對自平衡試驗報告的補充

2021-09-18 07:51:46 字數 2272 閱讀 4962

一、 關於試驗樁的極限承載力

在自平衡試驗過程中,不存在樁側土的負摩阻力問題,樁側土均表現為正摩阻力,提供荷載抗力。也就是說,該實驗未能區分樁基在實際工作狀態下可能產生的正負摩阻力問題。這就使得自平衡實驗得出的樁基承載力會高於實際工作狀況下的承載能力。

1、 ① 20#承臺的三根試驗樁,載入到最後一級,即第10級6242kn,達到穩定以後,上下段樁的位移q~s曲線均呈緩變型,均沒有出現陡變現象,故這三根樁應該都還沒有達到極限狀態,否則至少應該有某個樁的上段或下段的位移出現陡變。所以20#承臺的三根試驗樁,其抗壓極限承載力應高於12000kn,至少還應有1~2級載入量的富餘。

②11#承臺的三根試驗樁為嵌巖樁,由於其樁端承載力遠大於樁側摩阻力,故實驗中,三個樁的上段均被頂出,特別是11-2#,11-5#均未能實現最大載入量。已有資料不足以支撐過多分析。但下文算出的11#三根試驗樁的負摩阻力近似值都很小,對嵌巖樁的影響不大。

2、 國內外大量現場試驗資料表明,自平衡試驗結束後對試驗樁進行壓漿處理,樁側極限摩阻力和樁基極限承載力均能得到不同程度地提高。

二、 關於樁側摩阻力

(一)樁側摩阻力強度對比分析

由上面的樁側摩阻力強度分布圖,可發現以下規律:

1、對比20號承臺的3根試驗樁的樁側摩阻力強度分布圖,可知:3根樁的樁側摩阻力強度分布圖非常相似。由樁頂到鋼護筒底部這一段,樁側摩阻力強度自上而下緩慢增長,而且數值大小明顯低於下部。

但過了鋼護筒的位置以後,摩阻力強度隨著深度的增加幾乎是呈線性快速增長。

2、對比11號承臺的3根試驗樁的樁側摩阻力強度分布圖,可知:3根樁的樁側摩阻力強度分布圖非常相似。由樁頂到鋼護筒底部,然後再往下,包括護筒底部以下的幾公尺範圍內這一段,樁側摩阻力強度自上而下呈增長趨勢,但增長量極小。

再往下,摩阻力強度才隨著深度的增加快速增長。

3、對比20號承臺與11號承臺試驗樁的樁側摩阻力強度分布圖,可知:所有6根試驗樁,在鋼護筒所對應的高度內,樁側摩阻力強度值都比較小,最主要的原因應該是:①素填土自身的土力學性質,②塗有瀝青的鋼護筒的存在,使得樁土介面的摩擦係數顯著減低。

這也初步驗證了消除負摩阻力的工藝措施的效果。

同時也可發現,,最主要的原因可能是素填土層均勻性比較差,在不同的地點密實度變化較大,其工程性質變化也較大。

(二)樁側負摩阻力的近似計算

要確定樁側負摩阻力的大小,首先要確定中性點的位置,也即正負摩阻力的分界位置。

欠固結土體要完成固結需要很長的時間,在固結完成之前,樁身中性點是變動的,相應的樁身摩阻力(正摩阻力和負摩阻力)的分布也是變化的。只有土體固結完成之後,樁的中性點才能穩定,樁身摩阻力的分布才能穩定。

在自平衡實驗的過程中,中性點是不存在的。而且在該實驗中,計算分析中的中性點以上土層不僅不會出現負摩阻力,還會表現為正摩阻力提供荷載抗力。

但如果近似地假設:

1 自平衡實驗得出的樁側摩阻力強度即為樁基實際工作狀態下的樁側摩阻力強度。

2 整個素填土層(對應於鋼護筒高度)為軟弱土層,對樁均產生負摩阻力,即認為20#樁基樁側產生負摩阻力的土層高度取 20公尺,11#樁基取18公尺(此假設有一定的保守性,因為大量的現場試驗表明:在一般情況下,產生負摩阻力的土層深度約為軟弱土層厚度的0.7~0.

8倍)。

在上述兩個條件下,在樁側產生負摩阻力的高度內,用自平衡試驗得出的樁側摩阻力強度乘以所對應的樁側面積,再進行分段累加,即可得到6根試驗樁的樁周負摩阻力的近似值,如下:

20-4#樁:693 kn

20-2#樁:600 kn

20-4#樁:762 kn

11-2#樁:74.3 kn

11-5#樁:189.2 kn

11-3#樁:211.6 kn

上面的計算值都不大。

但在樁的自平衡實驗中,試壓荷載施加是在很短的時間內完成的,而樁周軟弱土層的變形需要很長的時間才能完成。在試壓荷載施加的過程中,軟土的固結沉降變形完全可以忽略不計。也就是說,自平衡實驗過程中負摩阻力不可能充分發揮出來,實驗得出的樁側摩阻力強度並不能準確反映樁基後期實際工作狀態下的樁側摩阻力強度。

在樁基的實際工作狀態下,樁側負摩阻力的強度與樁基沉降及樁側土質壓縮沉降、沉降速率、穩定歷時等因素有關,且具有時間效應。樁側土與樁的粘著力和樁表面負摩阻力的大小取決於土的抗剪強度,地基土的沉降速率越大,負摩阻力值亦越大。這是由於負摩阻力實質上是土的抗剪強度,且其隨著剪下速率的提高、固結度的增長而增大。

同時,負摩阻力的發生和發展經歷著乙個緩慢的時間過程,這是由素填土的固結沉降特性決定的。也就是說,隨著素填土層後期的固結沉降,負摩阻力還會有所增長,直至達到最終穩定。但理論分析認為其不會產生大幅變化,故上述計算得出的近似值仍有較大的參考價值。

較為準確的、接近實際情況的負摩阻力分布、發展規律,還有賴於後期的觀測。

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