高桩码头桩基竖向承载力试验设计要点分析

第19卷 第7期 中 国 水 运（下半月） Vol.19 No.7 2019年 7月 China Water Transport July 2019
收稿日期：2019-3-25
作者简介：贺 飞（1988-），男，硕士，广东省航运规划设计院有限公司工程师。

高桩码头桩基竖向承载力试验设计要点分析
贺 飞
（广东省航运规划设计院有限公司，广东 广州 510050）
摘 要：针对高桩码头桩基竖向承载力验收复核的关键技术问题，本文通过设计一套严密的竖向荷载承载力测试实验技术，正确表达竖向荷载测试实验项目、实验断面及关键测点的布置和实验方法，阐述实验荷载的设计技巧和原理、实验荷载的加载方式及分级加载原则，详细解释实验规则，可为顺利进行高桩码头竣工验收中的复核性检测工作提供科学基础。

关键词：高桩码头；桩基荷载；竖向承载力；试验设计
中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）07-0159-02
高桩码头是三种典型的码头结构型式中的一种，如何正确、合理地计算高桩码头桩基承载力是高桩码头结构设计是否安全、经济的关键因素。

本文以某高桩码头工程项目为例进行说明，该项目将建设6个新的1,000t 级锚固单元，码头长度为522m，宽度为14.5m，码头前沿高程为36.5m，港口高程为28.9m。

码头整体为桩基平台结构，桩基采用强度、尺寸为C80φ600的PHC（AB）预应力混凝土管桩，框架距离为6 m。

在每排的运输部分放置一对叉桩（斜坡5：1）和3个直桩，在另一个区域的每排中放置一对叉桩（斜坡5：1）和2
个直桩将被放置。

为了顺利完成码头的完工验收，有必要对项目进行测试审查，以接受桩柱，道路和港口工地的完工。

对港口的支柱，道路和建筑工地的成品进行检验和质量评估，为完成验收提供参考，并提供基本技术数据。

码头的维护和管理，包括：检查被测断面载荷的应力和挠度，并与理论计算值进行比较，检查结构控制段的实际应力和应变值是否符合要求。

设计和规范，评估结构的实际性能和运行条件；确定桩平台评估结构的自振特性以及横向动载荷下的动态和动态挠度的动态特性和侧向抗冲击性。

通过对板桩结构的竖向和侧向荷载试验，结合施工检查记录，评估桩基的总承载力。

垂直荷载试验主要包括测量高桩码头结构在试验荷载下的变形和内力，以确定码头结构的实际运行状况是否符合码头的预期。

这是测试码头整体结构实际性能的最直接、最有效的手段和方法，如计算和测量码头结构的强度和刚度。

为了验证码头的工作和约束状态，作为大型码头工程的一部分，选择了1~5和6个泊位进行测试。

为了确保安全和方便的装载，在没有装载机的第九或第十段的情况下选择泊位1~5，并且为右段的段选择第六位置。

一、桩基竖向承载力试验方法 1．竖向荷载试验测试项目
首先，根据结构的整体计算确定装载位置。

为了准确反
映荷载作用下码头强度的变形，采用三维数值模拟。

在有限
元模型中，码头板采用板式单元，码头板由梁格子划分，码
头桩基础，梁为三级梁单元 节点和边界条件由梁处理。

弹簧土法模拟土壤约束对桩的影响。

2．测试断面及测点布置 （1）应变测试断面
该载荷试验的应力试验部分选择在工作平台的支撑中心和两个相邻桩的中间位置
（中心部分A，靠近支点的B 部分）和顶部C，见图1。

图2 沉降测点布置
（3）温度测量
一些变形测量点使用智能变形传感器同时测量加载过程中的温度变化，以消除温度对测试结果的影响。

3．试验方法
（1）变形必须施加在测量点的表面上，规格为5mm×100mm，电阻为120Ω，它与DH3817动态和静态应力测量系统以及自动采集系统相关联。

部分测量点采用
160 中 国 水 运 第19卷
JMZX-212AT 长沙金茂智能传感器。

适用于完整的测试仪和JMZX-300X 软件测量，可同时测试变形和温度。

（2）每个点的沉降测量。

建议使用精度水准仪，测量精度为0.01 mm，以匹配铟钢测量规则。

通过光电穿孔偏转动态测量各个测量点。

（3）利用人工观察视觉强度，基于辅助放大镜和SW-LW-101数字裂缝对结构控制部分混凝土表面的开裂裂缝的宽度，长度和位置。

二、试验荷载设计 1．加载车辆设置
30t 车辆用于装载测试，并且根据装载条件选择不同数量的装载车辆。

轴的重量和尺寸暂时确定如下：
图3 加载车辆轴重及尺寸图
2．试验条件
工作条件1：检查工作平台的最大正弯矩效应； 工作条件2：检查工作平台最大负弯矩的影响（根据负载情况，可与1组合）；
工作条件3：检查桩的最大轴向力的影响。

