自平衡试桩法荷载箱位置设计探讨
谈荷载箱位置的变化对长桩自平衡试桩法的影响
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ Ｅ ＣＴ Ｕ ＲＥ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ７
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ４ ・６ ５・ Nhomakorabea・
岩 土 工 程
・地 基 基 础
文章 编号 ： １ ０ ０ ９ ・ ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ４） ０ ７ － ０ ０ ６ ５ ． ０ ３
在加 载的过程 中 ， 由于油 管是通 过荷 载 箱 的连接 到达 桩顶 的 ， 所 以在 加压时 ， 首先桩身受力处是 在荷载 箱的位 置处 。在 荷载 箱处
一
ｌ 应，
皮 变计
通 过液压泵 向桩体 提供一对大小相 等方 向相反 的作用力 ， 则 在荷 载箱 以上的桩段产生 的摩阻力为桩侧负摩 阻力 ， 下段 桩产 生 的为 桩侧 正摩 阻力 。随着压力 的逐渐 增大 ， 荷 载 箱逐 渐被 推开 ， 在 最 后 一级荷 载下桩 基达 到 极 限状 态 ， 从 上 述可 以看 出在 荷载 箱 下 段 的桩体 完全和传 统 静 载法 一 样 … 。根据 加 载及 向上 、 向下 位
［ ８ ］ 方恩权 ， 石 国柱． 碳 纤维增强塑料布 与混凝土基 层粘 结行为
Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｂ ｅ ａ ｍ ｂｙ ｃ ｏ ｎｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ＣＦＲＰ
Ｎ Ｓ ＹＳ的桩基 有 限元模 拟 与分析 转化公式 便可求 得在各 级荷载 作用下 各桩 截 面的桩 身 轴力及 轴 ３ 基 于 Ａ
自平衡试桩法“自平衡点”位置确定有限元分析
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。
关于_桩承载力自平衡法的可靠性之质疑_讨论的答复
文章编号:0451-0712(2004)10-0081-05 中图分类号:TV473116 文献标识码:B关于“桩承载力自平衡法的可靠性之质疑”讨论的答复龚维明(东南大学土木工程学院 南京市 210096)摘 要:本文主要针对公路2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》一文中的一些质疑问题进行了回复。
关键词:桩;桩承载力;自平衡法;回复 最近拜读了《公路》2004年第7期《桩承载力自平衡法的可靠性之质疑》文章,感谢徐风云同志对自平衡法的讨论。
笔者对该文进行了认真的学习,现谈一下学习后的认识和看法。
(1)该法的起源。
目前大量的桥梁位于长江、大海、峡谷中,桩基承载力相当大(大于40000kN),采用传统方法无法测试其单桩承载力,基桩的潜力不能发挥。
故在此情况下,美国西北工业大学J1O sterberg教授于20世纪80年代发明了在桩身中摆设荷载箱测试承载力的方法(国外称O-Cell法,国内称自平衡法)。
该法是将一个特制的液压荷载箱(也称为O-CELL压力盒)埋在桩孔的底部或其上部一定位置处,待混凝土达到一定强度后,通过对荷载箱内腔施加压力,箱顶与箱底被推开,产生向上与向下的推力,从而调动桩周土的侧阻力与端阻力。
荷载箱的埋设位置在桩身平衡点处,使上、下段桩的反力相等以维持加载,得到荷载箱上段桩及下段桩的2条Q-S 曲线。
将2条实测Q-S曲线通过数据处理(精确转换法和简化转换法)等效为桩顶传统静载方法获得的1条Q-S曲线(等效转换曲线),根据等效转换曲线判断承载力,其测试机理及转换见图1。
该法已在美、欧、日等发达国家广泛应用,解决了传统方法无法解决的难题,并纳入美国各州规范。
图1 自平衡测试机理及转换示意该法在国外开始应用时,做了大量与传统方法的对比试验,尤其是日本,在同一场地做了多组对比试验研究,得出了宝贵的经验。
1996年,东南大学开始引进该项技术时,全国已有多位专家提出必须进行一定数量的对比试验才能应用。
桩基承载力自平衡测试法荷载箱
