・56- 第39卷第14期 2 0 1 3年5月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE V0l_39 No.14 Mav. 2013 ・岩zk,工程・地基基础 文章编号:1009-6825(2013)14-0056—03 谈基桩静载试验的数据整理和结果判定 都智刚 (山西建筑工程(集团)总公司,山西太原030002) 摘要:通过对基桩静载试验Q—s曲线的数据进行对比和分析,得出了绘制的比例和确定极限承载力Q 的具有实际可操作性的 方法,且实践证明该结论合理,可解决静载试验结果判定的准确性问题。 关键词:桩基,静载试验,陡降,Q一曲线 中图分类号:TU473.1 文献标识码:A 0 引言 线可根据沉降量确定,宜取40 mm对应的荷载值”。按说规范已 照此执行即可。但由于规范条文(包括条文解释)并 桩基作为建筑物重要的基础形式之一,以其承载力高、沉降 有明文要求,而“明显陡降”一词也难 量小且均匀、抗震性能好、应用范围广等优点得到了普遍的应用。 未对Q—s曲线的横纵轴比例做出规定,在实际工作中,往往会出现判断上的困难,甚至做出 但由于其属于隐蔽性工程,质量控制尤为重要,准确测试基桩的 以准确定量,造成很大的经济损失或引发严重的安全事故。 承载力是保证工程质量的必要措施。而基桩静载试验(本文仅指 错误的判定,基桩竖向抗压静载试验)是人们公认的最常规、最直观、最准确的 2思考与分析 测量基桩承载力的方法,也是国家相关规范、标准强制性条文规 众所周知,在数据不变的前提下,仅仅改变坐标轴的比例,图 定的验收检测方法。 形就可能会有很大的变化,尤其是曲线的弯曲程度。表1是一组 基桩静载试验的检测方法规范中有明文要求,毋庸赘言。但 静载数据按不同比例绘制的9—s曲线图形。 关于检测数据的分析与判定,则尚有诸多疑问值得探讨。 表1 Q— 静载数据表 1 问题的提出 对检测数据的分析给出了如下方法“确定单桩竖向抗压承载力 l荷载口/kN I 600 I 900 I 1 200 l 1 500 l 1 800 I 2 100 I 2 40O l 2 700 I 3 000 /mm 1 0.63 l 1.19 I 2.16 I 3.52 l 5.36 I 7.69 l 10.65 l l7.61 I 25.18 在现行的JGJ 106-2006建筑基桩检测技术规范中条文4.4.1 l沉降s如图1所示,3条曲线分别按横纵坐标1:1,1:1.5,1:2绘制, 而区别的恰恰是所谓的“陡降”和“缓变”的性 时,应绘制竖向荷载一沉降(Q )、沉降一时间对数(s—l )曲 图形形状基本相似,线”,判定单桩竖向抗压承载力Q 也在条文4.4.2中给出了明确 质及程度。如绘制比例进一步增大或减小,曲线的陡、缓情况还 依据“根据沉降随荷载变化的特征确定:对于陡降型Q 曲线, 将加剧。所以如果没有~个合适的曲线绘制比例,就失去了依据 而现行JGJ 106—2003 取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值”“对于缓变型p—s曲 Q—s曲线判定基桩极限承载力Q 的基本条件,模型计算的最大塑性位移差别不会超过式(14)计算结果,在实际 工程中可以忽略由式(14)计算出的误差。 4)刚塑性模型计算结构的弹塑性位移与塑性位移过程简单, 容易掌握,利用本文提出的刚塑性位移谱法计算结构在强烈地震 [3] ing and Structural Dynamics。2001(30):115—126. [2] Anjl K.Chopra.结构动力学理论及其在地震工程中的应用 [M].谢礼立,吕大刚,译.北京:高等教育出版社,2007. SP,Biggs JM.Inelastic response for a seismic building de- sign.Journal of Structurla Division ASCE,1980(106):1259- 1310. 作用下的最大塑性位移比弹塑性时程法计算结果偏小,但误差在 10%以内,符合建筑结构计算设计要求。 参考文献: [4] 爱德华・L・威尔逊.结构静力与动力分析一强调地震工程 学的物理方法[M].北京金土木软件技术有限公司,中国建 筑标准设计院,译.