抗压桩与抗拔桩受力特性的现场破坏性试验

　　摘要： 为理清抗压桩与抗拔桩受力特性的异同，基于2根抗压桩和2根抗拔桩的现场破坏性试验，研究了抗压桩、抗拔桩的侧阻和端阻的发挥特性.现场破坏性试验表明：抗压桩的桩端位移桩端力曲线表现为软化特性；不同土层中抗拔桩与抗压桩极限侧阻的比值平均为0.373～0.763，深部土层中两者比值较小；抗压桩和抗拔桩桩长范围内的桩侧阻力均表现为软化特性，不同土层中抗拔桩、抗压桩侧阻破坏比分别为0.87～0.97和0.83～0.94；抗拔桩和抗压桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移分别约为桩径的0.6%～1.5%和 0.9%～2.0%. 　　关键词： 现场破坏性试验；抗压桩；抗拔桩；桩身变形；桩侧阻力；桩土相对位移；桩端阻力 　　中图分类号： TU473.1文献标志码： ADestructive Field Test on Properties of 　　桩基是一种常见的基础型式，已被广泛应用于工业与民用建筑工程、高速铁路、高速公路和城市市政桥梁、港口码头、大型构筑物等工程中.钻孔灌注桩因其具有适用土层范围广、桩长和桩径可以灵活选取、施工不受季节限制、施工过程中无挤土效应、能按设计要求提供较大的单桩承载力等优点而得到了广泛应用.钻孔灌注桩单桩受力性能的研究是桩基设计的基础，目前，已有较多学者采用理论和试验手段对抗压单桩的受力性能进行研究[15].由于抗拔桩在地下车库、地下变电站、输电线路基础、海上采油平台的桩基础等工程中广泛应用，对抗拔桩受力性能的研究也非常必要. 　　已有研究[68]表明，抗压桩与抗拔桩的受力性能存在较大差异，同一场地中抗压桩的极限侧阻值大于抗拔桩的极限侧阻值. 　　然而，已有研究大多基于现场非破坏性试验的结果对抗压桩和抗拔桩的受力特性进行研究.现场试验多是检验性试验，试桩在未发生破坏时就已经达到试验终止加载条件，因此，目前鲜有采用现场破坏性试验对比分析抗压桩与抗拔桩受力特性异同的报道. 　　我们对2根抗拔桩和2根抗压桩进行了现场破坏性试验，对比分析了抗压桩与抗拔桩受西南交通大学学报第48卷第2期马杰等：抗压桩与抗拔桩受力特性的现场破坏性试验力特性的异同，并与已有的非破坏性试验中抗压桩和抗拔 　　桩的受力特性进行比较.与现场检验性试验相比，本文获得的抗压桩和抗拔桩的现场破坏性试验数据实属宝贵，试验结果为抗压桩和抗拔桩破坏特性的理论研究提供了重要参考.1试验场地地质情况选择浙江省某地进行现场试验，该试验场地地基土的物理力学参数见表1.试验桩为钻孔灌注桩，持力层为62卵石层. 　　为探求破坏性试验中抗拔桩与抗压桩的受力特性的异同，分别选择2根钻孔桩进行抗拔和抗压试验（抗拔桩编号为TP1和TP2，抗压桩编号为CP1和CP2），4根钻孔桩的参数见表2.在每根试桩桩身的8个断面布置了24只钢筋应力计（每个断面3只，布置深度见表1）. 　　试验加载装置为水泥块堆载反力架装置，加载方法采用JGJ 106—2003《建筑基桩检测技术规范》推荐的慢速维持荷载法. 　　3结论通过2根抗拔桩和2根抗压桩的现场破坏性试验，得到以下结论： 　　（1） 桩身质量对抗拔桩和抗压桩的桩顶位移有显著影响，在设计荷载下桩身质量对桩顶位移的影响尤为突出.因此，进行抗拔桩和抗压桩设计时，要充分考虑桩身质量对桩顶位移的影响. 　　（2） 破坏性试验中，抗压桩的桩端阻力完全发挥后由最大值降低至残余值，桩端位移桩端力曲线表现为软化特性；2根抗压桩的端阻破坏比分别为0.805和0.861. 　　（3） 不同土层中抗拔桩与抗压桩极限侧阻的比值平均0.373～0.763，深部土层中比值较大. 　　（4） 在破坏荷载作用下，抗拔桩和抗压桩全桩长范围内均表现出侧阻软化特性；不同土层中抗拔桩的侧阻破坏比约为0.87～0.97，抗压桩的侧阻破坏比为0.83～0.94. 　　（5） 同一土层中抗拔桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移小于抗压桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移；抗拔桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移约为桩径的0.6%～1.5%，抗压桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移约为桩径的0.9%～2.0%. 　　参考文献： 　　[1]AI Z Y， HAN J. Boundary element analysis of axially loaded piles embedded in a multilayered soil[J]. Computers and Geotechnics， 2009， 36（3）： 427434. 　　[2]ZHANG Q Q， ZHANG Z M， HE J Y. A simplified approach for settlement analysis of single pile and pile groups considering interaction between identical piles in multilayered soils[J]. Computers and Geotechnics， 2010， 37（7/8）： 969976. 　　[3]胡德贵，罗书学，赵善锐. 分层土中单桩的沉降分析[J]. 西南交通大学学报，2000，35（5）： 492495. 　　