桩基承载力自平衡测试法荷载箱摘要：本文介绍了桩基承载力自平衡测试法的原理及荷载箱所存在的问题，指出改进的囊式荷载箱的优点，同时介绍了以自平衡法原理为基础的自平衡法深层平板载荷试验、通莫静载试验法，以及桩顶加载自锚式测试法的基本原理和各种试验方法采用的荷载箱，并指出各种荷载箱的优缺点；最后提出了桩基承载力自平衡测试法荷载箱的一些改进设想。
关键词：自平衡试桩法；荷载箱；施工工艺1 自平衡测试技术原理简介和荷载箱1.1 自平衡测试技术原理通过自平衡测试法是利用试桩自身反力平衡的原则，将一个特制的液压荷载箱埋在桩端附近或桩身某截面处，待混凝土达到一定强度后，通过对荷载箱内腔施加压力，箱顶和箱底被推开，荷载箱以下桩将产生端阻和向上的侧阻以抵抗桩向下的位移，同时荷载箱以上桩将产生向下的侧阻以抵抗桩向上的位移，上下桩段的反力大小相等、方向相反，从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。
荷载箱施加的压力可通过预先标定的油泵压力表测得，荷载箱顶底板的位移可通过预先设置的位移杆，用位移传感器测得。
由此可测得上下桩段两条Q～S曲线及相应的S～lgt 曲线，采用合理的测试数据等效转换方法和承载力确定方法，即可确定基桩的极限承载力、桩侧、桩端阻力分担情[6-10]。
1.2 自平衡法荷载箱与改进的囊式荷载箱1.2.1 传统荷载箱对于自平衡测桩法，其荷载箱上下承压板用普通低碳钢板制作，中间与千斤顶用高强螺栓连接。
在测试过程中承压板易产生较大变形而影响测试精度；且荷载箱重量都在1000kg以上，实际操作中安装很不方便；荷载箱的上、下平板会导致施工时浮浆，这些会影响桩的测试结果精度、成型及完整性。
位移采用位移杆测量，当测量距离较大时，会影响精度。
且位移杆采用普通低碳钢筋制作，在检测长桩时易发生弯曲变形，会影响位移传递的准确性[11-15]。
目前囊式荷载箱常用的位移测量方法有两种：位移杆和位移丝。
位移杆，地面数据读取机构比较简单；但测量距离长时，精度较差。
基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法(一)
基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法(一)基桩承载力自平衡法检测荷载箱的技术要求、自平衡法检测的数据记录表、等效转换方法随着建筑工程发展，对基础工程的要求越来越高，基桩承载力是基础工程的关键指标之一，为了确保基础工程的安全可靠，需要采用科学的检测方法对基桩的承载力进行准确测量。
本文将从技术要求、数据记录表以及等效转换方法三个方面阐述基桩承载力自平衡法检测荷载箱的实施方法。
一、技术要求1. 受力点必须在基础的垂直中心线上，荷载箱的中心线必须在受力点处。
2. 荷载箱的数量、布置、荷载及卸载方法必须合理。
3. 外荷载的稳定性必须得到保证，风速必须低于标准风速，如果存在风险环境，则应在检测时取相应措施。
4. 治理水位必须符合规定，在测试周期内保持不变，以防止测量误差。
5. 必须进行位置和“设置人员”校验，以确保测试人员的安全并准确读取测试数据。
二、自平衡法检测的数据记录表自平衡法检测包括三个过程，即加荷过程、等稳过程和卸荷过程。
在进行测试时需要记录的基本数据包括外荷载的标准值、现场荷载的值、时间、压力、位移及变形，等。
数据记录表应包括以下内容：1. 外荷载的标准值2. 所有荷载箱外荷载与位置转换表3. 加荷过程数据记录表4. 等稳过程数据记录表5. 卸荷过程数据记录表6. 额外记录表三、等效转换方法等效转换是将荷载箱的任意布置转化为等价的布置，以便在计算中使用。
等效转换的目的是降低复杂度和提高计算效率。
等效转换方法需要考虑以下四个方面。
1. 形状等效对于矩形荷载箱，将其替换成一个矩形区域的平面荷载可以充分简化问题。
将一个矩形区域平面荷载转化为与其等效的荷载箱应该比较简单。
2. 位置等效对于在同一水平面上的荷载箱，通过等效转化，把它们替换成质点，可以方便地得到位置等效。
3. 额外荷载等效额外荷载等效法是将荷载箱中的任意额外荷载看做在质心处的标准荷载，通过额外的作用力来计算。
桩基检测方法自平衡法
1.3 自平衡法
自平衡法在国外上世纪80 年代中期已经研究应用，我国 从90 年代中期起开始实用性的应用。通过多年的科研 应用，目前在交通桥梁和码头工程领域的使用较为广泛， 经过不断的实践累积，逐步从科研转变为工程的检测的 常规应用，部分行业和地区已经制定了相关的检测规程。 自平衡试桩法的基本原理是接近于竖向抗压(拔)桩的实 际工作条件的试验方法。首先把一种特制的加载装置— 荷载箱放置在桩身指定位置，将荷载箱的高压油管和位 移杆引到地面（平台）。