北京:中国建筑工业出版社,2006. [1] A.Paglietti,M.C.Porcu.Rgid-plastic approximation to predict plstaic motion under strong earthquakes.Earthquake Engineer- The rigid-plastic method on calculating plastic motion of structure under strong earthquake YANG Yong-xing (Shanxi Coal Transportation Group Yuncheng Co.,Ltd,Yuncheng 044000,China) Abstract:In this paper study diference between plastic displacements of stucrture under strong earthquake calculated using riigd-plastic model and calculated using elastic.plastic mode1.The results show that rigid—plastic model can be introduced to calculate the max plastic motion under strong earthquake.Motivated by this a rigid.plastic response spectrum is introduced,which provides an easy method to calculate the maximum plastic displacement of structure under stong earrthquake.The procedure is formulated using a step by step format followed by an example.Re‘ suhs are compared with refined elastic.plastic time-history analysis and found to be extremely encouraging. Key words:elastic.plastic time.history method,rigid-plastic response spectum,elrastic-plastic model,riigd-plastic model 收稿日期:2013-03—02 作者简介:都智刚(1978-),男,高级工程师 爹 9l 荤 都智刚:谈基桩静载试验的数据整理和结果判定 ・57・ 检测规范中并没有给出一个相应的数值,相反JGJ 4-8O工业与民 降,那就可推论Q—s曲线为缓变型,按s=40 mm或s=0.05D对 用建筑灌注桩基础设计与施工规程中给出了一个Q—s曲线“按 应的荷载值判定极限承载力,则用插值法或曲线拟合法直接用数 整个图形比例横:竖=2:3”绘制的要求。但这显然是指数据比较 据便可计算出极限值Q ,Q 曲线仍然没有绘制的必要了。所 完整、已经加载至极限荷载或桩顶总沉降量达到60 mm~8O mm 以这明显是不合适的;3)一些工程实践已经证明,当未出现此种 Q一曲线也已出现陡降,可以由此判定极限承载力Q 。 的情况。目前随着国家对建筑质量的要求不断提升,桩基工程设 情况时,计时普遍偏保守,而竣工验收时采用静载试验往往考虑到检测成 本、工期等因素,仅加载至设计要求的极限荷载便停止加载,得出基 15 30 60 150 桩合格或不合格的结论即可。实践经验表明,合格的基桩在静载试 验加载至设计要求荷载时沉降量并不大,一般仅有20 inm左右。 而JGJ 106-2003中4.4.2条文说明里指出“大量实践经验表明:当 沉降量达到桩径的10%时,才可能出现极限荷载”。所以按目前的 静载试验现状,笼统采用2:3的比例绘制Q—s曲线,显然是不合适 的。如图2所示,某根桩加载至设计要求的极限承载力3 000 kN 时总沉降量仅l9.38 mm,且各级沉降量变化无大的突兀,静载 9.00 12.oo 2 38O kN 2 720 kN 15.od 18.00 21 o0 24.o0 27.oo 30.00 3 060 kN D3 400 kN Q—s曲线若按2:3比例绘制,就相当于像哈哈镜那样将原本扁平 的图形硬生生拉长,结果是图形陡降明显,很容易得出错误的结论。 