HU Degui， LUO Shuxue， ZHAO Shanrui. Analysis of pile settlement in layered soil[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2000， 35（5）： 492495. 　　[4]张忠苗，张乾青. 破坏和非破坏后注浆抗压桩受力性状现场试验研究[J]. 岩土工程学报，2011，33（10）： 16011608. 　　ZHANG Zhongmiao， ZHANG Qianqing. Field tests on behavior of destructive and nondestructive basegrouting piles under compression[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2011， 33（10）： 16011608. 　　[5]吴兴序，庄卫林，吉随旺，等. 昔格达软岩中灌注桩单桩竖向承载力试验研究[J]. 西南交通大学学报，2006，41（6）： 669674. 　　WU Xingxu， ZHUANG Weilin， JI Suiwang， et al. Field experimental research on bearing capacity of castinsitu piles in Xigedarock[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2006， 41（6）： 669674. 　　[6]POULOS H G， DAVIS E H. Pile foundation analysis and design[M]. New York： John Wiley and Sons， 1980： 354365. 　　[7]RAMASAMY G， DAY B， INDRAWAN E. Studies on skin friction on piles under tensile and compressive load[J]. Indian Geotechnical Journal， 2004， 34（3）： 276289. 　　[8]陈小强，赵春风，甘爱明. 砂土中抗拔桩与抗压桩模型试验研究[J]. 岩土力学，2011，32（3）： 738744. 　　CHEN Xiaoqiang， ZHAO Chunfeng， GAN Aiming. Study of model test of uplift and compression piles in sand[J]. Rock and Soil Mechanics， 2011， 32（3）： 738744. 　　[9]程晔，龚维明，张喜刚，等. 超长大直径钻孔灌注桩桩端后压浆试验研究[J]. 岩石力学工程学报，2010，29（增刊2）： 38853892. 　　CHENG Ye， GONG Weiming， ZHANG Xigang， et al. Experimental research on post grouting under superlong and largediameter bored pile tip[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2010， 29（Sup.2）： 38853892. 　　[10]蒋建平，章杨松，高广运. 基于现场试验的超长桩端阻力承载性状研究[J]. 工程力学，2010，27（2）： 149160. 　　JIANG Jianping， ZHANG Yangsong， GAO Guangyun. Study on bearing behaviors of pile tip resistance of superlength piles[J]. Engineering Mechanics， 2010， 27（2）： 149160. 　　[11]LIU J， ZHANG K N. Analysis of pile loadtransfer under pileside softening[J]. Journal of Central South University of Technology， 2003， 10（3）： 231236. 　　[12]赵晓勇. 昔格达岩层中灌注桩竖向承载力的非线性分析[D]. 成都：西南交通大学土木工程学院，2010. 　　[13]张忠苗，张乾青，张广兴. 软土地区抗拔桩受力性状的试验研究[J]. 浙江大学学报：工学版，2009，43（11）： 21142119. 　　ZHANG Zhongmiao， ZHANG Qianqing， ZHANG Guangxing. Mechanical properties of uplift pile in soft soils[J]. Journal of Zhejiang University： Engineering Science， 2009， 43（11）： 21142119. 　　[14]中国建筑科学研究院. JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2008. 　　[15]ZHANG Z M， ZHANG Q Q， YU F. A destructive field study on the behavior of piles under tension and compression[J]. Journal of Zhejiang University： Science A， 2011， 12（4）： 291300. 　　（中、英文编辑：付国彬）