标准龄期后，通过顶部⾼压油泵给底部荷载箱施压，得出桩端承载⼒及桩侧总摩阻⼒。
⾃平衡法应是⾸先⽤于交通⾏业。
野外公路桥梁作业受限，⽆法进⾏常规的堆载或锚桩试桩。
另外，桥梁的桩通常承载⼒⼤，⽬前的试桩⽅法⽆法实现。
这两个因素使⾃平衡法试桩在交通⾏业得以应⽤，并颁布了规程。
根据现有可查证的档案记录，⽬前被国内冠之以”⾃平衡法“之名的桩内预埋加载设备进⾏桩基承载特性检测的⽅法，最早于1960年代有以⾊列Afar Vasela公司提出并实施。
根据专利资料，该法被称为”⼀种新的承载⼒测试⽅法“，俗称为“通莫静载法”。
⾃平衡法测桩法是⼀种基于在桩基内部寻求加载反⼒的间接的静载荷试验⽅法。
其主要装置是⼀种特制的荷载箱，它与钢筋笼连接⽽安置于桩⾝下部。
试验时，从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压⼒，箱盖与箱底被推开，从⽽调动桩周⼟的摩阻⼒与端阻⼒，直⾄破坏。
将桩侧⼟摩阻⼒与桩底⼟阻⼒迭加⽽得到单桩抗压承载⼒，其测试原理见图。
⾃平衡测桩法具有许多优点：(a)装置简单，不占⽤场地、不需运⼊数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反⼒架；试验时⼗分安全，⽆污染；(b)利⽤桩的侧阻与端阻互为反⼒，直接测得桩侧阻⼒与端阻⼒；(c)试桩准备⼯作省时省⼒；(d)试验费⽤较省，与传统⽅法相⽐可节省试验费约30％~40％，具体⽐例视桩与地质条件⽽定；(e)试验后试桩仍可作为⼯程桩使⽤，必要时可利⽤输压管对桩底进⾏压⼒灌浆；(f)在⽔上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等情况下，该法更显⽰其优越性。
自平衡试桩法在桩基工程中的应用分析
０ 引 言
１８ ９ ４年 ， 国西 北大 学教 授 Ｏ ｔｒｅｇ研 制成 功 了桩 端加 载 美 ｓ ｂｒ ｅ 试验方 法 （ 即国内所说 的自平衡试桩法 ） 该方法 是将荷 载箱与钢 ，
筋笼焊 接成 一体放 人桩 体 ， 用油 泵 向荷载 箱加 压 ， 上半 部分 桩 载箱的埋设位置 。 使
自平衡试桩法在桩 基工程 中的应用分析
郭 宇 李 均 山 韩 武 娟
摘 要 ： 据 自平衡试桩 法在 钻孔灌注桩 中的实测 经验 ， 根 分析 了 自平衡试桩 法的基本 原理 ， 总结 了荷栽 箱埋设位 置的确
定和试桩具体操 作方法 ， 以期 规 范 自平 衡 试 验 方 法 、 自平衡 试 桩 的 顺 利进 行 提 供 保证 、 进 自平 衡 试 验技 术 的推 广应 用 。 为 促
第３ ８卷 第 １ 期 ２０１２ 年 １月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮⅪ ＡＲＣＨⅡ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． １３８ Ｎｏ． １
Ｊｎ ２ １ ａ． ０ ２・５ ・ ３ 文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ０ —０ ３０ １０ －８ ５ ２ １ ） １０ ５ —２
［ ］ 邓 国专． ６ 型钢 混凝 土结构粘 结滑移 性能 试验研 究与 基本 理 论分析 ［ ． Ｄ］ 西安 ： 西安建筑科技 大学硕 士学位论 文 ，０ ４ ２ ０
Ｓ ｕｄ ｎ ｔ ｈｏ ｉ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆａ ｃ ｒ ｔ ｙ ｏ ｈｅ ｓ ｒｎｇ ｔｃ ｏ ｏ ｙ ｏ ｎ ｈｏ
荷 载箱 中的压力 可用 压力 表测得 ， 荷载 箱 的向 上、 向下位 移 可用位 移传感器测 得。 因此 ， 可根 据读数 绘 出相应 的 “ 向上 的力 与位移 图” “ 及 向下 的力与位 移 图” 根据 向上、 ， 向下 Ｑ —ｓ曲线判
自平衡试桩法
自平衡试桩法基桩竖向承载力检测技术发展现状及展望文章发表于：2010-4-22 9:56:572基桩承载力检测技术发展现状基桩承载力的测试方法有很多，大致可分为四大类：①静载试验（锚桩法、堆载法、锚桩-堆载法）；②高应变法(Case法、CAPWAP C法等)；③自平衡试桩法；④静-动试桩法。
