桩基静载试验

桩基静载试验第1页/共59页3、抗拔静载试验

了解：

试验目的，承受上拔力的建(构)筑物类型，等截面和扩底抗拔桩破坏形态及破坏机理。

熟悉：

抗拔静载试验加载方法；抗拔试验加载方式、终止加荷条件等。

掌握：

抗拔静载试验数据分析，抗拔承载力的判定及计算，桩身轴力测试、计算方法及区分各土层桩侧极限摩阻力。

2010年基桩检测比对试验理论测试大纲

第2页/共59页4、单桩水平静载试验

了解：

试验目的，桩的水平承载性状，弹性地基反力法。

熟悉：

水平静载试验加荷方式、加载装置、测量仪表、测读时间、稳定标准、终止加荷条件；单向单循环维持荷载法、多循环水平维持荷载法；影响水平承载力因素。

掌握：

水平极限承载力、水平极限承载力标准值及设计值的确定方法，确定水平地基反力系数随深度增加的比例系数m值。

2010年基桩检测比对试验理论测试大纲

第3页/共59页3桩基静载试验分类：单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩水平静载试验在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。第4页/共59页3.1单桩竖向抗压静载试验1）为设计提供依据；2）为工程验收提供依据；3）验证检测；4）其它目的。一、试验目的第5页/共59页灌注桩

混凝土达龄期后测试时间：预制桩

砂土>10天

粘土>15天

淤泥>25天承载力：不丧失稳定；不过分下沉；桩身材料不破坏试桩数量：

不宜少于总桩数的1％

且不应少于3根第6页/共59页1）适用于检测单桩的竖向抗压承载力。2）当埋设有测量桩身应力、应变、桩底反力的传感器或位移杆时，可测定桩的分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量。3）为设计提供依据的试验桩，应加载至破坏；当桩的承载力以桩身强度控制时，可按设计要求的加载量进行。4）对工程桩抽样检测时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。二、适用范围第7页/共59页三、载荷试验装置主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置；千斤顶、油泵等加载装置；压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置；百分表或位移传感器等位移测量装置第8页/共59页选择加载反力装置应注意：加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍；在最大试验荷载作用下，加载反力装置的全部构件不应产生过大的变形，应有足够的安全储备；应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算；当采用锚桩横梁反力装置时，还应对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、桩的接头混凝土抗拉能力）进行验算，并应监测锚桩的上拔量。第9页/共59页1）钢梁用于锚桩横梁反力装置和用于压重平台反力装置的受力方式不一样，前者集中荷载，后者均布荷载。第10页/共59页2）锚桩横梁反力装置（锚桩法）大直径灌注桩静载试验由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）、千斤顶等组成。第11页/共59页锚桩法静载试验第12页/共59页锚桩、反力梁装置提供的反力不应小于预估最大试验荷载的1.2~1.5倍；当采用工程桩作为锚桩时，锚桩数量不得小于4根，当要求加载值较大时，有时需要6根甚至更多。锚桩与试桩的中心间距，当试桩直径(或边长)小于或等于800mm时，可为试桩直径(或边长)的5倍；当试桩直径大于800mm时，上述距离不得小于4m。第13页/共59页3)压重平台反力装置（堆载法）由重物、工字钢（次梁）、主梁、千斤顶等构成堆重重物通常采用砂包和钢筋混凝土构件，少数用水箱、砖和钢铁块等。

第14页/共59页第15页/共59页按静荷载试验确定单桩竖向承载力第16页/共59页压重不得少于预估最大试验荷载的1.2倍，且压重宜在试验开始之前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。

