二建《建筑工程》的考题特点：全面、灵活、实操性强。需要对考点有足够掌握，且运用自如的同时，还需现场实践经验做支撑，才能漂亮的拿下建筑实务这门专业。
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前言：1984年美国西北大学教授osterberg研制成功桩底加载实验方法（即自平衡测试法），是通过预埋在桩底的测压盒进行钻孔桩静载实验的方法，该法对于划分桩侧摩阻力与桩端阻力以及确定抗拔桩的承载力具有实际意义。近几年欧洲及日本、加拿大、新加坡等国家也广泛使用该法。根据美国联邦调查局调查统计，1994年起全美钻孔灌注桩荷载实验中该方法的使用超过了65%[4][5].
近年来，随着高等级公路的快速蓬勃发展，大孔径超长桩在桥梁中的应用越来越广泛，其承载力的确定显得越来越重要。桥梁规范中规定特大桥必须进行桩基承载力试验以确定其承载力，确保其结构安全性及经济性。传统钻孔灌注桩承载力测定主要是静压试验法，反力装置采用压重平台和锚桩承载梁等，需要投入大量的人力、物力和时间，并且随着桩径、桩长的增大，其需要的反力亦随之增大，传统方法已很难满足需要。桩基预埋荷载箱法通过桩自身阻力作反力，避免了庞大的反力装置，其装置简单，准备工作省时省力，并且可以节省大量试验费用。
一、 工程概况
工程简述国道203线肇源至松原一级公路肇源松花江特大桥位于吉林省松原市与黑龙江省肇源县交界。南距长春市约230公里，北距大庆市约166公里，东距哈尔滨市186公里，是国道203线上的重要工程[1].肇源松花江大桥采用75+5×120+75米七孔一联预应力混凝土半刚构－连续箱梁。引桥分别为6×40米装配式预应力混凝土简支转连续梁，桥长2678米。全桥基础为钻孔灌注桩，且均置于强度较低的泥岩或砂岩上（具体地质情况见图一），为摩擦桩，桩长30-80米不等，特别是6个主桥墩下的共72根超长桩，桩长均接近80米，桩径2m。
二、试桩概况试桩采用主墩的3根工程桩进行见（表—1），桩身每个截面对称布置4个振弦式钢筋计，共布置48个钢筋计及4根声测管（图一）。试桩的位移量测采用电子百分表，共架设6只表，两只测下荷载箱向下位移，两只测下荷载箱向上位移，两只测桩顶位移，经应变仪与电脑相联，由电脑控制量测并在电脑屏幕上实时显示（q—s）曲线和（s—lgt）曲线和（s—lgq）曲线。正式测试之前采用先进的孔壁测定仪进行了成孔检测，用超声波法对桩身完整性进行了检测，检测结果为ⅰ类桩；同时进行了混凝土试块强度及弹性模量试验，实测弹性模量为e=3.5×104n/mm2.（见图二）
试桩情况一览表 表—1试桩位置 编号 预估极限承载力（kn） 荷载箱距桩端距离（m） 设计桩径（m） 设计桩长（m） 桩端持力层 数量 设计极限承载力（kn）11号墩 11号试桩 2×33000 23 2 75 风化质泥岩 1 54000 3号试桩 2×33000 23 2 75 风化质泥岩 1 54000 12号墩 7号试桩 2×33000 21 2 75 风化质泥岩 1 54000图一：肇源松花江特大桥试桩图二、测试原理预埋荷载箱法是接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，将一种特制的加载设备——荷载箱，与钢筋笼相接，埋入桩的指定位置，并将荷载箱的高压油管和位移棒一起引到地面，由高压油泵向荷载箱充油而加载（图二—a）。荷载箱通过厚钢板将力传递到桩身，无应力集中现象；其上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡——自平衡来维持加载。根据向上向下q-s曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形。
基桩自平衡试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。假设基桩受荷后，桩身结构完好（无破损，混凝土无离析、断裂现象），则在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋计，可以实测到各钢筋应力计在每级荷载作用下所得的应力—应变关系，可以推出相应桩截面的应力—应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求。由此便可在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力pz 值及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律（图二—b）。
三、测试过程
加载采用慢速维持荷载法，测试按中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》[3]（jtj 041-2000）、《公路桥涵地基基础设计规范》[2]（jtj024-85）附录b“试桩试验办法”和江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（db32/t291-1999）进行。
预估加载值2×33000kn，每级加载为极限承载力的1/15，第一级按两倍荷载分级加载，每级加载值见表—2.11号、3号、7号试桩加至第13级荷载（30800kn）时，向上位移持续增加，且3个小时后位移依然无法稳定。11号试桩继续加载至第15级荷载（37130kn）时，3号试桩继续加载至第16级荷载（38780kn）时，7号试桩继续加载至第16级荷载（37950kn）时向上位移超过40mm，加压荷载已难以稳住，故加载终止，开始卸载。
