建筑基桩刚度测定方法及试验验证

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基础以刚度形式向建筑物提供支撑能力,要想了解桩基础施工后的支撑能力,就要对基桩的刚度进行测定,因此测定基桩刚度就成为了确定基桩承载力的核心问题。《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)的条文说明中关于刚度的计算公式Kd=(2πfM)/|V/F|m来获得弹簧刚度值,公式的实质就是将桩视为刚性体即质-弹系统的振动试验。规范分析揭示了公式Kd=(2πfM)/|V/F|m的理论基础、公式来源和应用中的相关问题,由于桩土系统的振动试验需要相对比较大的激励力,而实际工程中桩的固有振动频率基本在60赫兹以下,试验设备需要具有良好的低频特性,因此它在工程应用方面目前可能会有一些困难需要克服。针对建筑基桩的刚度测量问题进行了试验设计,制作了钢筋混凝土桩,并将试验桩置于弹簧上,以弹簧刚度替代土对桩的支撑刚度,分别用静态和动态方法对弹簧的刚度进行测定。本文研究的主要内容如下:1.静态加载试验方法,对弹簧加静载荷的方法测量得到的刚度值,对应于用《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)单桩竖向抗压静载试验所得Q-s曲线的初始段切线的斜率。2.将桩视为弹性体的动态试验方法:将弹簧和一个混凝土桩组成的系统进行波动试验,即使用《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)给出的机械阻抗方法,获取桩顶面的速度导纳曲线,曲线反映将桩体视为弹性体的动态性能,根据导纳曲线提供的数据,用公式K=(2π△f0)2/2×f×(?)P×Q来获得弹簧刚度值。将静态试验方法得到的弹簧刚度值作为基准,将动态试验方法得到的弹簧刚度值与之作比较,速度导纳曲线是对系统动力学性能的深刻而全面的描述,用它所提供的相关数据来计算的刚度值理应与前者相同,试验完全证明了这一点。通过试验表明当应用《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)给出的机械阻抗方法,将刚度公式改用K=(2π△f0)2/2×f×(?)P×Q来计算基桩刚度,可以解决基桩承载力测定问题,实现用低应变方法测定基桩承载力。
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