压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.5倍。第17页/共59页4)锚桩压重联合反力装置当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在承载梁上放置或是挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶受力。5)地锚反力装置6)岩锚反力装置7)静力压桩机第18页/共59页荷载测量采用以下两种形式1）通过放置在千斤顶上荷重传感器直接测定；2）通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载；四、荷载测量设备要求：1）荷重传感器和压力传感器误差不大于1％；2）压力表准确度等级应优于或等于0.4级（即压力表的示值误差不大于0.4%）；最大试验荷载对应的油压不宜小于压力表量程的1/4；也不宜大于压力表量程的2/3；3）千斤顶最大试验荷载对应的千斤顶出力宜为千斤顶量程的30%~80%。第19页/共59页五、沉降测量1.基准梁1）不能简单地将基准梁放置在地面上，或不打基准桩而架设在砂袋（或红砖）上；2）基准桩打得不够深、不稳；3）基准梁长度不符合规范要求；4）基准梁的刚度不够，产生较大的挠曲变形；5）未采取有效措施防止外界因素对基准梁的影响；6）基准梁的一端固定在基准桩上，另一端简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。第20页/共59页2.基准桩1）基准桩与试桩、锚桩(或压重平台支墩边缘)之间的距离宜符合下表的规定；2）当支墩边距试桩较近时，大吨位堆载地面下沉将对桩产生负摩阻力，特别对摩擦型桩将明显影响其承载力；桩加载（地面卸载）时地基土回弹对基准桩产生影响；可考虑对支墩下2~3倍宽影响范围内的地基进行加固。第21页/共59页1）沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，最好不小于0.5倍桩径，测点应牢固地固定于桩身，即不得在承压板上或千斤顶上设置沉降观测点；2）直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安置4个百分表或位移传感器，直径或边宽小于等于500mm的桩可对称安置2个；3）沉降测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。3.百分表和位移传感器第22页/共59页第23页/共59页六、桩头处理混凝土桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净桩头后再浇注桩帽。1）桩帽顶面应水平、平整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积大于等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形；2）桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接；3）距桩顶1倍桩径范围内，宜用3~5mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置钢筋网片3~5层，间距80~150mm；4）桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级，且不低于C30；第24页/共59页小吨位静载试验桩桩帽设计图第25页/共59页大吨位静载试验桩桩帽设计图第26页/共59页管桩静载试验桩头处理桩帽设计图第27页/共59页1）试桩数量：不宜少于1％，且不少于2根2）试桩位置：桩顶高出试坑底面、试坑底面与承台底标高一致3）试桩成桩工艺4）测量仪表必须精确，支承仪表的基准架应有足够的刚度和稳定性。基准桩应埋人地基表面以下一定深度，不受气候条件等影响。5）成桩后到开始试验的时间：在满足桩身混凝土强度达到设计要求的前提下，砂类土≮7d，一般粘性土≮15d，淤泥或淤泥质土≮25d6）预压，系统检查七、一般规定第28页/共59页①加载应分级进行，采用逐级等量加载；每级荷载宜为预估最大荷载的1/10—1/15。当桩的下端埋入巨粒土、粗粒土以及坚硬的粘质土中时，第一级可按2倍的分级荷载加载。预估最大荷载：对施工检验性试验，一般可采用设计荷载的2.0倍。②卸载应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载值。③加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。八、试验方法——维持荷载法1.试验加卸载方式第29页/共59页①每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次；②试桩沉降相对稳定标准：每级荷载作用下，桩顶的沉降量连续两次在每小时内不超过0.1mm，可视为稳定。【在下列时间内如不大于0.1mm时即可认为稳定：桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土，最后30min；桩端下为半坚硬和细粒土，最后1h。】③当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；④卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。2.慢速维持荷载法第30页/共59页①每级荷载施加后按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次；②试桩沉降相对稳定标准：加载时每级荷载维持时间不少于一小时，最后15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量；③当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；④卸载时，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为2h，测读时间为第5、10、15、30min，以后每隔30min测读一次。3.快速维持荷载法第31页/共59页①某级荷载作用下，桩顶下沉量大于前一级荷载作用下下沉量的5倍时，加载即可终止。当桩顶沉降能稳定且总沉降量小于40mm，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。②某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h未达稳定。该条件只对慢速维持荷载法适用。③已达加载反力装置的最大加载量。④已达到设计要求的最大加载量。⑤当工程桩作为锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值（15mm）⑥当Q-s曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60~80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。（国际上普遍认为：当沉降量达到桩径的10%时，才可能达到破坏荷载）4.终止加载条件第32页/共59页⑦施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩的2倍的设计荷载为止。如果桩的总沉降量不超过40mm，及最后一级加载引起的沉降不超过前一级加载引起的沉降的5倍，则该桩可以予以检验。《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）略有区别。第33页/共59页极限荷载的确定有时比较困难，应绘制荷载—沉降曲线(Q-s曲线)、沉降—时间曲线(s-t曲线)确定，必要时还应绘制s-lgt曲线、s-lgP曲线(单对数法)、s-[1-P/Pmax]曲线(百分率法)等综合比较，确定比较合理的极限荷载取值。九、检测数据的分析与判定1.单桩竖向抗压极限承载力的确定第34页/共59页①根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。②根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。③当某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h未达稳定时，取前一级荷载值。④对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s＝40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于8mmm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。注：当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。第35页/共59页①参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。②当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。③对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。2.单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定第36页/共59页单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。3.单桩竖向抗压承载力特征值的确定第37页/共59页单桩竖向承载力特征值2002《地基规范》