当前，在国内得到广泛应用的是静载试验、自平衡试桩法和高应变法。
2.1静载试验静载试验是一种接近于抗压桩实际工作条件的单桩竖向承载力的试验方法，它通过反力装置采用千斤顶给桩顶施加竖向荷载，加载量一般由并联于千斤顶的精密压力表测量，桩顶沉降量采用大量程百分表或位移传感器量测。
试验结果可获得桩顶Q-s和s-lgt两条基本曲线。
该方法可以确定单桩竖向抗压极限承载力，结合在桩身和桩端预埋的测试元件还可以测定桩侧土分层摩阻力、桩端阻力以及桩身荷载传递规律等。
静载试验按加载反力装置的不同可分为以下3种形式:(1)堆载法：在桩顶堆载平台上堆放重物以提供反力。
国内用该方法检测的单桩竖向极限承载力已达30000kN；(2)锚桩法：由锚桩和反力架共同组成反力装置，通过锚桩的抗拔力提供反力。
可根据加载量的大小确定所需锚桩数量，实际工程中一般都采用4根。
国内用该方法检测的单桩极根承载力小于25000kN；(3)锚桩—堆载法：当锚桩的抗拔承载力不够时，可在反力架上增加配重或采用重力式反力架增加反力。
国内用该方法检测的单桩极根承载力已达40000k N。
2.2高应变法该方法是利用重锤锤击桩顶，使桩——土之间产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶附近的力和加速度传感器接收桩身的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，并参照静-动对比资料，从而判定单桩的极限承载力。
按承载力的判定方法，高应变法又可分为凯司法（CASE法）和实测曲线拟合法（CAPWAP C法）。
目前用该方法能检测的单桩极限承载力达25000kN。
自平衡试桩方法
①因为自平衡试桩方法的条件与桩的实际工作状态不同，桩竖向承载力是由桩身从上向下传递的，静载试验方法与桩的实际工作状态相同，因此其试验结果是准确的，而桩承载力自平衡法是将力由桩端或桩身某个部位向上压使桩身向上移动，所产生的摩擦力是负摩擦力，从单桩抗拔和抗压静载试验中可以得出，抗拔的负摩擦力远小于受压的正摩擦力，大直径人工挖孔桩摩阻力较小，通常设计时不予考虑；②桩承载力自平衡法关键是找到这个“自平衡点”，即荷载箱应放在桩身平衡点处，要找出这个平衡点，需精确计算出压力向上的负摩擦阻力加上桩身上部的重量要与桩端阻力相平衡，这个平衡点在很多大直径人工挖孔嵌岩桩中是找不出来的，比如6m~10m大直径嵌岩桩，把荷载箱放在桩端扩大头位置上，压力向上负摩阻力加上桩身的自重与桩端阻力相比要小得很多，甚至要小几倍，要使其平衡，必须在桩顶进行大量配重或将试验桩延长很多，否则，加到最大试验荷载时，就会将桩身混凝土顶碎甚至将桩身顶出孔外；③桩承载力自平衡法无法检测出＞1.5m直径桩的极限承载力，只能采用小直径桩模拟测试以确定单位面积的摩阻力、端阻力极限值，然后根据扩大头尺寸通过换算确定单桩极限承载力。
2 一点认识根据JGJ106-2003的3.3.7条和GB50007-2002的10.1.8条文，对于大直径嵌岩桩确因设备或场地条件限制无法检测单桩承载力时，可采用“多种方法合理搭配，优势互补”的原则，如采用钻芯法钻取桩端持力层中风化或微风化岩石芯样检验桩端持力层是否满足设计要求，换言之，如果桩端持力层岩石芯样不满足设计要求，那么单桩承载力也就不满足设计要求。
解决的办法是，对于大直径嵌岩桩，单桩承载力很大，用静载试验或高应变法都无能为力时，最好是在成孔之后、灌注混凝土之前用岩基静载试验检验桩端持力层是否满足设计要求，如果桩端持力层岩石不满足设计要求，可将嵌入深度加深或将扩大头尺寸增大。
笔者曾对很多大直径嵌岩桩的持力层用岩基静载试验进行检验，发现不少的工程桩端持力层不满足设计要求，尤其是中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩这种属于软岩、极软岩类型的桩端持力层，其地基承载力有时与设计要求差得较大，有的需要将孔再挖深1m~2m甚至3m~5m才能满足设计要求。
桩承载力自平衡测试技术
桩承载力自平衡测试技术1 总则1.1自平衡试桩法是接近于竖向抗压（拔）桩的实际工作条件的一种试验方法，可确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力和桩周土层的极限侧摩阻力、桩端土极限端阻力。
