仪器桩内应变的长期监测外文翻译资料

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仪器桩内应变的长期监测

摘要

在韩国釜山西部，两根31米和56米的灌浆桩在施工后200天内进行了应变发展监测，并进行了静加载试验。初始应变测量桩出现了意外的伸长，可能是由于吸收水分而膨胀，但随着土壤团聚，伸长变为缩短，可能是由于桩中施加的剩余负荷。由此产生的对桩的压缩最终抵消了桩的膨胀。为了更密切地研究应变变化的原因，并加强对现场数据的评价，我们准备了两个短桩块，并独立放置在外部实验室的地面上。其中一块来自圆柱桩，中央的空隙是灌浆的，另一块是由临时套管内的灌浆组成的。监测结果表明，由于水化过程中的加热和冷却，短片先缩短后拉长。当研究开始后150天应变和温度稳定后，将两个块淹没以引入混凝土膨胀。在淹没后的前100天，两个短段的膨胀应变达到100mu;ε。浸泡700天后，总膨胀应变分别为150和250mu;ε。

DOI:10.1061/ASCEGT.1943-5606.0000124

关键词：仪器仪表桩；灌浆；应变；测量膨胀；监测。

引言

中洞河口三角洲覆盖了韩国釜山市西部的一大片地区，由非常厚的可压缩的正常固结的粘土组成，偶尔有互层的砂层组成。由于除轻型结构外，所有建筑的深层地基的建设成本都很高，大部分土地都是空置的。然而，最近由于城市的空间越来越有限，该地区正在设计和建造重型建筑。设计必须考虑到合并结算引起的填充放置提高洪水位以上的土地。因为这个原因和因为低三角洲土的承载能力，所有的建筑都需要桩基。韩国常用的深基础系统由钢管桩驱动到合格的土层，如基岩或致密土壤。这些桩变得很长，比如纳洞河口三角洲的70到80米长，地基变得非常昂贵。为开发两个地区，称为新穗和明治，开发高大的公寓建筑容纳约大约有8万人，另一种类型：一个闭趾圆柱形混凝土桩在北美当地被称为预张力旋转高强度混凝土PHC桩，一个非常类似的桩被称为ICP桩。支撑在PHC桩上的桩基的成本是支撑在钢桩上的桩基的四分之一到三分之一之间。PHC桩被认为不太适合用于达到通常为钢桩选择的终止深度所需的硬驱动。然而，人们认为可以在新穗和明寺场地终止桩，以限制桩的安装深度。因此，在设计桩基础之前，执行了一个全面的测试程序，涉及三个应变计仪表测试桩的驱动能力和负载响应。该仪器由成对的振动线应变仪放置在不同深度的中心空隙在堆中。然后，空虚被点燃了。该仪器的目的是在驱动结束后约6个月进行的静荷载试验中确定桩中的荷载分布，此时预计土壤将重新巩固（“设置”）。

在静载荷试验期间取得的应变计记录可以转换为载荷，以确定在试验中施加的载荷的分布。然而，在加载试验开始之前，由于驱动后土壤的重新固结，桩中会产生荷载。这些负载被称为锁定负载或剩余负载。对于主题项目，为了确定残余载荷的大小和分布，在中心空洞灌浆后经常读取应变表。然后发现，由仪表记录的应变积累显示了一些意想不到的行为。因此，我们开展了一项实验室研究，包括两个2.0米长的应变计仪器检测的桩块中，没有土壤可以影响测量的应变，只留下灌浆固化的影响，结果是，温度变化的影响。其中一个短件取自PHC桩，另一个是轴向柔性铸造模具中的假铸造模具。本文报告并讨论了在试验桩和短桩件中观察到的应变。

图1.PHC圆柱体桩横截面的照片。四个预应力拉筋用红色圈起来

1 在全尺寸测试桩中观察的观察结果

现场使用的PHC试验桩为外径600mm的预应力混凝土柱(85mm墙截面面积=1375cmsup2;)嵌入249.2毫米(钢材面积与混凝土面积之比为1.1%)锚定在具有430毫米中心孔的钢端板上。净预应力约为8MPa。该桩被分为5到15米的部分。分段通过在现场将端板焊接在一起进行拼接，在打桩时一次拼接一次。混凝土由硅酸盐水泥和碎花岗岩混凝土骨料组成。标称立方体强度为80MPa。图1显示了部分桩横截面的照片。

测试项目包括两个PHC测试桩，一个在新雄基地，一个在明寺基地。新雄（56米）埋于2006年1月18日，明井（31米）埋于2007年1月17日驱动。驱动结束后，在每个桩的中央空隙中放置一个钢筋笼并灌浆。该笼由三个纵向22毫米的钢筋和一个直径10毫米、450毫米间距的螺旋钢筋组成。对于Shinho桩，12对振动线姐妹杆仪表（Geokon4911A型）以垂直位置连接在加固笼上，然后将加固笼降低到中央空隙。明寺堆有七对。最上面的一对被放置在新穗桩的地面上，该桩有一个1米的支柱，在地下4米处明吉桩。驱动完成后，在每个桩的中心空隙中填充不含粗骨料的硅酸盐水泥灌浆。新穗桩灌浆不含砂，水灰比为0。45，立方体强度为18MPa。明井桩灌浆的水、水泥、砂比例分别为22、67、11%，水/水泥比为0。33.立方体的强度没有被测试。新浩桩和明井桩分别采用GeoFix1p型和Sika粘胶r型，其重量分别为水泥重量的1%。

