自平衡法静载试验在基桩中的应用

自平衡法静载试验在桩基中的应用目录01自平衡法--定义及适用范围04自平衡法--自平衡法检测特点1.1定义自平衡法静载试验技术是将千斤顶放置在桩的底部或下部，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或下部荷载箱施压向上顶桩身的同时，向下压桩底，使桩的摩阻力和端阻力互为反力，分别得到荷载-位移曲线，叠加后得到桩顶的承载力和位移管线的Q-s曲线。自平衡法是一种基于在桩基内部寻求加载反力的静荷载试验方法。自平衡试桩法：上段桩的侧摩阻力+上段桩的自重=下段桩的侧摩阻力+端阻力1.2自平衡法适用范围粘性土、粉土、砂石岩层中的钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等。2.检测设备高压油泵：荷载箱油管顺着钢筋笼主筋捆绑并引至地面。测试时，将油管接入高压油泵进行加压。荷载箱：主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成，基桩自平衡法检测的关键设备。一次性荷载箱埋入桩内后不可回收，成本高，可回收的荷载箱一般放置在空心预制桩的内部，桩端的不远处。2.1加载设备：2.2位移量测装置电子位移传感器：位移传感器：一般采用电子百分表或电子千分表，通过磁性表座固定在基准钢梁上。每桩6只，两只用于测桩身荷载箱的向上位移，两只用于侧桩身荷载箱的向下位移，两只测桩顶向上位移。数据采集系统:包括数据采集仪、计算机、稳压电源、不间断电源2.3应力量测装置常规钢筋应变计：测量桩身内力，并由桩身内力推算各土层的抗压或抗拔侧摩阻力。2.4其他装置平衡梁：又叫基准量，由基准桩和基准梁组成，作用是为测试元件提供一个稳定的平台。防风棚架：为测试提供一个相对稳定的环境，减少试桩时外部因素的影响。3.1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。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。3.2检测原理

4.自平衡法检测特点

1.装置较简单，不占用场地，不需要运入数百吨或者数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，可多根桩同时测试，试验准备工作省时、省力、安全；2.该法利用桩的侧阻与端阻互为反力，因而可清楚的分出侧阻力与端阻力分布和各自的荷载—位移曲线；3.试验费用节省较多，尽管荷载箱为一次性投入器件，但与传统的方法相比，可节省试验总费用30%～60%，具体比例试桩吨位与地质条件而定；4.由于试验方便、费用低、时间节省，该方法有利于增加试桩的数量，扩大检测面；5.试验后的试桩仍可作为工程桩使用，必要时可利用预埋管对荷载箱进行压力灌浆.5.自平衡试桩法荷载传递规律与传统静压试桩法区别1、自平衡试桩法和传统的静载法最大的区别在于桩的荷载传递机理不同。传统的静载法荷载作用在桩顶，符合桩实际工作状态，传统静载试验只需从单桩总体上考虑。自平衡荷载作用在荷载箱处，对单桩承载力需要分为上下两段桩进行考虑。2、自平衡上段桩的位移方向向上与传统静载试桩侧摩阻力方向相反，随着桩身位移的增大桩周土体愈发松散，从而导致自平衡上段桩桩侧土体抵抗荷载的能力要比传统静载试桩要小很多。且自平衡上段桩桩侧摩阻力为负摩阻力，确定上段桩的极限承载力需要将负摩阻力通过公式转换为正摩阻力。而自平衡下端桩荷载传递情况类似于传统静载桩。5.1传递规律传统静压桩：桩身受到压荷载作用下，桩身处于压缩状态，导致桩周土密实度增加，从而桩侧摩阻力增大。自平衡检测法：上段荷载作用在桩底，桩侧土层会随着桩身的向上移动向上移动，而上段桩桩顶并没有覆盖土层和其他荷载，因此桩周土体会逐渐松弛，从而桩侧摩阻力也会下降。5.2桩周土应力状态的区别5.2桩身受力情况的异同自平衡法：上段桩中荷载作用在桩底且方向向上，从而桩身会产生向上的位移，桩周土跟着向上移动，桩侧上部土体并没有土层覆盖和其他荷载，因此从桩侧上部土层到桩侧下部土层随桩身位移的增大而变得越来越松散，当土层刚度较小时在桩顶可能会出现隆起，桩身上部的桩侧摩阻力呈减小的趋势。在桩底加载点部位，出现径向应力集中土拱，下部土层摩擦力会增大。传统静载试验：荷载作用向下，桩身产生向下的位移，桩周土体同时向下移动，使得桩周土体变得密实，桩顶土体可能出现下陷现象。桩身处于受压状态，桩身截面变粗，导致侧摩阻力增大趋势。桩身变形的问题导致自平衡上段桩的截面位移与传统静载试桩有着很大区别由于加载点位置的桩身变形大，因此该处的截面位移最大，而离加载点位置越远桩身压缩变形越小，从而截面位移随离加载点位置的距离逐渐减小。由于自平衡上段桩与传统试桩加载点位置不同，导致两者截面位移曲线呈反比的规律。5.3桩身截面位移的区别5.4桩端破坏形式的区别传统静载试桩：荷载较小时，所受的荷载由桩侧摩阻力承担，且桩身轴力从桩顶到桩底逐渐递减。随着荷载的增大，桩侧摩阻力达到极限承载力后，桩端土层承担全部随后增加的荷载，随着位移的增大，桩端土层进一步压缩变形，从而使得桩端阻力达到极限值，单桩承载能力迅速减小。自平衡