为使自平衡试桩法的测试做到技术先进、经济合、安全可靠、确保质量，特制定本规程。
1.2自平衡试桩法适用于粘性土、粉土、砂土、岩层中的钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩等，特别适用于传统静载试桩相当困难的水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩等情况。
对直径D≥1.5m试桩检测可采用小直径桩模拟测试以确定单位面积的摩阻力、端阻力极限值，模拟桩的直径不应小于800mm，最后根据实际尺寸通过换算确定单桩极限承载力。
当埋设有桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力。
1.3用于工程桩承载力评价时，在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，工程总桩数在50根以内时不应少于2根，其它条件下不应少于3根。
1.4从成桩到开始试验的间歇时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应小于10d；对于粉土和粘性土，不应少于15d。
1.5试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。
为缩短试桩养护时间，混凝土可适当提高强度等级，或掺入早强剂。
2 测试设备2.1试验加载采用专用的荷载箱，必须经法定检测单位标定。
荷载箱平放于试桩中心；荷载箱位移方向与桩身轴线夹角≤50，荷载箱极限加载能力应大于预估极限承载力的1.2倍。
2.2荷载与位移的量测仪表：采用联于荷载箱的压力表测定油压，根据荷载箱率定曲线换算荷载。
试桩位移一般采用百分表或电子位移计测量。
采用专用装置分别测定向上位移和向下位移。
对于直径很大及有特殊要求的桩型，可对称增加各一组位移测试仪表。
固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素的影响以防止发生竖向变位。
2.3试桩和基准桩之间的中心距离应大于等于3D且不小于2.0m。
2.4荷载箱宜在成孔以后，混凝土浇捣前设置。
桩基承载力自平衡法检测方案
试验桩自平衡法、声波透射法检测方案1 概述1.1 工程概况为了保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，根据国家规范和设计有关文件，对该工程指定的试桩采用静载（自平衡法）进行检测，并对试桩采用声波透射法进行桩身完整性检测。
1.2 试验目的1.确定桩身完整性2.确定单桩竖向抗压极限承载力1.3 试验依据1．《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）2．《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）3．《基桩静载试验自平衡法》（JT /T738-2009）4．《基桩承载力自平衡检测技术规程》（山东省工程建设标准）6. 设计图纸7. 地质报告2地质情况依据勘察报告，、各岩土层相关灌注桩桩基参数建议如下表：层号土层名称fak(kPa)抗拔系数λ钻孔灌注桩后注浆增强系数qsik(kPa)qpk(kPa)βsiβp2 ②粉质粘土120 0.70 45 1.43 ③粘土130 0.70 45 1.44 ④粘土140 0.70 50 1.45 ⑤粉质粘土140 0.70 50 1.4⑤1粉土150 0.70 40 1.46 ⑥粉质粘土150 0.70 50 1.4 ⑥1中粗砂160 0.60 45 1.7层号土层名称fak (kPa)抗拔系数λ 钻孔灌注桩 后注浆增强系数 qsik (kPa) qpk (kPa) βsi βp 7⑦粉质粘土150 0.70 55 1.4 ⑦1粘 土 160 0.70 60 1.4 ⑦2细 砂 160 0.60 45 1.6 8⑧粘 土190 0.75 70 1.4 ⑧1粉质粘土 170 0.70 65 1.4 ⑧2砾 岩 260 0.50 130 2.0 9 ⑨粉质粘土200 0.70 70 1.4 ⑨1粘 土 220 0.75 75 1.4 10 ⑩辉长岩残积土 220 65 1.4 11 ⑪全风化辉长岩 300 80 1.4 12 ⑫强风化辉长岩 500 140 1800 1.4 2.0 ⑫1强风化辉长岩60016022001.42.03桩身完整性检测声波透射法测试原理声波透射法检测仪器设备及现场联接如下图所示。