Q/kN 图3 Q—s曲线图(二) 圈4 一 曲线图 如图3,图4所示为同一根桩的静载Q—s曲线和s—lgt曲线, 从2 720 kN加荷至3 060 kN时,本级沉降量为6.96 mm,为上一 级沉降量的2.35倍(本级沉降相对稳定时间为2.0 h)。但Q—s 曲线已出现陡降,结合s—l 曲线“尾部出现明显向下弯曲”的情 况,可判定该桩的极限承载力为2 720 kN。综上所述,“某级荷载 作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍”的情况 是“明显陡降”的一种典型形式,但两者之间却不能简单的画等号。 那么如何理解“明显陡降”,从纯文字的角度讲,就是沉降增 大且表现明显。根据多年工作经验,静载试验在加载时,每一级 的沉降量的增量一般都会比前一级的沉降量增量大,且随着加载 a)横纵坐标l:1 N 压力增加会越来越明显。但究竟达到什么程度才算“明显陡降”, 就是一个相对的概念了。如前文所述,“5倍”当然算“明显”,但 3倍、4倍,恐怕就难以给出一个视觉上的直观标准了。所以必须 从数学的角度给出一个明确的数值。但如前所述,所谓“陡降”是 个相对的概念,是指沉降量增量的变化,即物理上的加速度。 一而在几何意义上,指的是曲线上第二拐点的切线的斜率,即数学 中的导数。然而Q一曲线并非一条可以定义f( )的函数曲线, 仅在为规律的缓变型时可使用曲线拟合的方法,而在有明显陡降 时是无法推导出其导数函数.厂( )的,所以不具可操作性。综合 前人的经验,我认为定义“陡降”的方法可采用Q—s曲线相邻两 b)横纵坐标1:1.5 c)横纵坐标1:2 级连线与横轴(Q,kN)的角度更加实用。结合前文,Q—s曲线可采 图1 Q— 曲线图(一) Q/kN 0 600 2 100 3 000 2.00 4.o0 6.o0 8.00 10.00 12.00 14.伽 16.00 18.0o 20.o0 用横轴:纵轴=2:3的比例绘制,横轴(Q,kN)最大数值为最大加载 压力,而纵轴(s,mm)则应区别对待:当试验已出现极限荷载(JGJ 106— 2003中4.3.8第1款、第2款)或已加载至桩顶总沉降量60 mm~ 80 ram(JGJ 106-2003中4.3.8第5款)时,纵轴(s,mm)最大数值 应为试验的总沉降量;而当最大加载压力仅达到设计要求(JGJ 106- 2003中4.3.8第3款)且沉降量并不大的时候,宜将纵轴(s,iflm) 最大数值设置为60 mm或桩径的10%。则图2的Q—s曲线如图 图2按2:3比例绘制的 一 曲线图 5所示,为缓变型Q一曲线,是可以准确反映基桩质量的。或可 根据实际情况缩短纵轴(s,mm)长度以使成果图更加美观,但应 而陡降以角度 定义的话,如图7所示,tga=[(s 一s )/ 笔者查阅了一些资料,也与多位同行针对此问题探讨过,发 保持横纵轴的数值比(kN/mm),如图6所示。 现多数人对于Q 曲线的“陡降”都是依据JGJ 106-2003中 4.3.8条第1款“某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作 (Q…一Q )]×Bo/,。其中,Q 和屯分别为发生明显陡降的起始 用下沉降量的5倍”。对此,笔者认为虽不能说错,却也有失偏 点对应的荷载值和沉降量;Q 和s 分别为发生明显陡降起始 颇。1)将5倍于上一级沉降量作为“陡降”的物理定义,尚缺乏足 点的下一级所对应的荷载值和沉降量; 为图形绘制时横纵轴 够的理论依据;2)若真将之视作曲线是否陡降的标准,则Q—s曲 的数值比(kN/mm),取相同长度单位代表的荷载和沉降量的比 线无用,出现此种情况即算陡降,那就可判定前一级为极限荷载, 值。笔者统计了l4个工程2O个出现“陡降”的静载试验数据,cg( 又何必再绘制Q—s曲线,反之,如未出现此种情况,便认定无陡 的平均值为2.51。由此推论定义 可取70。