浅谈钢筋应力计在桩身应力测试中的应用

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2016/6/13来源:《基层建设》2016年4期文/朱丹华 季彬彬
[导读]在本文当中介绍了钢筋应力计的工作原理,与此同时利用桩身安装钢筋应力的方法来对桩身的轴力进行推求分析。

1杭州市勘测设计研究院  310012;2浙江大学建筑设计研究院有限公司  310012
        摘要:在本文当中介绍了钢筋应力计的工作原理,与此同时利用桩身安装钢筋应力的方法来对桩身的轴力进行推求分析,并且对其在实际工程当中的应用做了分析。
        关键词:钢筋应力;桩身应力;实践

 
        随着现代经济的不断发展,现代建筑的施工技术也在不断发展,钢筋应力计在现代钢筋受力的检测方式当中得到了广泛的应用,其本身具有测试灵敏度较高、稳定性较高、不宜受到外界干扰的特点,并且受到外界温度的影响也是相对较少的,可以进行长期的观测。与此同时,在钢筋计的安装和观测方面是相当简单方便的,可以得到大力推广。在桩身当中安装钢筋应力计,可以对钢筋的应力变化做出相对应的观测,从而对桩身的受力性能和承载力进行计算。
一、钢筋计的工作原理
        在建筑工程当中,钢筋计在受到轴向压力的时候,和钢筋紧固在一起的振弦式的钢筋计当中的感应组件也会实现相对应的压缩,从而引起弹性钢弦的张力变化,与此同时,钢弦的振动频率也会随之变化。在利用频率仪进行检测时候可以对钢弦的变化进行检测,从而得出混凝土结构所受到的力。在现阶段的钢筋安装方法当中,总共有两种安装方法,焊接式和套压式,较常用的为焊接式,如图1所示。
 
 
                                     图1 钢筋计与主钢筋的连接示意图
 
      

二、钢筋应力计读数的测读
        首先在测读前需要对应变仪进行校正,在校正的时候需要用到标准电阻。
        而后,就需要将测试桩的钢筋应力计上的导线按照编号从下到上分别接入应变仪的平衡向当中。
        最后在进行首级荷载力的加载之前,应该将每一个的钢筋应力计的微变值读书调整到0,进行相应记录,之后以此进行加载,当加载到5、30、60、120min的时候需要测读一次并且进行相对应的记录。以此类推之下,当每级的荷载加载之前和加载之后进行测读一次,在加载之后的过程当中应该对测读时间的间隔进行测读并且进行记录。
三、数据处理
        在对测量的结果进行桩身轴力的计算步骤,可以分为以下几个步骤:
  
        式中
        QS——钢筋力(kN);
        ν0、νi——分别为空载时和加载时钢筋应力计的频率(Hz)。
        α、β——出厂标定常数。
        ②、桩身弹性模量的确定
        由于桩身弹性模量并非常量,按下式求取分级荷载作用下的桩身弹性模量E:
 
        式中
        Qs——钢筋力(kN);
        Ei——i级荷载作用的的桩身弹性模量(kPa);
        Es——钢筋的弹性模量(kPa);
        Ai——第i断面处桩身截面面积(m2);
        As——钢筋的截面面积(m2)。
        ③、利用应变相等计算轴力
        利用钢筋应变量与桩身混凝土应变相等,并根据实测钢筋力和对应的桩身弹性模量计算轴力,公式如下:
式中符号意义同前。
四、钢筋应力计在桩身应力测试当中的具体应用
        1、工程概况
        某项目占地面积约4万平方米,主体项目有两栋高度约250米塔楼与建筑面积约12万平方米的裙房组成,设三层地下室。为验证桩基承载力设计参数对其中3根试桩进行单桩竖向抗压静载试验,试验前在桩侧预定位置预埋振弦式钢筋应力计,试验时同步进行了桩身应力测试。本场区属第四纪钱塘江现代江滩,地貌形态单一。场地原地形大部为鱼塘等,后回填而成,场地浅表层为分布有厚1~4m 不等的填土,其下为厚度约13m~19m 左右的粉土和粉砂层,以下为厚度1~3m 不等的软塑~流塑状的灰色粘性土,局部夹粉砂,下部为可塑状粉质粘土,再下部为软土成因的灰色粘土,其下为粉、细砂层和圆砾层。本工程原设计总桩数约3600根,桩端持力层为圆砾层,桩长约为42~55m,采用桩端后注浆施工工艺,单桩注浆量约2~3吨,单桩承载力特征值Ra=6500kN。
        2、桩身应力测试成果分析
        为了对其桩身不同位置的桩身轴力、桩侧的摩擦力分布情况以及桩端阻力的发挥情况进行确定判断,在本文当中对3根试桩进行桩身应力测试,在每一根试桩的桩身都设有8个断面的钢筋应力计,在每一个断面上设置3只钢筋应力计,钢筋应力计采用焊接的方式将其固定在钢筋笼的主筋,在连接应力计的电缆线上利用柔性的材料进行保护,并绑扎在钢筋笼上在将其引到地面上。
        静载试验采用慢速双循环维持荷载法, 3根试桩荷载-沉降量曲线描绘如图2所示。
 
                                 图2 荷载-沉降量曲线图
        3根试桩的桩身应力成果分析如下:
        1)、TP1#试桩的桩身轴力测试成果如下:
 
 
        2)、TP2#试桩的桩身轴力测试成果如下:
 
        通过以上试验,桩顶在受各级荷载作用下,桩身压缩产生向下位移,桩侧产生向上的摩阻力,桩顶荷载通过发挥出来的摩阻力传递到桩周土层去,从而使桩身轴力随深度递减,且荷载的传递深度也逐渐加深,递减速率反映桩身周边土体摩阻力发挥的情况。试验加载至最大值时,桩顶沉降小于40mm,并能趋于稳定,说明承载力还有发挥空间,通过试桩所得数据和检测的结果,给后期工程桩基设计,优化桩型、桩数及承台构造提供设计依据,并有利于业主更好的控制工程造价。本项目通过我方的设计试桩检测,在后期工程桩基设计时,总桩数约3300根,减少了约8%的工程桩,节省造价约600余万元。
 
        3)、TP3#试桩的桩身轴力测试成果如下:
 
        试桩的结果数据经过统计如表1所示
 
        结语:综上所述,钢筋应力计可以在桩身应力测试当中得到广泛的应用,可以在静载荷试验当中对桩侧的各层土摩阻力进行获取,并且能够对其静荷载试验进行补充,从而得出比较准确的桩基抗压承载力,更好的让设计了解桩基承载力安全余量。另外,钢筋应力计的价格是相对便宜的,在测量的精度方面相对可靠,在试桩的实验过程中可以进行同步测验,比较方便快捷。
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