自平衡法检测桩基承载力方法及平衡点选取
自平衡法检测桩基承载力方法及平衡点选取发表时间：2019-03-12T10:31:48.937Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：王伦[导读] 摘要：随着国民经济的高速发展，大直径的桩基础已在建筑领域、交通工程、道路桥梁等得到广泛应用，本文将以桥梁桩基作为对象，阐述静力载荷试验的另一种新的方法-自平衡法，简要介绍它的概述、一般规定、检测原理及平衡点选取。
哈尔滨市建筑工程研究设计院黑龙江哈尔滨 150080摘要：随着国民经济的高速发展，大直径的桩基础已在建筑领域、交通工程、道路桥梁等得到广泛应用，本文将以桥梁桩基作为对象，阐述静力载荷试验的另一种新的方法-自平衡法，简要介绍它的概述、一般规定、检测原理及平衡点选取。
关键词：自平衡法检测；桩基承载力；原理及平衡点选取 1自平衡法检测概述桩基础的特点是稳定性好、变形小，是处理软弱地基的一种有效措施，桩基础施工质量关系到工程结构的质量，特别是大直径混凝土钻孔灌注桩的施工，要有极高的质量标准，才能保证桩基工程质量的安全性，基于这种情况，桩基础质量检测成为桩基工程质量检测控制的重要手段，目前常用的桩基检测方法有许多，例如：静力载荷试验、超声波检测、钻孔取芯法、低应变法检测等。
当前，建筑物向高、重、大方向发展，各种大直径、大吨位基桩应用越来越普遍，确定桩基础承载力最可靠的方法是传统静载试验。
传统静载试验测试基桩承载力，成果直观、准确可靠，是其他检测方法的比较依据。
然而在狭窄场地、基坑底及超大吨位桩等情况下，传统的静载试验受到场地和加载能力等因素的约束无法进行，以至于许多大吨位和特殊场地的桩基础承载力得不到可靠的数据。
而基桩自平衡静载试验与传统试桩法（堆载法和锚桩法）有不需要单独施工锚桩、装置较简单、不占用场地、试验费用省、试验后荷载箱处注浆可作为工程桩使用等诸多优点。
2一般规定2.1自平衡静载试验的检测数量应满足设计要求，不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1%，且不应少于3根；当总桩数小于50根时，检测数量不应少于两根。
“自平衡”法试桩方案
自平衡法静载试验方案1.1.1.自平衡技术的原理基桩承载力自平衡法，是通过在桩体内部预先埋设一种特制的加载装置——荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验的不同目的和条件而定），将荷载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移杆及护管、应力计等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。
到休止龄期后，由加压泵在地面通过预先埋设的管路，对荷载箱进行加压加载，使得荷载箱产生上、下两个方向的力，并传递到桩身。
由于桩体自成反力，将得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，获得反向加载时上部桩体的相应反应参数；荷载箱以下部分，获得正向加载时下部桩体的相应反应参数。
通过对加载力与参数（位移、应力等）之间关系的计算和分析，可以获得桩基承载力、桩端承载力、侧摩阻力、摩阻力转换系数等一系列数据。
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-1 荷载箱工作原理示意图基桩承载力自平衡法可以为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的验证。
1.1.2.自平衡技术的特点在静载检测中采用自平衡法，与传统的静载检测方法（堆载法或锚桩法）相比具有几下几个特点：1）省时：成桩后待土体稳定后（设计规定成桩28天后）即可2检测，正常情况下1-2天能够检测完毕，省去了反力装置搭建时间。