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优点： 自平衡测试法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反 力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节 省大量试验费用。 缺点： 当使用工程桩进行检测，荷载箱位置在加载后形成断桩， 不宜处理，荷载箱平衡点位置需要预估，上部桩身的摩 擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力不易平衡，另外测试 时，荷载箱上部测读的是负摩擦力，与实际情况不相同， 需要根据经验进行调整。
1.4自平衡法与传统加载方法比较
相同点 试验对象： 相对于其他测桩方法（高、低应变等）而 言，自反力法与传统加载方法一样，同属于对桩体直接 施载的方法，且试验结果为勘探、设计、施工的综合结 果。 试验原理： 自反力（自平衡）测桩法，并不是一种全 新的桩基静载试验，其代表的仅仅是在桩基内部寻求反 力的一类加载方法（或技巧），与传统的试验方法以及 现在普遍执行的试验规范并不矛盾。将自反力法（自平 衡法）视为对桩基上、下部同时进行传统方法加载，加 载设备、载荷分级方法、加载速度、稳定判别条件等， 与传统加载方法基本一致，完全可以在现有的传统试验 规范的框架内完成。
桩基检测方法—自平衡法
1 桩基检测方法---静荷载实验法
基桩工程质量的好坏主要取决于两个因素，即承载能力 与桩身质量，而承载力是二者中的主要因素。单桩承载 力的准确测试对于各类建筑物基础设计乃至上部结构的 设计都起着举足轻重的作用。长期以来，国内外确定单 桩承载力的方法很多，总的可分为两大类： 第一类是对工程现场试桩进行静载荷试验和动力检测； 第二类是通过其它手段，分别得出桩端阻力和桩身的侧 阻力后计算求得。基桩检测的主要目的之一是确定单桩 承载力，而单桩竖向静载荷试验是公认的检测单桩竖向 承载力最直观、最可靠的方法。
自平衡试桩法在桩基工程中的应用实践探究
通过 观 测 相 关 的数 据 发现 试 验 最 大 的加 荷 量在 ２×３３００ｋＮ． 第 一级 别是 分 级 的２倍 ，现场 实验 测量 的数 据可 以绘 制 成 为如 图２ 的 曲线 。
２ 自平 衡 试 桩 法 的 工 程 实 例研 究
２．１项 目工程概 况 钱 江 新 城 ‘城 市 之星 Ｂ标 工 程位 于 杭 州 市 钱江 新 城 核心 区 内 ． 东 临城 星 路 ．北 临钱 江 路 ，南 面 为市 民路 ．西 面 是 清 江 路 ，建 筑 面积 １１７２２６ｍ ，地 上 ４４层 ．地 下 ２层 ，基础 采 用 钻孔 灌 注 桩 ．结 构形 式 为 剪 力墙 结构 ．结 构 抗 震设 防裂 度 为６度 ．防火设 计 建筑 分 类 为 １类 。本 工 程 ±０．００相 当于 黄 海 高程 ８．７００Ｍ 自然 地坪 标 高 约 －１．３００ｍ 。 本 工程 为钱 塘 江 冲积 砂 性 土 区域 ．大 部 分 为近 代 围 垦 ．沉 积 时 间短 ，表层 覆 盖有 大 量 的杂 填土 ．层 厚 为０．６一一７．６ｍ不等 ．含有 大 量 的建 筑垃 圾 及老 基础 。 ２．２施 工的 方案 以及 具体 的措施
摩 擦 阻 力＆撑６２桩 端 阻 力 的时候 ，把 荷载 箱 放 置在 桩 身平 衡 的 位 置 上 ，这 样 可 以保 证 上 下桩 的承 载 力 相等 ．然 后 维 持 加载 ，按 照下 列公 式 来确 定平 衡 点 的位 置 关系 ：
Ｚ ＋肌 ＝∑ ＋叫
成 以后 都 观 测 一 下 装顶 端 的 回 弹量 ．在 其稳 定 了之 后进 行 下 一级 负 荷 的卸载 。 （５）在 卸载 ０３０后 １５ｍｉｎ一１．５ｈ内观测 一 次 ．然 后每 １５ｍｉｎ观 测 一次 。
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。
荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨
荷载箱自平衡法基桩检测技术探讨摘要：本文通过结合杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目灌注桩施工情况，提出对该基桩采取荷载箱自平衡法基桩检测技术，从分析该基桩检测技术原理出发，提出其检测技术要点，分析基桩检测结果，旨在为同类工程提供参考借鉴。