3．测试负载的效率
将测试载荷和由载荷获得的每个部分的内力值与设计值作为载荷效率系数进行比较。

由于新的码头结构，该静载荷试验的负荷效率比控制在0.85和1.05之间。

三、加载方式与分级加载
为了获得结构测试载荷和位移和防止对结构负荷意外损坏之间的相关性的曲线，静态试验载荷被分成在装载的测试条件的四个步骤，并在两个被排出步骤。

加载方法在一个步骤中在最大负荷施加，然后递增到零。

装载和静态测试负载的调平主要基于控制部分的垂直和水平位置，并装载到相应的控制部向负载测试车辆的数量之间的差。

加载，以产生负载测试。

该项目是40%，60%，80%，控制部的内部力或运动的最不利的影响值的100%。

为了节省资金，降低测试加载时间，装车计划应的工作条件正式加载和顺序应合理选择之前进行优化。

在正式加载测试之前，建议使用两个承载器进行预加载。

预载试验适用于每个装载位置的保持时间至少20min。

预加载旨在验证结构的结构和正常运行，以及验证测试系统及其组织是否正常运行。

在零负载下卸载预加载，并且一旦结构完全脱离零负载，就可以进入正式负载测试。

正式负载测试基于负载条件的数量逐个执行，一个序列负载条件完成后，必须在零负载下完全恢复结构，然后才能进入下一个序列负载条件。

结构零载荷完全恢复的标志是由载荷试验测量的结构的最大位移点小于零载荷位移后10min 增量的前10min 增量的15%。

四、静力试验规则
静态试验对外界环境要求比较严格，根据试验要求，应在温度变化不超过2℃且结构温度趋于稳定的间隔进行。

在试验过程中，应相应地测量结构的表面温度，同时测量试验载荷下的结构响应。

关于静态试验载荷的持续时间也有一定要求，根据规范要求，静态试验荷载的时间上取决于结构移位所需的时间相对稳定。

在相同的负载，如果最大结构性转变点的过程中的最后5min 的运动是比所述测量仪器的最小分辨率5min 或更少的第一位移增量的小于15%，它被认为结构位移相对稳定。

在正式负载测试之前，必须使用零阶负载读取所有测量点。

每次装载或卸载后，必须进行一次读数，一旦结构位移达到相对稳定性，在进入下一级负载之前再次读取。

每5min 只能观察到具有明显结构位移的测量点，以验证结构位移是否相对稳定。

如果在加载实验过程中，发生以下任意情况，应立即终止加载实验：①控制点应力的一个值约束或控制点超过计算值和满足或超过所述约束值；②控制点位移超过规范的允许值；③由于负载试验，结构因异常应力或局部损坏而受到损坏，这会影响其承载能力和将来的正常使用。

五、结语
高桩码头桩基竖向承载力验收复核中存在诸多关键技术问题，为了对高桩港口和码头的道路进行质量检验和鉴定，为竣工验收提供参考，并为码头的维护和管理提供基础技术数据，需要对桩基进行垂直荷载试验。

本文通过设计一套完整的竖向荷载试验方法，详细阐述了竖向荷载试验测试项目、测试断面及测点布置和试验方法，介绍了试验荷载的设计原则与方法，加载方式与分级加载，阐明了静力试验规则，可为顺利进行高桩码头竣工验收中的复核性检测工作提供科学基础，可为后续类似工程的开展提供借鉴。

参考文献
[1] 袁谱，应宗权，苏林王.桩土作用下缺陷大管桩单桩极限
承载力理论计算[J].水运工程，2016，（05）：121-124+161. [2] 孙熙平，张勇，郑锋勇等.高桩码头基桩竖向承载力原型
试验研究[J].岩土力学，2014，35（09）：2609-2615. [3] 孙熙平，阚津，张勇等.老旧高桩码头升级改造技术研究
[J].水道港口，2014，35（02）：165-170.
[4] 袁伟，闫澍旺，赵亮.波浪荷载对码头桩基竖向承载力的
影响研究[J].勘察科学技术，2011，（06）：1-5+9. [5] 闵冬平，张小清.自平衡试桩法在水工码头工程桩基静载
试验中的应用[J].中国水运（下半月），2010，10（06）：188-190.。