2）安全：数千吨大吨位堆载加载块层层叠放，一旦暴雨、震动、偏心、地基失稳导致反力架倾覆，十分危险，自平衡检测过程更加方便、安全、环保。
3）综合检测成本低：检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头。
对有地下室的结构，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测桩检测后除经下位移管对荷载箱打开面注浆补强，还可以通过油路实现内部腔体注浆补强压浆处理，仍可作工程桩使用。
4）对于水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩等设置传统堆载平台或锚桩反力架特别困难或措施费用高昂的该法，更显示其优势。
5）目前部分厂家荷载箱由保险公司承担责任保险，消除使用荷载箱的后顾之忧，为检测工作保驾护航；6）钢筋笼连贯技术：此技术确保桩身钢筋笼在试验后仍处于连贯状态，通过预先安装可伸缩的钢结构组件与上下钢筋笼连接，确保桩身钢筋笼在试验后仍处于连贯状态，不仅提供足够的抗剪切力，还提供100%的抗拔力。
桩基自平衡法平衡点位置试验研究
桩进行 自平衡法 的现场 试验研究 ， 并用 数值 软件对 自
平 衡点的位置进行 了模 拟 ， 得 出西北地 区桩 基 自平 衡 技 术平衡点位置 的确定 方法 ， 为 自平衡 法在 西北地 区 的进 一步推广应用提供工程经验 。
１ 工 程 概 况
１ ． １ 工程地质条件
２ 桩基 自平衡 点位置的估算 自平衡试 验 中荷 载箱 埋设 的位置 越接 近 桩基 平 衡点 ， 所测 得 的桩 基 承载力 就 越 准确 。一 般确 定 平衡点依据 的原则 是 ： 上段 桩的侧摩 阻力 ＋上段 桩桩 重＝ 下段桩 的侧摩 阻力 ＋端 阻力 。以 １ 桩基 为例 ， 结
【 摘 要】 桩基 自平衡检测方法在东部软 土基 础 中已应用多年 ， 其 优点是吨位 高、 造价 低 、 操 作便捷等 ， 但是
在西北湿陷性黄土地 区 ， 这种检测方法仍缺乏应用经验 。本 文 以甘肃某 学生公 寓项 目为依 托 ， 对 其场地 内的桩基
工程进行 了 自平衡现场试验 ， 并利用有 限元软件 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ对试桩平衡点 的位 置进行有限元模拟分析 ， 探索 在西北黄
辛
目Ⅱ ，
颖等 ： 桩基 自平衡法平衡点位置试验研究
且测得 的桩基承载力 基本符 合要求 ， 这 说 明此时荷 载
一
／
箱与桩身真实平衡点 位置基本 接 近 ， 所 测得 的 自平 衡 试验结果是可靠 、 合理 的。
６ 结语
本文对甘肃 省 某学 生公 寓 的桩 基进 行 自平 衡 现 场试验 ， 并 对 其 自平 衡 点 位 置 进 行 数 值 模 拟 ， 结 论
精度 ， 为西北地区 自平衡现场试验提供参考 。
【 关键词 】 黄土地区 ； 自 平衡试 验 ； 平衡点位 置 ； 有 限元模拟
桥梁工程中桩基静载试验自平衡测法分析
参考 文 献 ： ［１］辛 明 静 ．浅层 平 板 载荷 试 验 影 响 因素 研 究 ［Ｄ］．兰州 ：兰 州大学 ，２０１３． ［２］杨 国春 ．深层 平板 栽荷 试 验 的 试 验研 究 ［Ｄ］．长春 ：吉林 大学 ，２００５． ［３］张 珊 菊．地 基 变 形特 性 研 究及 其在 平板 载 荷试验 中的应 用 ［Ｄ］．广 州 ：广 东工业 大学 ，２００４． ［４］曹 智博 ．平板 载荷 试 验 在 高速 公 路 路 基 检 测中的应用Ｕ］．交通建设与管理，２０１５（０８）：３９—４１． ［５］孙 嘉 良．铁 路 路 基 快 速 平 板 载 荷 试 验 方 法
ｃＯｎＳＴＲＵＣＴＩＯｎ ＳＡＦＥＴＹ
建筑宠金 ２０１８￣ ３期 Байду номын сангаас
路桥工程试验与检测
桥 梁工程 中桩基静载试验 自平衡测法分析
刘 斌
（山西 高 速公 路 工 程检 测有 限公 司 ， 山西 太 原 ０３０００８）
【摘 要】在桥梁工程 中，桩基静载试验 自平衡测法是一项重要的手段 ，通过这种方法能够有效 测 量桩 端 阻力与桩侧 摩擦 力之 间的静 荷 载 ，大大提 高 了测 量的 准确 性 ，同时相 比于传统 的静 载试验 法 ，这 种方 法更 加 的快捷 、经济 、安 全 ，同时受 场地 因素 的影 响较 小 ，在桥 梁工程 中得 到 了广 泛 的应 用。本文 着重对桥 梁 工程 中桩基 静载 试验 自平衡 测 法展 开 了深入 的分 析与探讨 。