从安装到桩的空隙中和灌注后，经常读取压力表。图2-4显示了在Shinhoo型细胞堆中以8个规格水平记录的温度和应变的发展。所示值分别来自位于地面桩头以下1米的两个仪表对#12，以及分别位于4m、9m、14m、19m和49m深度的单规格对#11、#10、#9、#8和#2。为了清晰起见，我们省略了中间的仪表记录。最上面的仪表位置由两对姐妹杆仪表组成，并被标记为#12A-12D。直到注浆后200天开始静压试验。超过前40天的记录没有显示在数字中。负值表示姐妹杆应变表的明显缩短压缩，正值表示明显的延长延伸。

图2.Shinho现场O型电池堆温度的发展

如图2所示，水泥灌浆的水化过程在注浆后的大约15小时内温度急剧升高，然后在大约10天后温度以逐渐降低的速率下降至稳定温度。

图3.Shinho部位o细胞堆中应变的发展

记录的钢筋中的应变变化如图3所示，在前15小时内，随着温度的升高，振动线读数下降，即钢筋缩短，表明桩中的压缩力增加。当温度降低时，读数表明，钢筋首先恢复了缩短，然后拉长，这表明张力在桩中发展。当温度稳定下来时，大约需要10天，测量结果表明桩中存在净张力。

应变值不根据热差进行调整钢筋与混凝土和灌浆之间的系数。调整请参见下面的讨论，在最初的几天里，当温度不断变化时，可能会稍微降低这些值。然而，在恒定温度下，钢筋的延伸张力趋势仍然会发生。

在驱动扰动后，由于桩周围的土壤重新固结，预计桩下的压力计会显示，钢筋的压缩应变缩短会增加。然而，预计12号地面仪表不会发生这种变化。然而，#12的记录表明，随着时间的推移，钢筋的轻微延伸，也就是说，这意味着在桩中产生了张力负荷。在桩的下面，记录显示随着时间的伸长，也就是说，桩中的负荷随时间的减少。据假设，伸长率是由于混凝土吸收土壤水分时的膨胀造成的。

图4.Shinho部位o细胞堆中应变与温度的发展

图中更清楚地显示了其对温度的依赖性。图4表示菌株作为记录温度的函数。

图5.明井矿场o形池堆温度的发展

图6.明ingji站点o细胞堆中应变的发展

图7.明gji站点o细胞堆中应变与温度的发展

图5-7显示了放置在Miengji站点的圆单元桩中的规范，对所记录的类似的温度和应变的发展。最上面的规格对被标记为#7A和#7B。所示的应变值来自单个规格（#7、#6、#5、#3和#1），分别位于地表以下4、9、14、24和30米的深处。为了清晰起见，我们省略了中间的仪表记录。明井桩的温度应变发展趋势与新穗桩相似。然而，明井桩记录的温度和应变要大得多。这种差异可能是由于桩的灌浆的水/水泥比不同，分别为33%和45%。

为了进行比较，提供了混凝土养护期间的应变测量。5米深，2006年在不列颠哥伦比亚省温哥华市金耳桥的弗雷泽河三角洲土中建造的2.6米直径的桩。在浇筑混凝土之前，已经安装了一个22米长的永久钢套管。桩采用10级Geokon型振动线应变计对。最浅的测量水平是深度为9.5米，最深的深度为66米。没有关于灌浆成分的信息（测量结果从桩的注浆开始，直到35天后开始进行静载荷试验的多级圆孔试验）。

图8.温哥华金耳地区灌浆固化过程中的温度记录。

图8显示了在仪表水平上的温度测量值。最高温度与新穗堆大致相同，但它花了两到三倍的时间才能达到。在静加载试验时，大部分但不是所有的水化热都已经消散。测量的温度在不同的仪表和深度之间有所不同，但与深度或仪表水平是否在上22米套管内部或以下没有关系。

图9.金耳桥试验桩数据中灌浆养护过程中的应变变化。

金耳钻孔桩应变变化记录如图9所示的所有曲线都来自桩的未填充部分。在前5-10天，应变测量显示钢筋缩短。此后，缩短的时间略有恢复。钢筋没有净伸长率。

对于上规水平，三个桩在固化期间记录的应变变化大于桩中可合理预期发展的最大剩余载荷。例如，对于金耳桥，在静载荷试验中所施加的应变，远远小于图9所示，显然，除了土壤转移负荷对试验桩的影响外，试验桩中的钢筋姐妹钢筋的记录受到固化温度、灌浆吸水引起的膨胀的影响，对于PHC桩，圆柱壁抑制灌浆的膨胀和收缩及其吸收土壤和灌浆中的水——而不是钻孔桩的因素。

