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摘要：随着城市经济的不断发展，高层与超高层建筑也正处于蓬勃发展的阶段，而这些建筑也为桩基的承载力提出了更高的要求。而且，随着建筑物越来越多的进行建设，土地的需求量也逐渐的增加，其地质条件也就更加的多样化。因此，近年来，为了能够满足多种多样的地质条件，很多建筑行业相关人员均进行了堆载试验方面的研究，本文则提出了一种“头顶肩扛手提”式静载试验设备。其主要是以组合梁作为受力构件，将组合堆载荷载作为反力以实现超大吨位桩基承载力测试的一种设备。本文则主要是分析软土地区在短期高荷载条件下地基土的承载力，同时分析了组合堆载荷载在梁上的分配以及剪力图、弯矩图。
关键词：软土地基；桩基；超大吨位堆载试验；桩基承载力；堆载荷载；剪力图；弯矩图
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
随着城市经济的不断发展，越来越多的高层、超高层建筑如雨后春笋般发展起来，而随着建筑楼层的增加，其对桩基承载力也提出了更高的要求。而且，因为建筑物的增加，所需的地图也越来越多，这也就使得地质条件更加的复杂多变。因此，为了能够适应市场发展的需求，并适应复杂多变的地质条件，我们在对软土地基在短期高荷载条件下的地基承载力进行了分析的基础上，分析了组合堆载荷载在梁上的分配以及剪力图、弯矩图，提出了一种“头顶肩扛手提”式的静载试验设备。该设备主要是以组合梁作为受力构件，同时以组合堆载荷载作为反力，从而实现超大吨位桩基承载力的测试。在超大吨位堆载静载试验中必须确保地基土的承载力、设备的能力以及施工安全完全符合要求。
一、软土地基在短期高荷载条件下地基土承载力分析
对于超大吨位堆载试验而言，所采用的堆载方法的安全性是非常重要的，在堆载与加载的过程中，若是有任何的一个环节出现一些细小的问题均有可能产生非常严重的事故。而在整个堆载试验中，地基土是否有能力撑得起是一个关键问题，即地基土的承载力问题。有关于软土地区在短期高荷载条件下的地基土承载力的相关问题的探讨如下：
1）超大吨位堆载若是想要使地基土承载得起就必须将底面积扩大，以降低产生的附加压力；
2）根据相关规范可知，地基土荷载试验P－S曲线在出现陡降段之前的荷载为极限荷载fu，从而就可以建立短期高荷载条件下的地基土承载力的允许值判别式，即P≤fa。满足该判别式的条件试验设施的整体就不会失稳。
3）应将试验场区中的表层杂填土进行充分的利用，而且其承载力和形成时间以及原始成分均有关系，在试验中应进行具体调查。在进场前应进行压板试验，需满足条件:P≤fu。
4）还需要建立短期高荷载条件下杂填土下软弱下卧层经深度修正后的地基土承载力的允许值判别式，即P0≤fZ。
5）由于堆载静载的最大堆荷延续时间很短，因此可以引入时间下沉系统λt来估算沉降量。
6）因为地基土的反力可能不能均匀分布，所以有必要对可能出现的地基最大反力进行相应的校核。
二、关于在梁上分配组合堆载荷载
在超大吨位堆载试验中，想要使设备能够满足其试验要求，关键就在于各梁上的堆载荷载的分配是否合理。在將组合堆载荷载分配到梁上的过程中，其核心就是将尽可能大的荷载落于卧梁上，从而使重心降低。若是卧梁的外轴杆发生断裂，则表明断裂处的强度是最为薄弱的，由此可见，在分配堆载荷载的过程中必须保证所落在卧梁上的荷载重心位于其中轴线上，以保证两侧的轴杆所受到的力相同。
图1 堆载示意图
如图1所示的堆载示意图，其落在卧梁上的荷载分别是在G1、G2、G3ˊ、G3"、G4、G5以及G（表示卧梁的自重）等七个区域。假设两卧梁之间的距离为2x，那么中心点G2即为荷载G2的重心。假设G3"的重心和G2之间的距离为S1，G3ˊ的重心和G2之间的距离为S2，并将卧梁内侧边缘D作为支点，从D开始取距，从而就可以建立一个荷载在卧梁上的横向平衡方程式，即为：
G3"·(x-S1)+ G3ˊ·(x-S2)+ G2·x+ G4/2·[x-(2S1+0.25)]
=(G+G5+G4/2)·G1·(4.5-x)+G总·0.25
三、剪力图与弯矩图
在梁上所分配的荷载确定之后则需要将相应的剪力图与弯矩图制作出来，而所制作的剪力图与弯矩图主要是用于各梁内力、位移以及稳定性的验算。其验算中需要注意的事项包括以下几个方面：
