基于全尺寸静载试验的砂土、黏土及层状地层中钻孔桩极限承载力的统一失效驱动解释准则

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：A Unified Failure-Driven Interpretation Criterion for Ultimate Capacity of Bored Piles in Sand, Clay and Layered Strata from Full-Scale Static Load Tests

　　

摘要

从全尺寸载荷试验数据中准确解读钻孔桩的承载力，对于实现安全且经济的设计至关重要，但目前针对沙土、黏土以及层状土壤的评估仍然有限。本研究构建了一个包含75组钻孔混凝土桩全尺寸轴向压缩试验的数据库，对这些试验进行了12种不同解读方法的评估。所有试验要么出现突然破坏，要么出现较大位移响应，后者表现为桩顶沉降量达到桩径的10%及以上，且没有明显的突然破坏现象。评估这些方法的表现时，考虑了适用性、桩的几何形状影响、破坏沉降量以及统计指标。测量值与解读值之间的承载力比值显示，其变化趋势随桩径的变化比随桩长的变化更为明显；不过，直径对应的R²值仅为≤0.016，桩长对应的R²值仅为≤0.106，表明尺寸对承载力的影响较为微弱。针对不同土壤类型的比较结果显示，从统计性能和适用性来看，DeBeer方法在黏土和层状土壤中的表现最佳，而Mazurkiewicz方法在沙土以及所有土壤类型中的表现更优。DeBeer方法和Mazurkiewicz方法的预测结果与实际测量值最为接近，二者均具有较高的适用性，中位数R²值约为0.99，趋势接近1，误差也很小；因此，本文提出将这两种方法的算术平均值作为统一的评判标准。采用这种平均值的理由是，DeBeer方法能够反映桩的早期屈服情况，而Mazurkiewicz方法则能体现桩的后期破坏特征，从而减少相互间的偏差。加权平均敏感性分析表明，未经加权的DeBeer-Mazurkiewicz平均值具有最低的均方根误差，同时还将DeBeer方法的平均预测比值从0.967、Mazurkiewicz方法的平均预测比值从1.050降低到了所提出平均值的1.009。针对特定部分的曲线验证也表明，该平均值标准有望应用于未出现破坏的载荷-沉降曲线。总体而言，所提出的平均值标准为解读沙土、黏土及层状土壤中的钻孔桩载荷试验提供了一种实用的统一方法。