关键字：基桩检测；荷载箱；自平衡法；静载检测Abstract: this paper through the combined with hangzhou binjiang period of four rainbow expressway section of filling pile construction project, puts forward the foundation pile load balance to strike the box to pile testing technology, from the analysis of the foundation pile testing technology principle and puts forward the key points of testing technology, analyzes the foundation pile test results, so as to provide a reference for similar projects.Key words: the foundation pile detection; Loading boxes; Since the balance method; Static load test工程概况杭州市彩虹快速路滨江段四标段项目，本合同段钻孔灌注桩的桩径为0.5m、1.2m、1.5m三种，其中直径1.2m钻孔桩395根，直径1.5m钻孔桩16根，直径0.5m钻孔桩150根。
本合同段地质多为粉质粘土、淤泥质粘土、粉砂、圆砾石类及中风化泥质粉砂岩等。
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
“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。
基桩自平衡法静载试验的检测步骤及荷载箱使用中的难点注意事项
基桩自平衡法静载试验的检测步骤及荷载箱使用中的难点注意事项自平衡试桩法与桩的实际受力状态不同，传统静载荷试验荷载直接施加于桩顶，桩有向下运动的趋势，桩侧摩阻力向上（正摩阻），与桩基础工作的实际状态相符；自平衡试桩法试验中，上段桩的运动趋势向上，摩阻力向下（负摩阻），这与桩在实际工作状态的力学性状恰好相反。
自平衡试桩法需要考虑桩侧摩阻力、上下桩段的相互影响等问题，将测试数据向桩顶加载方式转换以给出桩的竖向承载力和相关参数。
经过国内外众多学者的理论分析、室内模型试验及现场对比试验，已经证明自平衡方法虽然在加载机理上与桩在实际工作状态的力学性状存在差别，但其测试结果的精度可以满足工程检验及科研的要求。
检测步骤：（1）灌注成桩：加载装置-----荷载箱在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置，将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。
（2）荷载箱加压加载：使桩体内部产生加载力，荷载箱本身的打开面打开后通过位移丝或位移杆的走位数据以及各层土的检测数据进一步来测定桩的承载力。
（3）成果：获得每层土层的侧阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据，这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的检验。
检测原理：1、自平衡测试法是利用自身平衡反力的桩基检测方法。
荷载箱是一个组合千斤顶，通过荷载箱上预留的注油管给荷载箱进行加压，从而荷载箱的活塞上下板开始移动，形成一对平衡力，从而实现给试桩加载。
2、荷载箱提供的荷载和向上、向下位移均通过仪器测得，根据位移和荷载的唯一对应关系，计算机绘制相应的“向上的力和位移图”和“向下的力和位移图”通过自平衡试验结果与传统静载试桩结果进行转换。
自平衡静载难点注意事项：（1）试验桩试验与工作时受力状态不完全一致，试验荷载与承载力间转换需有依据；解决方案：建设部和交通部已颁布自平衡技术规程。
（2）试验前准备工作比较多，荷载箱成败与施工环节有直接关系；解决方案：建议由设备厂商提供专业队伍负责安装，正壹荷载箱专业服务商。
自平衡检测法在桩基施工中的应用
自平衡检测法在桩基施工中的应用摘要：自平衡法是一种在桩端附近安设荷载箱，然后沿桩身方向加载，同时测得荷载箱上下、部桩身各自承载力的静载试验方法。