我们进行了一项实验室研究，以阐明其原因并试图获得对非土壤相关效应引起的应变进行数值评价的方法。

2 实验室研究

进行了一次实验室测试，其中消除了对土壤的影响。这个测试包括两个20米长的桩。一块是从一个PHC堆，一个是一个“钻孔桩”，组成图9.金耳桥试验桩数据中灌浆养护过程中的应变变化。和位于温哥华的Amec公司，B.C.用一个由一个塑料管组成的模具来铸造这个桩内径500毫米，壁厚30毫米。这个混凝土的e模量约为30GPa。相比之下，塑料管的刚度非常小——仅5kn的轴向负载就会导致5%的轴向应变。因此，与PHC桩圆柱壁的高约束相比，塑料管对混凝土中产生的轴向应变的约束可以忽略不计。

这个测试是在户外进行的。一根800毫米的塑料管，以防止环境温度的快速变化。这两件作品是用两对韩国制造的振动线应变计来测量的，它类似于Geokon表。仪表放置在方形结构中，与现场桩和灌浆的钢筋笼相同。灌浆由不含粗骨料的水泥膏体组成，水/水泥比为0。45.不包括硬化加速外加剂。

图10.两个短件仪表的布置

图10显示了短件试验布置的草图。该实验室研究于2006年4月25日开始。

图11.灌浆后150天内PHC件温度测量

图12.灌浆后150天内无约束件温度测量

如图11和图12所示，温度的发展两件和桩的观察结果非常相似。前5天之后的轻微温度变化是由于短片被放置在外面，温度受到釜山4月至7月环境空气温度变化的影响。

图13.灌浆后前5天和前150天记录的PHC短段的钢筋应变

（应变值没有根据钢筋与混凝土和灌浆之间的热系数的差异进行调整）

在PHC片中的应变发展情况如图所示。如图13，同样，应变值还没有根据温度进行调整。这些值表明，随着温度的升高，钢筋会缩短，随后在随后的冷却过程中恢复缩短。这种趋势与在桩中观察到的趋势相似。然而，在冷却完成后，PHC件缩短约50，而Shinhoo电池测试桩中地面(#12处)的仪表表示约200个净伸长率。大约100的应变对应于0上的一个负载。28m2灌浆桩的横截面约为1000kN。

图14.灌浆后前5天和前150天记录的无约束短件中的钢筋应变

（应变值没有根据钢筋与混凝土和灌浆之间的热系数的差异进行调整）

在无约束件中的应变发展，如图14所示，与PHC件不同，表明抑制混凝土筒壁对钢筋应变的实质性影响。事实上，这不仅仅是应变较小，在温度的大幅上升和随后的第一个大约15小时内观察到的冷却趋势对不受约束的部分是相反的。当温度恢复到环境温度时，无约束件的钢筋净伸长率约为100，而PHC件中的钢筋净变化为净缩短约50。此外，在第10天左右恢复到稳定温度后，PHC片在第100天之前逐渐缩短，而不受约束的部分在第10天和第100天之间基本没有应变变化。

图15.灌浆后150天内短段钢筋应变与温度的关系

图中进一步说明了PHC件“受约束件”与无受约束件之间的差异。如图15显示测量的应变随温度的变化。

图16.测量期间短件内温度的发展

经过5个月的观察，在2006年9月29日第154天，将两个短块浸入水中，填充800毫米的塑料管，然后可以被混凝土自由吸收。就在灌浆后700天，2007年2月至5月第287至405天意外监测暂停。图16显示了整个测量期间的温度测量值。

图17.测量期间短件钢筋平均应变的发展

下沉后，碎片开始膨胀，应变表图所显示的延伸逐渐增加。图17显著的肿胀持续了约3个月，第154-250天，总肿胀量约为150次。超过第250天，测量的应变被认为是由于持续肿胀的组合而且，温度在一定程度上也有变化。虚线表示没有进行测量时的间隔。

3 讨论

振动钢丝计的工作原理是，当两个支架之间的钢丝的张力发生变化时，它的固有频率发生变化。频率的变化被校准为在导线中发生应变的变化，因此，在姐妹条中变为它是附加的。张拉钢的热系数振动钢丝计的导线与规范钢壳和钢筋姊妹杆的系数大致相同。也就是说，当温度变化时，导线、外壳和钢筋会同样拉长或缩短，导线张力不会发生变化，这意味着导线频率不会改变，振动导线计本身不受温度变化的影响。事实上，在那里可能是一个很小的温度依赖性。制造商卖家，个人沟通，2006年表明应变钢筋缩短明显减少了0.3°C，由于温度升高。

为了验证仅由于振动线的温度变化而引起的应变变化的程度，四根姊妹杆被悬挂起来，暴露在露天，但除了几天的每日温度变化外，不受任何外部影响。一个数据记录器被用于记录温度和测量读数。四个仪表中的两个是Geokon4911A型，在桩中使用的相同类型，另外两个是类似类型的a韩国品牌用于短件产品。温度范围为7-16°C。

图18.测量温度灵敏度研究过程中温度°C的变化

图18

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