橋梁下部結(jié)構(gòu)如橋墩、橋臺、基礎(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分,它承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)的自重和汽車、人群等活荷載,并將這些荷載傳遞給地基。因此,下部結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)對橋梁結(jié)構(gòu)的安全正常使用有決定性的影響。下部結(jié)構(gòu)的靜載試驗是確定其承載能力的主要途徑之一,也是將設(shè)計理論與工程實踐統(tǒng)一起來的重要方法。下部結(jié)構(gòu)的荷載試驗包括墩臺荷載試驗和樁基礎(chǔ)荷載試驗,其中,樁基礎(chǔ)靜載試驗是橋梁檢測中較常進行的試驗,特別是鉆孔灌注樁在橋梁工程中廣泛使用之后。主要介紹樁基礎(chǔ)靜載試驗的方法。
一、試驗的目的與內(nèi)容
樁基礎(chǔ)靜載試驗的主要目的是確定樁的承載能力,即確定樁的允許荷載和極限荷載,查明樁基礎(chǔ)強度的安全儲備,了解樁基礎(chǔ)的變位情況,并根據(jù)試驗結(jié)果,修改原定的樁長或樁徑,增減樁的數(shù)量,以確保樁基礎(chǔ)的安全性與經(jīng)濟性。此外,通過樁基礎(chǔ)靜載試驗還可以推求樁的計算參數(shù),積累相應(yīng)的設(shè)計計算資料,發(fā)展樁基礎(chǔ)的設(shè)計理論與計算方法,完善樁基礎(chǔ)的施工工藝。由于靜載試驗是在施工現(xiàn)場進行的,樁的類型、尺寸、施工方法,尤其是工程地質(zhì)條件都十分接近擬建橋梁的實際情況。因此它的成果是最可靠準確的,樁基礎(chǔ)的靜載試驗不僅可以鑒定樁的承載能力,而且對樁基礎(chǔ)的設(shè)計、施工、科研都具有重要的意義。
樁基礎(chǔ)靜載試驗分為豎向荷載試驗與水平荷載試驗。豎向荷載試驗是對試驗樁逐級施加豎向荷載,測量試驗樁在各級荷載作用下的穩(wěn)定沉降量,得出樁基礎(chǔ)荷載與變位之間的關(guān)系,從而判定樁基礎(chǔ)的豎向承載能力,簡稱“試樁”。水平荷載試驗是對試驗樁逐級施加水平荷載,測量試驗樁在各級荷載作用下的水平變位,得出樁基礎(chǔ)荷載與水平變位之間的關(guān)系,并由此判斷試驗樁的水平承載能力。為了能夠準確地推斷樁基礎(chǔ)的承載力,試樁的數(shù)量應(yīng)不少于樁基總數(shù)的2%,且不少于2 根,試樁的施工方法、施工工藝、材料、尺寸及人土深度均應(yīng)與設(shè)計樁基相同;同時,一些規(guī)范、規(guī)程對加載等級的劃分、試樁的時間、變形穩(wěn)定的標準、破壞的特征、資料的分析與評價等方面均有詳細的規(guī)定。一般說來,試樁試驗內(nèi)容主要是測定荷載-變位關(guān)系,必要時還可增加一些應(yīng)力、反力測試項目,大致內(nèi)容如下。
1.荷載的測試。進行豎向荷載試驗時,應(yīng)測定豎向荷載的大??;進行水平荷載試驗時,要測定水平荷載的大小。所有荷載都要分級施加在試樁上,直至達到規(guī)定的荷載或試樁出現(xiàn)破壞標志為止。由于荷載是試驗的主要觀測項目,所以應(yīng)進行精確的測定。
2.變位的測試。變位是指樁在地面處和其他各截面的豎向位移、水平位移和轉(zhuǎn)角。變位與荷載的關(guān)系說明了樁的工作性能,所以它是試樁必須測定的項目。此外,對于鑒定性試樁,還必須測定樁在地面處的變位以及試樁開裂情況。
3.應(yīng)力的測試。通過測試樁中主要受力鋼筋的應(yīng)力、混凝土的應(yīng)力,可以推算出測試截面的彎矩、軸力等,然后與理論計算結(jié)果比較,以便為修正計算參數(shù)或計算理論積累資料。
4.樁底反力測試。由于直接測定樁側(cè)摩阻力有困難,通常多通過樁底反力和各截面軸向力的測定來推算樁側(cè)摩阻力,以便通過試樁荷載試驗修正單位摩阻力。測定樁底反力,還可以查明鉆孔樁底部的工作狀態(tài),判斷樁底沉淀土的厚度。
5.土中應(yīng)力測試。土中應(yīng)力測試主要是測定試樁對土的水平壓力(土抗力)的大小,此外,往往還鉆取樁位處的原狀土,以通過試驗取得土的物理力學(xué)性能指標。
6。地面變形測試。地面變形是判斷樁承載能力的重要因素,試驗時應(yīng)盡可能觀測地面變形和開裂的情況。