自平衡法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱。
荷载箱主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成，顶、底盖的外径略小于桩身外径，其上布置位移棒测量向上、向下变形。
将荷载箱与钢筋笼焊接成一体后，即可浇捣成桩。
进行自平衡测试时，通过在地面上的油泵加压，荷载箱将同时向上、向下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。
本文就自平衡法在建筑试验桩检验中的应用作简单阐述。
关键词：自平衡法试验桩检测基本原理Applicationofself-balancedetectionmethodinplateauarea BoZhangLingPanXing-BangGan （ChinaSouthwestConstructionEighthEngineeringpision.corp.ltd，chengdu，610051）1前言采用堆载法、锚桩法等传统方法进行桩基承载力测试时，受到了试桩吨位和场地条件的限制。
当试桩的竖向抗压承载力达到千吨以上时，采用锚桩法、堆载法测试就很困难。
对水上、坡地、基坑底、狭窄场地以及斜桩进行承载力测试，传统静载法也是难以实现的。
2工程概况拉萨贡嘎机场航站区改扩建工程新建航站楼桩基础工程试验桩基共有9根，直径均为0.8m，桩长有13m、26m两种形式，承载方式为端承桩，成桩后采用桩底后注浆法消除沉渣。
由于3根26m水平抗压试桩荷载需求为11000KN，需购置1100吨物料且占用场地极大、极不方便。
因此贡嘎桩基项目在试桩检测前，项目技术人员结合以往施工经验，利用自平衡技术，对试桩基桩承载力测试进行创新，形成自平衡试验桩检测技术。
3工艺原理试桩时，先在地面上设置基准梁，作为位移0点，在基准梁上架设4只位移传感器，2只用于量测桩身荷载箱处的向上位移，2只用于量测桩身荷载箱处的向下位移，位移传感器与桩主筋相连。
单桩承载力自平衡法试验及实例浅析
单桩承载力自平衡法试验及实例浅析本文简单介绍了自平衡法较传统静载法的优越性及其原理；以某客专站房工程为实例，对自平衡试验方案、计算方法和结果分析作了较为详细的阐述。
Key words：pile capacity；self-balancing；examples1.前言传统的桩基荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法；其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，导致测试费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制。
单桩承载力自平衡测试技术是近二十年来国内外迅速发展并推广使用的一种基桩承载力检测的新方法，它有效的弥补和解决了传统载荷试验的这些问题，在国内已得到推广应用[1]。
2.试验原理自平衡法的工作原理是在桩的中下部找到一个平衡点设置一个加载装置，将桩分成上下两段，通过液压装置给加载装置加压使两段桩受到一对向上和向下的反力，上段桩底部受到向上的均布荷载作用，下段桩顶部受到向下的均布荷载作用。
采用预先在加载装置中安装压力表和位移传感器的方法来得到加载装置的压力和上下两端的位移[1]。
根据测试结果分别绘出上段桩和下段桩的荷载～沉降曲线，并求得上下两端桩的极限承载力。
然后，将经过处理的上段桩的侧阻力和下段桩极限承载力相加即为单桩极限承载力。
如图1所示。
3.试验方案3.1试验依据《基桩静载试验自平衡法》（JT/T738-2009）。
《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）。
《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）。
3.2工程概况本工程为某铁路客运专线站房工程，试桩桩号为CT1-1#、CT21-3#。
试桩均为钻孔混凝土灌注桩，桩长为35m，设计桩径为0.75m，混凝土设计强度等级为C35（P6）；设计单桩竖向抗压极限承载力标准值为3000kN，设计要求最大试验荷载为3300kN。
3.3试验前准备工作（1）收集原始资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩桩位对应的地质柱状图，试桩的基本设计和施工情况。
怎么计算自平衡荷载箱平衡点
怎么计算自平衡荷载箱平衡点?