研究［Ｊ］．路基工程，２０１４（０１）：７３—７５．
（本 文 收 稿 ：２０１７－１１－０２）
ＣｏｎＳＴＲＵＣＴＩｏｎ ＳＡＦＥＴ￣
筑 盔金 ２０１８年第３期
路桥工程试验与检测
自平衡法钢管桩试桩自平衡测试方案
自平衡法钢管桩试桩方案南京东大自平衡桩基检测有限公司二零一七年二月目录1 概述1.1 试桩概况 (1)1.2 试桩位置布置图 (2)1.3 工程地质情况 (2)1.4试验目的 (4)1.5试验依据 (4)2 自平衡法试验 (5)2.1试验原理 (5)2.2 测试仪器设备 (5)2.3试验规范 (7)2.2 试验仪器与设备 (9)3 水平向荷载试验 (9)3.1 试验方法简介 (9)3.2 试验桩的布置及试验安排 (10)3.3 试验仪器与设备 (11)3.4 试验程序 (12)3.5 试验数据的分析与整理 (13)4 施工配合的内容及要求 (13)4.1 试桩的施工 (13)4.2 基准梁架设 (15)6 本工程投入的仪器设备 (16)7 质保体系 (17)8 进度安排及报告内容 (17)8.1试验进度安排 (17)8.2 报告提供的内容 (18)1 概述1.1 试桩概况某工程钢管桩试桩方案设计，钢管桩试桩共分3组。
分别布置于三个通航孔桥附近。
A组试桩位于北通航孔桥附近，对应地勘钻孔为SZZK3，试桩桩径1.6m。
B组试桩位于南通航孔桥附近，对应地勘钻孔为SZZK1，试桩桩径1.8m。
C组试桩位于主通航孔桥附近，对应地勘钻孔为SZZK2，试桩桩径2m。
其中A、B、C三组均采用自平衡测试，B组同时进行水平承载力测试。
试桩有关参数见表1.1-4。
试桩平面布置图见图1.2-1、1.2-2、1.2-3。
表1.1-1A组试桩钢管桩参数一览表表1.1-2B组试桩钢管桩参数一览表表1.1-3C组试桩钢管桩参数一览表1.2 试桩位置布置图图1.2-1A组试桩位置布置图图1.2-2B组试桩位置布置图图1.2-3C组试桩位置布置图1.3 工程地质情况本次试桩位置采用的地质钻孔号资料见表1.4-1、1.4-2、1.4-3。
1.4试验目的本工程钢管桩桩基础直径大、入土深度大、承载力要求高。
为确保工程设计和施工地安全可靠，需要在工程实施前在工程海域进行足尺的桩基施工工艺和承载力试验。
自平衡测桩技术中_平衡点_位置确定
自平衡测桩技术中“平衡点”位置确定杨 忠,佴 磊(吉林大学建设工程学院,长春 130026)摘要:本文介绍了规范经验值法、相似模拟试验法及数值模拟分析法确定自平衡测试技术中平衡点的位置。
实践表明规范经验值法确定的平衡点位置往往距离桩端过高;数值模拟分析法不能精确的选取计算参数致使结果存在一定的偏差;相似模拟试验法同时考虑了地层环境、成孔成桩工艺等因素的影响,所得结论较其他两种方法准确。
文章以龙华松花江特大桥三根试桩为例,分别应用三种方法进行研究,结果表明应用相似模拟试验法确定平衡点的位置准确可靠,可直接应用于工程实践。
关键词:自平衡法;平衡点;模拟试验;有限元中图分类号:P624.8 文献标识码:A 文章编号:1000-3665(2006)03-0117-04收稿日期:2005-07-20;修订日期:2005-09-08基金项目:吉林省交通厅科研项目(2003-1-13)作者简介:杨忠(1981-),男,硕士研究生,主要从事工程地质、岩土工程方面的研究。
E -mail :Yangzhon g @email .jlu .edu .cn 桩承载力自平衡法(Osterberg )是近年来广泛应用于公路桥梁大型钻孔灌注桩单桩极限承载力测试的一种新方法。
自平衡法测桩中将荷载箱埋设在桩身平衡点处,使上、下两段桩的反力相等以维持加载,分别得到荷载箱上段桩及下段桩的极限承载力[1]。
因此“平衡点”的位置确定是一个关键的问题,荷载箱位置选定的准确性直接影响着最终测得的桩基承载力的可靠性。
自平衡法在国外试桩工程中基本上都是将荷载箱放置在桩底,国内学者研究认为这有一定的局限性,仅对于桩的侧阻力与桩的端阻力相近的桩基是比较合适的,对于实际工程中,相当多的情况下不能满足上述条件。