,即Q—s曲线某两级 .58・ 第39卷第l4期 2 0 1 3年5月 SHANXI ARCHITECTURE 山 西 建 筑 Vo1.39 No.14 Mav.20l3 文章编号:1009-6825(2013)14—0058—04 谈河南中石炭世铝土矿成矿系统的控制因素 李新龙 刘玉山 唐俊 (1.江苏省高淳区国土资源局,江苏高淳211300;2.华北油田公司招标中心,河北任丘062552; 3.江苏省有色金属华东地质勘查局,江苏南京210007) 摘要:简要介绍了成矿系统的概念,针对豫西中石炭世铝土矿成矿系统的控制因素,从风化作用、沉积作用、地形地貌、水文条件 等方面进行了论述,以保证铝土矿的稳定供应,提高地质勘查的成功率。 关键词:铝土矿,中石炭世,控制因素 中图分类号 ̄TU452 文献标识码:A 0 引言 成矿系统是指具有成矿功能的自然系统,具体是指在一定地 积型铝土矿。 为了保证铝土矿的稳定供应,需要对豫西铝土矿的成矿控制 以提高地质勘查的成功率。河南省铝土矿成矿系 质时空域中控制某种矿床产生、富集并保存的地质作用、地质条 因素进行分析,导致铝元素分异、富集,并形 件所形成的矿化系列、矿床组成的整体。铝土矿是河南省的主要 统是地球表面各个圈层共同作用下,矿种之一,也是河南铝业的基础原料,主要分布在黄河以南、秦岭以 北、京广铁路以西的广大地区(简称豫西),出露面积20 000 klIl2左 成铝土矿床的成矿系统,豫西铝土矿成矿系统的控制因素主要 有:风化作用、沉积作用、地形地貌、水文条件、海侵、构造作用、气 大气、生物、喀斯特作用。 右,赋存于寒武系一奥陶系碳酸盐岩风化剥蚀面上,赋矿地层为 候、 风化作用 中石炭统本溪组(c ),成矿时代为中石炭世本溪期,属红土型沉 1数据点之间的连线与横轴(Q)的夹角达到70。可定性为“明显陡 法,且经实践验证该结论是合理的。但需要说明的是,本文的统 降”,该线段起始点对应的荷载为极限承载力Q 。 Q/kN 计数据均为混凝土灌注桩,而预应力混凝土管桩经几个工地实践 验证也基本适用,但由于数据量较少,仍需继续验证其可靠性。 而复合地基静载荷试验成果分析需要绘制的p—s曲线图,由于受 力机制不同,曲线变化规律尚需统计和摸索,其相关的曲线绘制 和判定方法仍需进一步的分析与探讨。 N O Q。0+・ 图5 Q—s曲线图(三) Q/kN 童S. q S I 图7 Q— 曲线图(五) 随着时代的发展和科技的进步,现在的基桩检测人员已经不 再需要用坐标纸绘制9—s曲线了,从word,Excel的图表到全自 图6 Q—s曲线图(四) 动静载设备的曲线自动生成,便捷的同时也使人们越来越忽略一 些最基本的问题。检测试验是一项需要细心、耐心、责任心相结 3结语 本文通过对基桩静载试验Q一曲线的数据对比和分析,得 合的工作,只有注重每一个细节,才能得出准确的结论,科学、准 出了绘制的比例和确定极限承载力Q 的具有实际可操作性的方 确反映工程施工质量,保证工程建设的安全性和合理性。 Discussion on data process and result judge of pile foundation static load test DU Zhi-gang (Shanxi Construction Engineering(Group)Corporation,Taiyuan 030002,China) Abstract:This paper compared and analyzed the data of pile foundation static load test Q curve,gained the drawing ratio and the actual oper。 atiohal methods determination of ultimate bearing capacity Q ,the practice proved that the conclusion was reasonable,which could solve the ac‘ curacy problem of static load test results determination. Key words:pile foundation,static load test,sharp drop,Q curve 收稿日期:2013-03-06 作者简介:李新龙i1966.),男,工程师;刘玉山(1975一),男,工程师; 唐俊(1986一),男,助理工程师