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施工技
单桩静载试验极限承载力颀测方法探讨
Discussion on prediction mcthods of singlc pilc ultimate bcaring capacity
田亚强(甘肃省地基基础有限责任公司,甘肃兰州730050)
摘要:本文对静载试验中未达到极限状态时预测单桩极限承载カ的几种方法进行了比较。根据现场挤载试验效据应
用双曲线核型和灰色系统理论模型对极限承载力进行预測,最后进行了对比分析。
关键词:单桩极限承载力预测;双曲线模型:灰色系统理论预測模型
Abstract This paper introduce the comparison of prediction methods of single pile ultimate bearing capacity(PUBC)when
test load was not reach to the ultimate value. And then, based on the site test record, the prediction PUBC value with hyperbola
method and gray prediction model will be worked out separately As a conclusion, the empirical result and prediction result will be
compared and analyzed
Key words: prediction of pile ultimate bearing capacity; hyperbola method; grey prediction model
中图分类号:TU473文献标识码:B文章编号:1003-8965(201504-0007-02
单桩竖向承载力是桩基设计的最重要的参数,关系有发展到底部。当桩发生整体沉降后,桩端持力层オ会发
到桩基甚至整个建筑设计的安全性与经济性。单桩静载荷
挥作用。
试验是确定单桩极限承载力的最直观、最可靠的方法之
3本次试验极限承载力预测
也是各国规范比较推崇的试验方法。但在工程实践中,由
1)数值解法
于各种现场条件的限制,未能将试桩压至破坏,所得的曲
由计算数据得
线是不完整的,不能直接得到单桩极限承载力。此时,就
需要利用已获得的实测数据,合理地预测单桩极限承载力。
Qn=5910.88Va_1.105x103
其中双曲线法是比较简单、适用、拟合精度较高的方法之
沉降控制法
灰色系统理论模型也被业内较多采用。
若极限沉降为100
Q,--5550kN
我公司施工的甘肃省某项目桩基采用直径为1m的
2)折减系数法
钻孔灌注桩。地劫报告显示基底下面有大约30m厚的软
取ん=0.9,则Qw=2-Q,=0.9×591088=53198kN
质淤泥层,再往下依次是含碎石的於泥质沙层、硬质粘土
2)图解法
层和中粗砂层。平均地下水位线位于原地面以下1.2m处。
s/Q"1000
U.0DU0.3U0U600.901.2)1.こU1.UU2.1240と.Uこ3.U03.30
1双曲线模型单桩极限承載力预测
0.0D089=5618kN
双曲线法是由克里斯顿在1967年提出的,马来西亚
的 Chin Fung Kee也对该理论进行了阐述和应用。其方法
是假设作用试桩的Q-s曲线符合双曲线方程
100.0016=6250kN
1.1双曲线模型的数值解法
根据最小二乘法原理,可得数值解公式
图1双曲线模型图解法
y;72-y
由图中拟合出的直线求得的极限承载力2-6250kN
b-1.6x104
1)沉降控制法
a=v-bx
(2
直线延伸到纵坐标为100mm时对应的s/Q×1000
相关系数
值为17.19
-x1000=5817.3元N
2)折减系数法
1.2双曲线模型的图解法
n-.-2-0.9x6250-5625kN
利用试验实测数据绘制出g°直线求解此直线的斜
2)结果分析
率,即可得到栟破坏时的极限承载力。
由于图解法考虑了桩受力过程中摩擦力和端承力发
在实际应用中,发现数据描点在超过莱一沉降量后,
挥的过程,把一部分数据分离出来计算极限摩阻力,其极
斜率会出现明显的变化。考虑到开始阶段桩的相对位移没限承载力预测结果比数值解法的结果稍大一些,本例中为
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4.5%。
如图2。
2灰色系统模型单桩极限承载力预测
0015002000250010003300400150050005506000650
如果一个系统同时具有已知信息和未知信息,则将
该系统称为灰色系统。灰色预测理论是利用连续的灰色微
“如M
一实甘
分方程模型,对系统的发展变化进行全面的观察和分析,
一色系统
并做出长期预测。在单桩承载力预测中,我们将极不具规
律性的原始数据进行累加或累减处理,使之具有一定的规
律性,再用特定函数逼近拟合,建立灰色微分模型和响应
函,跟踪桩顶況降随荷载增加的发展趋势,从而达到预测
图2不同预测方法对应的Q-s曲线及实测曲线对比
极限承载力的目的。
2.1建立灰色系统预测模型
由表2可以看出:两种预测方法得到的结果都较理
由静载试验得到的Q-s曲线一般具有灰指数特性
论计算的小。考虑到本次试验时孔壁残留的泥浆对桩和土
般情况下荷载Q是等步长的,这样把荷载Q作为时间之间起到润滑的作用(泥浆挂壁),降低了桩的极限承载
序列,就可以建立等步长的沉降s的一阶动态微分方程力。随若时间的发展,混浆固化后和土层融为一体,承载
GM(1.1)模型。当已知桩顶降时,就可以根据公式求得
力会明显提高。
桩顶荷载的预測值°(k+1);当给定栟顶荷载时,就可求
从图2可观察到,荷载在500kN-4000kN之间时
得栟顶沉降的预测值S"(k+1)
几种预测曲线与実测很接近。荷载超过4000kN后,灰色
2.2预测模型精度检验
系统预测曲线出现陡降。可见灰色系统预测方法在接近样
般情况下主要有残差检核、后验差检核和灰色关
本数据范围的部分预测精度比较好,越远离样本数据,精
联度检核。后验差主要检核预测曲线与实测曲线在空间位
度越差。相比双曲线法绘制的Q-S曲线整体较平滑,比
置的重合程度。后验差越小,关联度越大。
较接近典型Q-s曲线的变化趋势。
根据C和T两个指标,可以综合评定预测模型的精度。
具体指标检验规定见表1。
4结语
表1预测精度检验表
经过以上分析,双曲线模型能更简单,更精确地模
预测精度
拟桩基Q-s曲线,反应桩基受力特性。特别是双曲线图
好
合格
基本合格不合格
解法,在对试验数据稍加处理,就可以很直观地预测出极
T
>0.8
0.7
0.7
限承载力。对预测值乘以适当的折减系数后,完全可以满
C
0.35<0.5「<0.65?0.65
足工程安全性的要求。
对于所有的预测方法,样本数据越丰富,则预測结
果越精