遵循荷载箱上、下段桩承载力相等的原则确定“平衡点”的位置,荷载箱位置应摆放在“平衡点”维持加载才能测出最终极限承载力[2]。
1 确定“平衡点”的方法1.1 规范经验值法根据试桩结果与桩侧、桩端土层的物理性质指标进行统计分析,建立单桩承载力参数与物理性质指标间的经验关系,或根据工程实践经验给出不同土层中不同尺寸桩的单桩承载力控制值,进而确定平衡点的位置。
自平衡试桩有限元模拟
自平衡试桩有限元模拟分析报告1 有限元模型的建立N2AT桩桩长33m，桩径1.5m，荷载箱埋设在距桩底3m处。
荷载箱的厚度为0.4m。
现场对桩身混凝土取样，经室内实验测得桩身混凝土的弹性模量Ec=31.6Gpa，泊松比v=0.187。
桩穿过的地层资料见表1。
将单桩静荷载试验简化为轴对称模型来模拟，为了很好地反映现场实际情况，桩土间设置了2cm厚的泥皮，桩底设置了10cm的沉渣。
有限元网格图如图1所示。
桩周土分析范围取10倍桩直径，即15m。
至桩轴中心线到桩周土边界水平距离为15.75m。
桩端以下土体分析范围也取10倍桩直径，即15m。
图2为荷载箱、桩底沉渣、桩侧泥皮网格详图。
有限元模型的边界条件为：桩周土边界约束水平方向位移，即Y=0；桩底土边界约束竖向位移，即Z=0；模型的初始条件为自重应力场，如图3所示。
在荷载箱位置对上下两段桩同时作用均布荷载10MPa，转换为轴力为17.7MN 分40个荷载步逐步施加。
图1 有限元网格图 图2 荷载箱、沉渣、泥皮详图图3 自重应力场云图桩周岩土体采用莫尔-库仑材料模型，桩体采用线弹性模型，桩周岩土体泥皮采用塑性双折线模型，沉渣采用线弹性模型。
莫尔-库仑材料模型满足不相关联的流动法则，塑性双折线模型满足von-Mises 屈服准则和相关联流动法则。
表1为材料计算参数表。
表1 材料参数表2 计算结果分析2.1 P-S 曲线比较S /m m图4为荷载与荷载箱向上位移、向下位移和桩顶位移的实测值与计算值的比较图。
从图中可以看出，在相同的荷载作用下，桩顶位移实测值与计算值比较吻合。
荷载箱向上位移计算值大于实测值，计算值为4.73mm，实测位移为1.9mm；向下位移曲线在最后几步加载与实测曲线吻合得较好。
从计算得到的向下位移曲线可以看出，曲线可以分成三个阶段：第一个阶段为弹性变形阶段，在此阶段，桩侧摩阻力得到了发挥。
第二阶段是桩底沉渣压密阶段，在此阶段，桩沉降曲线下降得较快，随着沉渣的逐步压密，其弹性模量逐渐增大，桩端岩层开始发挥承载效应。
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自平衡试桩法“自平衡点”位置确定有限元分析摘要:自平衡试桩法具有测试吨位大、经济性好等优越性,对于当今大型桥梁结构物采用的超长桩基特别适用,因而得到广泛应用,然而由于加载方式的不同,自平衡试桩法测试结果也广受质疑,其中“自平衡点”位置是关键影响因素,本文通过工程实例给出了“自平衡点”位置确定的有限元分析方法,提供了一种解决办法。
关键词:自平衡试桩法自平衡点Abaqus
自平衡试桩法基本原理是是利用桩的侧阻与端阻互为反力,通过在桩身埋设荷载箱,沿垂直方向向上、向下加载,使桩上、下段同时达到极限从而得到桩基的极限承载力。
由于加载方式的不同,自平衡试桩法优势明显,如测试吨位大、经济性好、测试方便、不受地形限制等;但也存在显著不足而受到相关学者质疑,如“自平衡点”位置确定的随意性、试验结果向传统静载荷数据转化问题、上段桩受力性状不同于传统静载荷试验法等。
其中“自平衡点”位置确定尤为关键,“自平衡点”位置摆放不同得出的试验结果也千差万别。
目前,“自平衡点”位置确定的方法有规范经验值法、相似模拟试验法、自平衡点改进计算方法等,这些是方法都是利用经验统计分析得出的均值,无论如何精确选用,都难与测试的场地实际土质受力相符,“自平衡点“的位置也难以精确确定。
计算机数值模拟分析方法能考虑实际地质条件,计算出的摩阻力接近于实际情况,能准确确定“自平
衡点”的位置。
本文将以某工程实例对“自平衡点”位置确定进行有限元分析。
研究思路是先建立自平衡试桩法有限元数值模型,然后用实测数据验证所建模型的可靠性和参数取值的可行性,据此再建立另一桩长下的有限元模型,确定“自平衡点”位置,最后根据传统静载荷试验数据验证“自平衡点”位置确定的正确性。
1 工程概况