创建时间:[2015-07-24]
桩基承载力自平衡试验，尽管理论上存在一个“平衡点”,但在工程实践中，是很难界定这个准确位置的，因为其计算所需要的资料里面存在一定的误差。
通常我们会根据勘察报告的有关资料，结合工程实践经验，来确定荷载箱的位置。
具体而言，可以根据勘察报告所提供的各个土层的摩阻系数，以及端阻系数，来进行计算，选取一个上下阻力基本均衡的位置放置荷载箱。
由于大量的自平衡项目，是用于桩基承载力的验证，上述方法是比较普遍的估算“平衡点”的方法。
除此之外，还有一些方法，可以利用自平衡法充分发挥整个桩的阻力来进行检测。
例如： 1）荷载箱位置放置在预估平衡点稍上的位置。
通过补充桩顶的反力的方法，使上段桩和下段桩的阻力同步发挥。
2）通过埋设双荷载箱的方法（如下图示例），进行测定。
上下荷载箱位置留有一定距离。
试验时分段加载，获得各段桩的承载力，然后拟合成整个桩的承载力。
桩基承载力自平衡测试法荷载箱
桩基承载力自平衡测试法荷载箱作者：陈晨来源：《世界家苑》2017年第09期摘要：本文介绍了桩基承载力自平衡测试法的原理及荷载箱所存在的问题，指出改进的囊式荷载箱的优点，同时介绍了以自平衡法原理为基础的自平衡法深层平板载荷试验、通莫静载试验法，以及桩顶加载自锚式测试法的基本原理和各种试验方法采用的荷载箱，并指出各种荷载箱的优缺点；最后提出了桩基承载力自平衡测试法荷载箱的一些改进设想。
关键词：自平衡试桩法；荷载箱；施工工艺1 自平衡测试技术原理简介和荷载箱1.1 自平衡测试技术原理通过自平衡测试法是利用试桩自身反力平衡的原则，将一个特制的液压荷载箱埋在桩端附近或桩身某截面处，待混凝土达到一定强度后，通过对荷载箱内腔施加压力，箱顶和箱底被推开，荷载箱以下桩将产生端阻和向上的侧阻以抵抗桩向下的位移，同时荷载箱以上桩将产生向下的侧阻以抵抗桩向上的位移，上下桩段的反力大小相等、方向相反，从而达到试桩自身反力平衡加载的目的。
荷载箱施加的压力可通过预先标定的油泵压力表测得，荷载箱顶底板的位移可通过预先设置的位移杆，用位移传感器测得。
由此可测得上下桩段两条 Q～S曲线及相应的S～lgt 曲线，采用合理的测试数据等效转换方法和承载力确定方法，即可确定基桩的极限承载力、桩侧、桩端阻力分担情[6-10]。
1.2 自平衡法荷载箱与改进的囊式荷载箱1.2.1 传统荷载箱对于自平衡测桩法，其荷载箱上下承压板用普通低碳钢板制作，中间与千斤顶用高强螺栓连接。
在测试过程中承压板易产生较大变形而影响测试精度；且荷载箱重量都在 1000kg以上，实际操作中安装很不方便；荷载箱的上、下平板会导致施工时浮浆，这些会影响桩的测试结果精度、成型及完整性。
位移采用位移杆测量，当测量距离较大时，会影响精度。
且位移杆采用普通低碳钢筋制作，在检测长桩时易发生弯曲变形，会影响位移传递的准确性[11-15]。
目前囊式荷载箱常用的位移测量方法有两种：位移杆和位移丝。
荷载箱的技术解答
荷载箱的技术解答如何确定荷载箱平衡点？自平衡试验，尽管理论上存在一个“平衡点”,但在工程实践中，是很难界定这个准确位置的。
通常我们会根据勘察报告的有关资料，结合工程实践经验，来确定荷载箱的位置。
具体而言，可以根据勘察报告所提供的各个土层的摩阻系数，以及端阻系数，来进行计算，选取一个上下阻力基本均衡的位置放置荷载箱。
由于大量的自平衡项目，是用于桩基承载力的验证，上述方法是比较普遍的估算“平衡点”的方法。
除此之外，还有一些方法，可以利用自平衡法充分发挥整个桩的阻力来进行检测。
例如： 1）荷载箱位置放置在预估平衡点稍上的位置。
通过补充桩顶的反力的方法，使上段桩和下段桩的阻力同步发挥。