1）算出主梁、次梁、卧梁和枕头各截面和几何相关的参数以及抗弯刚度。
2）计算出相应的截面剪力、弯矩、弯曲应力以及弯曲剪应力。
3）列出主梁、中次梁与边次梁的两端的位移量，然后看移动量是否在允许的范围内。
4）在验算各梁是否满足要求的时候可以才哟过箱型梁整体稳定性不需验算条件公式进行计算。若是梁满足条件：h0/tw≤80×，则不会出现纯弯与纯剪下的屈曲。上述公式中h0表示的是腹板的高度。
5）在验算局部压力和折算应力是否满足要求的时候主要是采用无加劲肋枕头。验算局部压力的公式为：；折算应力的计算公式为：。
6）在对轴杆与卧梁的腹板进行强度验算的时候需要利用提杆作用力T1。在验算过程中若是发现轴杆的抗弯、抗剪、抗压力或卧梁腹板的抗压力能力不足，则应将设备进行结构性改造。
四、结束语
桩基超大吨位堆载试验装置是可以用于数千吨静载试验中的，但是在超大吨位堆载试验中，地基的承载力、设备的能力以及施工的安全性都是非常重要的。地基承载力的分析是进行超大吨位堆载荷载的基础，只有地基的承载力满足要求才能进行后面的试验。另外，设备的能力是确保试验能够顺利进行的关键，而施工安全则在确保试验顺利完成中发挥着关键作用。笔者在本文中简要的分析了短期高荷载条件下地基土的承载力、堆载荷载在各梁上的分配以及利用剪力图与弯矩图对各梁内力、位移以及稳定性的简要验算。
参考文献：
[1]褚克南,张文伟,姚学朝,陈忠. 软土地区桩基超大吨位堆载试验、装置及工艺方法研究[J]. 岩土工程学报,2003,(01):41-46.
[2]张忠苗,张乾青,张广兴,施茂飞. 软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析[J]. 岩土工程学报,2011,(04):535-543.
[3]门小雄. 堆载对桥梁桩基承载力特性的影响分析[D].长安大学,2007.
[4]聂如松. 软土地基桩基础桥台工作机理与设计方法研究[D].中南大学,2009.
[5]李仁平,陈仁朋,陈云敏. 软土地基码头的加固及堆载试验分析[J]. 港工技术,2001,(03):34-37.
[6]朱晓伟. 超大吨位静载试验的防倾覆措施[J]. 铁道建筑技术,2008,(04):66-68.
[7]GB50007—2002,建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2002.
关键词：软土地基；桩基；超大吨位堆载试验；桩基承载力；堆载荷载；剪力图；弯矩图
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
随着城市经济的不断发展，越来越多的高层、超高层建筑如雨后春笋般发展起来，而随着建筑楼层的增加，其对桩基承载力也提出了更高的要求。而且，因为建筑物的增加，所需的地图也越来越多，这也就使得地质条件更加的复杂多变。因此，为了能够适应市场发展的需求，并适应复杂多变的地质条件，我们在对软土地基在短期高荷载条件下的地基承载力进行了分析的基础上，分析了组合堆载荷载在梁上的分配以及剪力图、弯矩图，提出了一种“头顶肩扛手提”式的静载试验设备。该设备主要是以组合梁作为受力构件，同时以组合堆载荷载作为反力，从而实现超大吨位桩基承载力的测试。在超大吨位堆载静载试验中必须确保地基土的承载力、设备的能力以及施工安全完全符合要求。
一、软土地基在短期高荷载条件下地基土承载力分析
对于超大吨位堆载试验而言，所采用的堆载方法的安全性是非常重要的，在堆载与加载的过程中，若是有任何的一个环节出现一些细小的问题均有可能产生非常严重的事故。而在整个堆载试验中，地基土是否有能力撑得起是一个关键问题，即地基土的承载力问题。有关于软土地区在短期高荷载条件下的地基土承载力的相关问题的探讨如下：
1）超大吨位堆载若是想要使地基土承载得起就必须将底面积扩大，以降低产生的附加压力；
2）根据相关规范可知，地基土荷载试验P－S曲线在出现陡降段之前的荷载为极限荷载fu，从而就可以建立短期高荷载条件下的地基土承载力的允许值判别式，即P≤fa。满足该判别式的条件试验设施的整体就不会失稳。