依据规范：荷载箱上部桩的极限承载力11号、3号、7号试桩取第12级加载值28600kn，荷载箱下部桩的极限承载力11号试桩取第15级加载值37130kn、7号试桩取第16级加载值38780kn、11号试桩取第16级加载值37950kn。
试桩预估加载值分级表 表—2
加载级数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
11号试桩 4400 6600 8800 10 11 12 13 14
11号试桩 4400 6600 8800 11000 13200 15400 17
7600 19800 22000 24200 26400 28600 30800 33000[page]
四、测试结果及分析
整个测试过程情况正常，具体测试结果见表—3及表—4。
由表中数据可以看出荷载箱处的向上位移超过40mm，荷载已达到2×37130kn，已大于设计极限承载力54000kn.试桩实测位移结果 表—3
试桩自平衡静载试验成果分析表 表—4试桩编号 11号试桩 3号试桩 7号试桩
预定加载值（kn） 2×33000 2×33000 2×33000
最终加载值（kn） 2×37130 2×38780 2×37950
荷载箱处向上位移（mm） 41.94 48.32 47.17
向上残余位移（mm） 31.50 38.50 39.10
上部桩土体系弹性变形（mm） 10.44 9.82 8.07
荷载箱处向下位移（mm） 14.54 13.80 19.63
向下残余位移（mm） 6.45 5.06 11.04
下部桩土体系弹性变形（mm） 8.09 8.74 8.59
桩顶向上位移（mm） 25.89 32.09 38.66
桩顶残余位移（mm） 19.42 24.08 31.44
上段桩压缩变形（mm） 17.05 16.23 8.51
试桩编号 11号试桩 3号试桩 7号
试桩荷载箱上部桩的实测极限承载力qu上（kn） 28600 28600 28600
荷载箱下部桩的实测极限承载力qu下（kn） ＞37130 ＞38700 ＞37950
荷载箱上部桩段长度（m） 54.76 54.7 56.3
荷载箱上部桩自重（kn） 2581 2578 2653
荷载箱上部桩侧摩阻力修正系数γ 0.8 0.8 0.8
单桩竖向抗压极限承载力qu（kn） ＞（28600-2518）/0.8+37130=69655＞
（28600-2578）/0.8+38700=71228 ＞（28600-2653）/0.8+37950=70383
在桩承载力自平衡测试中，测定了荷载箱的加载量、垂直方向向上和向下的变位量，以及桩在不同深度的应变。通过桩的应变和断面刚度，可以计算出轴向力分布，进而求出不同深度的桩侧摩阻力，利用荷载传递解析方法，将桩侧摩阻力与变位量的关系、荷载箱荷载与向下变位量的关系，换算成桩头荷载对应的荷载—沉降关系（图三）。
在荷载传递解析中，作如下假定：
（1）桩为弹性体；
（2）可由单元上下两面的轴向力和平均断面刚度来求各单元应变；
（3）预埋荷载箱法中，桩尖的承载力—沉降量关系及不同深度的桩侧摩阻力—变位量关系与标准试验法是相同的。
（4）在由钢筋计计算桩身轴力时，扣除了上段桩身自重。
将预埋荷载箱法获得的向上、向下两条q－s曲线通过转换等效为相应的传统静载方法获得的一条q－s曲线（等效转换曲线），根据等效转换曲线进行判断。三根试桩转换后曲线均为缓变型，故根据精确转换计算的承载力极限值如表—5所示。
试桩精确转换计算极限承载力一览表 表—5
桩号 11号试桩 3号试桩 7号试
桩极限承载力（kn） 68000 69300 70800
通过表—4和表—5可以看出，根据《桩承载力自平衡测试技术规程》确定的极限承载力与精确转换计算的极限承载力值比较接近。
五、结论
（1） 由预埋荷载箱法测出的桩端极限承载力和各层土的极限平均摩阻力分别见表—6和表—7.
桩端极限承载力 表—6
桩号 11号试桩 3号试桩 7号试桩
桩端极限承载力（kn） 17070 17940 18240
（2）工程桩可作为试桩使用，无需另制作试验桩，试桩完毕后，可通过预埋管对荷载箱进行压力灌浆，确保试桩后的承载力不受影响。试验费用省，与传统试桩方法比可节约试验费约40%。
试桩各土层摩阻力极限均值 表—7
土层名 标高 摩阻力极限值（kpa）
细砂/中砂 119.30m~110.47m 41.16
低液限粘土 110.47m~105.47m 70.14
粗砂 105.47m~95.47m 90.53
泥岩 95.47m~81.48m 116.18
泥质砂岩 81.48m~70.47m 126.73
泥岩 70.47m~59.47m 131.03
强风化砂岩 59.47 ~56.47m 149.04
粗砂 56.47m~51.47m 125.39
泥岩 51.47m~50m 126.63
泥岩 50m~42m 174.68
（3）通过预埋荷载箱法在肇源松花江特大桥试桩中的应用可以看出，试验数据准确，试验结果可靠。根据最后确定的极限承载力测试结果，并结合工程的实际情况，每根工程桩减短了5米见，节约工程造价约240万元，缩短工期近月余，经济效益和社会效益十分显著。
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