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试桩曲线的卸载回弹率-基于试验结果统计分析得出的初步规律

试桩曲线的卸载回弹率-基于试验结果统计分析得出的初步规律
基桩载荷试验时卸载的回弹率本也是一个不为人重视的参考指标,但通过大量试验结果的分析,发现它的确也存在某些规律,为静载试验分析和观察桩的承载性状提供了新的参照。

桩型覆盖旋挖/钻孔/冲孔/嵌岩灌注桩、PHC管桩、旋挖植桩;桩径500~1200 mm,桩长12.96~110 m,最大试验荷载2000~32000 kN。

一、分组统计

两组的回弹率统计量见表1。陡降型中位数14.8%、缓变型55.2%,相差40.4个百分点;两组四分位区间(12.6~18.5%对43.3~62.6%)完全不重叠。缓变组回弹率最低的3根(19.5%、22.0%、22.3%)也都高于陡降组75%分位(18.5%)——即陡降组四分之三的桩,回弹率低于全部缓变桩。

指标

组别

n

最小值

Q1

中位数

Q3

最大值

均值

回弹率(%)

陡降型

25

8.1

12.6

14.8

18.5

38.0

16.4

缓变型

45

19.5

43.3

55.2

62.6

83.6

53.7

回弹量(mm)

陡降型

24

4.2

6.8

8.3

11.3

17.1

9.2

缓变型

44

5.2

7.2

10.3

17.4

33.1

13.1

最大沉降(mm)

陡降型

24

25.4

45.2

53.6

68.1

80.6

56.7

缓变型

44

6.3

14.1

24.3

35.0

58.6

26.2

最大试验荷载(kN)

陡降型

24

2000

4140

5590

7805

13000

6180

缓变型

44

3600

5790

15500

20600

32000

15314

表1 分组统计量

图1 回弹率按Q-s曲线形态分组(n=70)

值得注意的是"分母"。陡降型的最大沉降(中位数53.6 mm)约为缓变型(24.3 mm)的2.2倍,而两组回弹量中位数只差2.0 mm(8.3 mm对10.3 mm)。分层的来源不是破坏桩"弹不回来"了多少——恰好相反,是破坏桩的残余沉降被陡降段一次性放大,回弹率的分母随之变大。

二、交叉分布

回弹率区间

陡降型

缓变型

合计

<25%

22

3

25

25~45%

3

9

12

>=45%

0

33

33

合计

25

45

70

表2 回弹率区间与曲线形态的交叉分布

低于25%的桩里22根是陡降型,缓变型只有3根(风化岩SZ4的19.5%、TS2的22.0%、K800-179的22.3%,且SZ4、TS2原文均判缓变型);不低于45%的33根全部是缓变型,陡降型为零。25%~45%的过渡带共12根,陡降型3根(NQ67、福建PHC3#、NQ35)、缓变型9根——在这一段里回弹率分不开形态,这是回弹率只能作参考、不能作判据的直接原因。按秩和检验,P(缓变>陡降)=0.98。

三、桩长与加载水平

39根有桩长记录的试桩中,回弹率与桩长的Pearson相关系数为0.40,但缓变型子样本内部几乎无关(r=0.03,n=19)——全样本的正相关主要来自两组构成差异,桩长效应不宜夸大。回弹率与最大沉降的相关系数为-0.74(n=68),负相关明显:沉降小的桩,回弹率被系统性抬高。同一批桩里,加载只到3600 kN的K800-184最大沉降6.35 mm,回弹率83.6%,为全样本之最;加载到13000 kN、沉降80.0 mm的4#只有10.3%。两个极端说明:回弹率不能脱离桩长与加载水平单独使用。

图2 回弹率与最大沉降的关系(对数横轴)

图3 回弹率与桩长的关系(n=39)

缓变组45根里有19根原文没有逐字写出曲线形态,仅表明加载至最大值正常结束,本统计按"未破坏"归入缓变组。这19根回弹率普遍偏高(均为大荷载正常结束桩),剔除后原文明确使用"缓变(降)型"等措辞的26根中位数降为47.8%;但仍远高于陡降组的最大值38.1%,两组分离的结论不受影响。

四、主要结论

1.两类曲线的回弹率分层清晰。陡降型(破坏)中位数14.8%,缓变型(未破坏)55.2%,相差40.4个百分点,四分位区间互不重叠;不低于45%的桩全部是缓变型。

2.分母效应是分层的主要来源。两组回弹量中位数相差不大(8.3 mm对10.3 mm),差异主要来自最大沉降的量级(53.6 mm对24.3 mm);回弹率与最大沉降负相关(r=-0.74)。加载水平低、沉降未充分发展的桩,回弹率会被系统性放大,分析时应先核对加载水平。

3.回弹率只能作参考,不能作判据。25%~45%过渡带里两种形态并存;可靠用法是同场地、同桩型、同加载水平的横向比较——某桩明显低于其余各桩,才值得查沉渣、查桩身。

5.本统计全部数值取自公开文献的逐桩实测记录,共70根、17个来源。公开文献中带完整卸载数据的试桩远比想象中少——大量论文只给区间或只给曲线,这也是这个指标至今缺乏大样本统计的直接原因。

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