钢结构在基承载力检测设备安装技术中的应用

钢结构在基承载力检测设备安装技术中的应用

马早堂

身份证号码：5321*********4XXXX

摘要：目前，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，与钢筋混凝土结构面临的腐蚀危害一样，钢结构也要经受由于钢筋腐蚀导致耐久度等问题，因此提出，钢结构服役期间承载力进行分析，采用自平衡法检测钢结构竖向抗压极限承载力且试桩为非工程桩，按不进行冲刷防护考虑进行基础设计，在试验前期安装钢结构设备的过程中对多处关键节点进行了深入分析，并提出了相应的控制措施，相关的经验可供类似工程项目借鉴。

关键词：桩基；承载力；自平衡；关键技术

引言

近年来全球气候变暖，造成冻土区大面积退化，退化边缘带结构物承载力下降及结构基础不均匀沉降，导致结构开裂破坏，严重影响结构物安全使用。通过对国道G227历年桥涵病害整治资料的整理以及实地调查、勘测，其中冻土地区桥涵病害中有20%左右是由于地基融沉不均匀，位移差过大造成桥台、盖梁开裂。为防治桩基下沉，必须了解冻土桩基在融沉过程中力学规律，并以此为基础提出整治方案，使病害整治取得良好效果。国内的研究者等对冻土区桩基破坏模式进行研究后，认为均质冻土中等截面竖直桩的Q－S曲线呈陡坡，承载力受到冻结强度控制;冻土区桩基沉降是剪力荷载作用下的流变过程，桩沉降速度随冻土温度的升高而增大，随桩表面粗糙度增大而减小，但未能指出融沉过程中承载力变化规律。目前，尚没有有效防治桩基下沉、减缓承载力降低的办法。

1工程概况

某工程特建筑设计规范中，“钢结构防腐”部分的编制工作是文章所要研究的一部分，为了克服建筑工程钢结构防腐研究的局限性，进一步掌握建筑物钢结构腐蚀发展的第一手数据，就有必要规划出相应的长期跟踪计划，包括对钢结构简易梁试件进行腐蚀长期跟踪研究。本次设计中针对基础冲刷进行了相关计算分析，并按不考虑冲刷防护条件的设计基础。根据所研究的有限元数值模拟的结果，最后对目前的建筑物钢结构防腐问题进行回答，因此，对未来的建筑物钢结构防腐设计及研究提出了建议，得出的钢结构竖向承载力应扣除冲刷标高以上的桩基侧摩阻力。

2地面堆载作用的影响因素

地面堆载会使桩基承载力减弱，减弱程度受到各种复杂因素的影响，主要有以下影响因素。（1）地基土的基本性质，地面堆载对桩基承载力的影响程度与地基土的性质有关，软土地基相比于硬土地基，由于土体的强度差，在相同附加应力作用下会产生更大的负摩阻力和基础沉降量，桩基承载力下降更明显；（2）桩基的类型，桩基的种类也会影响地面堆载对桩基承载力的减弱程度，桩基础根据承力形式不同分为摩擦桩和端承桩，由于摩擦桩与土体的摩擦系数更大，相比端承桩在地面堆载作用下会产生更大的负摩阻力，因此相同情况下地面堆载对摩擦桩的承载力减弱程度比端承桩更大；（3）单桩承载范围内的堆载强度，在堆载过程中，堆载位置、堆载重量、地下桩基布置形式等都会对桩基承载力的减弱程度产生影响，单桩范围内的堆载强度可以对以上影响因素综合描述，一般来说，单桩承载范围内的堆载强度越大，桩基承载力的减弱程度越明显。不同的地面堆载布置方案会不同程度的减弱桩基的承载力，因此在公路桥梁堆载施工时，应结合桩基础的实际布置情况，基于桩基础的整体稳定性和承载能力对地面堆载方案进行设计，保证施工的安全性和经济性。

3试验装置安装及注意事项

试验钢结构除需要严格满足相关检测规范及设计图纸要求外，还应考虑自平衡试验的细节需求，建筑钢结构施工时应注意如下几点：①绑、焊钢筋笼的过程由施工单位进行，测试单位进驻现场进行技术指导，确保位移管准确咬合连接及护管的密封性，与钢筋笼绑扎成为一体。②荷载箱需垂直放于地表，建筑钢结构所有主筋与荷载箱外缘进行围焊，以钢筋笼起吊时荷载箱不会脱离为标准，保证钢筋笼与荷载箱在同一水准面上后点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘焊接，荷载箱倾斜度不高于5‰。③根据设计要求：桩底沉渣厚度不大于15cm，应严格控制沉渣，将沉渣控制在设计要求范围内。④以施工图纸为依据确定工程桩顶标高，导管下放绕过荷载箱到达桩端浇注混凝土，当混凝土液面接近荷载箱时，降低导管提速，当混凝土液面高于荷载箱顶板2.5m时导管底端提至荷载箱上并浇混凝土至设计高程；荷载箱下部混凝土坍落度不应小于200mm。⑤荷载箱埋入混凝土后需保护油管及钢管封头，防止泥浆渗入。⑥试验期间应保证供电（380V、220V两种电源）连续性，监测桩周10m范围不能有较大振动。承载试验过程中的数据采集采用自动载荷仪记录，记录内容包括：钢结构承载力，荷载箱上、下位移及桩身轴力数据等。1）位移监测装置①位移传感器：传统的振弦式位移计作为位移测量的装置，具有安装要求高，安装效率低，特别是不适用钢结构检测等缺点。此次项目采用位移丝外套护管的方法，能达到简化安装过程并提高检测精度的目的。检测点截面引出若干组位移丝到桩顶后，固定位移丝并计算此时位移平均值。位移值由位移传感器（或百分表）进行量测，精度为0.01mm。②将位移丝穿在钢管中并引至地面。③先进的位移传感器固定结构的设计和安装，在原理上保证了位移测量值只受钢结构位移和基准结构的影响。2）钢结构防腐蚀措施各类构件在除锈等级应根据钢材表面原始状态、选用的底漆、采用的除锈方法及建筑工程造价等因素确定，应将喷射或抛射除锈作用为首选的除锈、防腐蚀方式，但不易于采用手工及动力工具除锈，各类钢结构的除锈防腐蚀方式都会有所不同，例如，在弱侵蚀环境下的一般构件，应采用喷射或者抛射除锈。

4地面堆载的布置原则和控制要求

合理的地面堆载方案是保证地面堆载施工经济性和安全性的前提，在设计地面堆载方案时应满足以下原则。（1）对称性原则，地面堆载应对称均匀地布置在桩基周边范围内，防止不均匀受力引起桩基变形。（2）安全性原则，在进行地面堆载施工时，应考虑堆载对桩基承载力的减弱，增大桩基的长度或截面尺寸，提高桩基础的安全储备。（3）加强基坑变形监测，当存在地面堆载时，应加大对桩基的沉降和变形观测次数，当沉降和变形异常时及时采取相应的措施，如移除堆载、土体加固等。（4）地面堆载下的桩基处理，为减小地面堆载对桩基承载力的不利影响，一方面可以采取注浆、挤密或置换等方法对桩周土进行加固，提高承载力；另一方面可以预估桩基中性点深度，对中性点以上桩体采用涂层法降低负摩阻力，能有效降低地面堆载对承载力的影响。

结语

特大建筑钢结构基承载力检测采用双荷载箱自平衡法，安装的过程中需要对某些关键装置的安装进行重点关注以保证其在后期发挥作用，防止试验开展的过程中出现损坏或无法响应及被腐蚀的问题。

参考文献

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