2）通过埋设双荷载箱的方法，进行测定。
上下荷载箱位置留有一定距离。
试验时分段加载，获得各段桩的承载力，然后拟合成整个桩的承载力。
欧感荷载箱为什么可以在中低压的压强之下完成自平衡试验？有何好在自平衡检测中，全套加载装置（包括荷载箱、油管、油管接头等等），全部事先埋入混凝土中，其100%的可靠性，是保证试验成功的关键。
尽管加压油泵可以产生很大的油压压强，但我们知道，油压压强越大，液压系统出现漏油的概率就越高，而一旦自平衡加载设备出现漏油的情况，就无法继续进行试验了。
欧感荷载箱采用了大截面油压腔体的设计，所以在很小的压强下，就能产生很大的加载力。
这种设计符合自平衡试验对液压油路100%可靠性的要求。
荷载箱埋设在桩中间位置的时候, 自平衡试验之后，会否形成断桩？自平衡法的核心概念是，通过荷载箱的加载，将桩体分为上下两部分，然后通过分别测量上下两段桩在荷载箱加载力的作用下产生的位移等参数，来检测桩的承载力。
也就是说，在加载完成之后，荷载箱的位置一定会产生断桩。
与施工错误所造成的断桩不同，采用欧感技术进行自平衡检测，荷载箱位置的断桩是人为产生，也是可以修复的。
根据工程桩实际使用时，自桩顶而下的受力分布情况，在荷载箱的位置，需要承担实际负荷的一半，那么荷载箱断面的在补浆之后的强度，必须达到50%的强度，才能放心地用作工程桩使用。
自平稳法桩基承载力检测荷载箱
自平稳法桩基承载力检测荷载箱目录一、通莫静载法(自平稳法）发明二、通莫静载法进展三、通莫静载法技术特点四、通莫静载法实验装置五、通莫静载法应用意义六、通莫静载法的特点七、产品展现八、厂家介绍一、通莫静载法发明：将一种特制的加载装置───荷载箱（如图一），在混凝土浇筑之前和钢筋笼一路埋入桩内的相应位置（具体位置依如实验不同目的和条件而定），将加载箱的加压管和所需的其他测试装置（位移、应变等）从桩体引到地面，然后灌注成桩。
由加压泵在地面向荷载箱加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过对加载力与这些参数（位移、应变等）之间关系的计算和分析，咱们不仅能够取得桩基承载力，而且能够取得每层土层的测阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据。
这种方式能够用于设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的查验。
图一二、通莫静载法进展：在此项技术问世之时，为维持其在本地检测和施工行业的优势竞争力，通莫静载法的发明人并无着力对外推行此项技术。
明白90年代中后期，随着荷兰通莫系统----这家由专利持有人的后人开办，并致力于将Afar Vasela公司系列技术进行市场化推行的企业走入人们的视野，这项技术的初创者才广为世人所知。
迄今为止，在该法已成功应用在各类类型，总量几千根桩的检测工程中。
而这项专利技术的有效持有者---荷兰通莫系统，也于2005年末通过其中国总代理----杭州欧感科技，开始将此法系统的引进中国，至今已完成包括杭州湾大桥主墩（7000吨单桩极限承载力）、泰安广电中心大楼（3500吨单桩极限承载力）、河南济邵高速逢石河大桥（4200吨单桩极限承载力）宁波机场路姚江大桥（3300吨单桩极限承载力）、无锡地铁1号线市民广场站（2600吨单桩极限承载力）、铁道部调度指挥中心（4000吨单桩极限承载力）等多个国家及地址重点项目。
三、通莫静载法技术特点：通莫静载法的特点是,通过在桩体内部预先埋设一个加载设备---荷载箱，利用桩体自身产生的反力，来方便而准确的测量桩周土的特性。