某跨越黄河的公铁两用桥,项目建设规模大,基础数量多,为节省桩基础工程数量、保证结构的安全可靠和施工的顺利,需要进行桩基静载试验。
具体是传统静载荷试验(锚桩法)选用南、北岸各1根工程试桩;自平衡静载试验共设6根试桩,南、北岸原做4根,后各补做1根。
本文选用南岸2根试桩进行分析,参数见表1。
该地区地层以第四系河流相粉、细、中砂为主,其间多夹粉土、粉质粘土薄层或透镜体。
2 试桩有限元模拟分析
2.1 计算方法及假定
有限元软件Abaqus对于非常复杂的模型和高度非线性问题的处
理具有强健的计算功能和分析能力。
本文采用Abaqus对超长基桩桩土相互作用进行模拟。
在建模和计算过程中考虑主要因素,结合具体问题进行简化,做以下假定。
(1)竖向荷载作用下,试桩按二维平面轴对称问题进行分析,桩体采用轴对称八节点减缩单元(CAX8R)离散,土体采用轴对称四节点减缩单元(CAX4R)离散。
(2)土体的弹性模量和泊松比不因桩的存在而改变。
(3)桩土接触界面力学行为采用罚函数模拟,分析过程中桩土间的摩擦系数不变。
(4)桩仅考虑弹性,土体采用Mohr-Conlomb弹塑性模型,且为各向同性体。
(5)在有限元数值模拟中为满足边界条件,文中将土体分析区水平方向宽度取为桩长的1倍,桩端下的距离取为桩长的1倍。
2.2 计算参数及注意问题
(1)土层参数取值影响模型计算结果,本文合并相似土层,根据土力学公式计算各层土的计算参数,见表2。
(2)边界条件:在模型的两侧施加水平方向约束,底部施加水平和
垂直两个方向的位移约束。
(3)初始地应力平衡:将重力荷载先施加于模型,并施加相应的边界约束,计算得到在重力荷载下的应力场,再将得到的应力场和重力荷载一起施加于原始有限元模型,这样便得到了一个既满足平衡条件又不违背屈服准则的没有位移的初始应力场。
2.3 有限元模型的建立、结果分析及模型可靠性验证
根据以上内容和自平衡加载方式,建立2#试桩有限元模型,由计算结果绘制的Q～S曲线图见图1。
由图1可以看出,计算位移值与实测值基本吻合,因此所建自平衡试桩法的有限元模型是可靠的。
3 数值模拟法确定“自平衡点”位置
“自平衡点”位置的力学解释是自平衡试桩法中使桩自重加上段桩桩侧阻力的和与下段桩桩侧阻力加桩端阻力的和相等的荷载箱位置。
(1)预先给定桩基以荷载箱位置,即距桩端22.5m,建立1#试桩自平衡试桩加载模型,过程同2#试桩,在此不再赘述(与2#试桩属同一地区,
地质参数相同)。
(2)在上段桩桩底(平面A)和下段桩桩顶(平面B)同时施加等大的分级荷载,,则每级荷载对应一上端桩底上位移和下段桩底下位移;利用数据(Ni,sai;)绘制出自平衡试桩法的加载—面A/B位移曲线。
(3)若下段桩位移先发生剧变,则下段桩首先达到极限承载力,荷载箱位置较自平衡点位置偏下,则将荷载箱位置相应上移一距离,由于曲线发生剧变位置的荷载较大,改变荷载箱位置时不应步幅太大,取一较小值,这里取0.1L(L为超长桩桩长),即7.5m,此时据桩端30m,再次建立自平衡加载模型(采用命令流方法),可得到新“自平衡点”位置下(Ni,Sai,Sbi,;)和加载位移曲线。
(4)“自平衡点”位置利用二分法逼近,当与同时发生剧变时停止运算,可得荷载箱位置为25.26m,即处,此时的荷载箱位置即为此桩的“自平衡点”位置。
4 “自平衡点”位置确定可靠性验证
5 结语
(1)“自平衡点”位置确定是影响自平衡试桩法试验结果的关键因
素,传统计算“自平衡点”位置的方法都是利用经验统计分析得出的,难与测试的场地实际土质受力相符。
计算机数值模拟分析方法能考虑实际地质条件,能利用有限元数值计算的方法较准确确定“自平衡点”位置。
(2)有限元方法计算可靠的关键是相关计算参数的选取,有条件可参照类似地质情况的实测试桩数据对模型加以验证,验证可靠性后可用于确定不同桩长的“自平衡点”位置。
参考文献
[1] 贺嘉,陈国兴.基于ABAQUS软件的大直径桩承载力—变形分析[J].地下空间与工程学报,2007(2):306～310.
[2] 龚维明,翟晋,薛国亚.桩承载力自平衡测试法的理论研究[J].工业建筑,2002,32(1):37～40.
[3] 杨忠,佴磊.自平衡测桩技术中“平衡点”位置确定[J].水文地质工程地质,2006,3:117～120.
[4] 徐风云.桩承载力自平衡法的可靠性之质疑,公路2004,7(7):12～19.。