3）应将试验场区中的表层杂填土进行充分的利用，而且其承载力和形成时间以及原始成分均有关系，在试验中应进行具体调查。在进场前应进行压板试验，需满足条件:P≤fu。
4）还需要建立短期高荷载条件下杂填土下软弱下卧层经深度修正后的地基土承载力的允许值判别式，即P0≤fZ。
5）由于堆载静载的最大堆荷延续时间很短，因此可以引入时间下沉系统λt来估算沉降量。
6）因为地基土的反力可能不能均匀分布，所以有必要对可能出现的地基最大反力进行相应的校核。
二、关于在梁上分配组合堆载荷载
在超大吨位堆载试验中，想要使设备能够满足其试验要求，关键就在于各梁上的堆载荷载的分配是否合理。在將组合堆载荷载分配到梁上的过程中，其核心就是将尽可能大的荷载落于卧梁上，从而使重心降低。若是卧梁的外轴杆发生断裂，则表明断裂处的强度是最为薄弱的，由此可见，在分配堆载荷载的过程中必须保证所落在卧梁上的荷载重心位于其中轴线上，以保证两侧的轴杆所受到的力相同。
图1 堆载示意图
如图1所示的堆载示意图，其落在卧梁上的荷载分别是在G1、G2、G3ˊ、G3"、G4、G5以及G（表示卧梁的自重）等七个区域。假设两卧梁之间的距离为2x，那么中心点G2即为荷载G2的重心。假设G3"的重心和G2之间的距离为S1，G3ˊ的重心和G2之间的距离为S2，并将卧梁内侧边缘D作为支点，从D开始取距，从而就可以建立一个荷载在卧梁上的横向平衡方程式，即为：
G3"·(x-S1)+ G3ˊ·(x-S2)+ G2·x+ G4/2·[x-(2S1+0.25)]
=(G+G5+G4/2)·G1·(4.5-x)+G总·0.25
三、剪力图与弯矩图
在梁上所分配的荷载确定之后则需要将相应的剪力图与弯矩图制作出来，而所制作的剪力图与弯矩图主要是用于各梁内力、位移以及稳定性的验算。其验算中需要注意的事项包括以下几个方面：
1）算出主梁、次梁、卧梁和枕头各截面和几何相关的参数以及抗弯刚度。
2）计算出相应的截面剪力、弯矩、弯曲应力以及弯曲剪应力。
3）列出主梁、中次梁与边次梁的两端的位移量，然后看移动量是否在允许的范围内。
4）在验算各梁是否满足要求的时候可以才哟过箱型梁整体稳定性不需验算条件公式进行计算。若是梁满足条件：h0/tw≤80×，则不会出现纯弯与纯剪下的屈曲。上述公式中h0表示的是腹板的高度。
5）在验算局部压力和折算应力是否满足要求的时候主要是采用无加劲肋枕头。验算局部压力的公式为：；折算应力的计算公式为：。
6）在对轴杆与卧梁的腹板进行强度验算的时候需要利用提杆作用力T1。在验算过程中若是发现轴杆的抗弯、抗剪、抗压力或卧梁腹板的抗压力能力不足，则应将设备进行结构性改造。
四、结束语
桩基超大吨位堆载试验装置是可以用于数千吨静载试验中的，但是在超大吨位堆载试验中，地基的承载力、设备的能力以及施工的安全性都是非常重要的。地基承载力的分析是进行超大吨位堆载荷载的基础，只有地基的承载力满足要求才能进行后面的试验。另外，设备的能力是确保试验能够顺利进行的关键，而施工安全则在确保试验顺利完成中发挥着关键作用。笔者在本文中简要的分析了短期高荷载条件下地基土的承载力、堆载荷载在各梁上的分配以及利用剪力图与弯矩图对各梁内力、位移以及稳定性的简要验算。
参考文献：
[1]褚克南,张文伟,姚学朝,陈忠. 软土地区桩基超大吨位堆载试验、装置及工艺方法研究[J]. 岩土工程学报,2003,(01):41-46.
[2]张忠苗,张乾青,张广兴,施茂飞. 软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析[J]. 岩土工程学报,2011,(04):535-543.
[3]门小雄. 堆载对桥梁桩基承载力特性的影响分析[D].长安大学,2007.
[4]聂如松. 软土地基桩基础桥台工作机理与设计方法研究[D].中南大学,2009.
[5]李仁平,陈仁朋,陈云敏. 软土地基码头的加固及堆载试验分析[J]. 港工技术,2001,(03):34-37.
[6]朱晓伟. 超大吨位静载试验的防倾覆措施[J]. 铁道建筑技术,2008,(04):66-68.
[7]GB50007—2002,建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2002.