Ra

单桩竖向承载力特征值

Qu

单桩竖向极限承载力sQ0QuQ~s曲线确定方法：教材或规范第38页/共59页基桩内力测试可采用应变式传感器（应变计）测量应变、钢弦式传感器测量力、沉降杆测量位移。十、桩侧阻力和桩端支承力测试分析技术1.传感器2.某断面处桩身轴力第39页/共59页按每级试验荷载下桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。再由桩顶极限荷载下对应的各断面轴力值计算。3.桩侧土的分层极限摩阻力和极限端阻力的计算第40页/共59页最大试验荷载、设计值、特征值关系单桩竖向抗压极限承载力统计值堆载量地基土承载力主梁和平台梁承载力基准梁的温度影响十一、静载试验中的若干问题第41页/共59页3.2单桩竖向抗拔静载试验一、承受上拔力的建（构）筑物类型第42页/共59页竖向抗拔荷载作用下单桩的破坏形态二、破坏机理及破坏模式第43页/共59页试验反力装置宜采用反力桩（或工程桩）提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。反力架系统应具有1.2倍的安全系数并符合下列规定：①采用反力桩（或工程桩）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。②采用天然地基提供反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍；反力梁的支点重心应与支座中心重合。三、反力装置第44页/共59页①在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5倍。②按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时。③按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9倍。④对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。四、加卸载分级、试验方法、稳定标准五、终止加载条件第45页/共59页①根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U-δ曲线，取陡升起始点对应的荷载值；②根据上拔量随时间变化的特征确定：取δ-lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值。③当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。六、检测数据的分析与判定1.单桩竖向抗拔极限承载力的判定第46页/共59页2.单桩竖向抗拔极限承载力统计值的确定①参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。②当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。③对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。

第47页/共59页3.单桩竖向抗拔极限承载力特征值的确定单位工程同一条件下的单桩竖向抗拔承载力特征值应按单桩竖向抗拔极限承载力统计值的一半取值。第48页/共59页3.3单桩水平静载试验一、试验目的第49页/共59页二、桩的水平承载性状在水平荷载作用下，桩产生变形并挤压桩周土，促使桩周土发生相应的变形而产生水平抗力。水平荷载较小时，桩周土的变形是弹性的，水平抗力主要由靠近地面的表层土提供；随着水平荷载的增大，桩的变形加大，表层土逐渐产生塑性屈服，水平荷载将向更深的土层传递；当桩周土失去稳定、或桩体发生破坏、或桩的变形超过结构的允许值时，水平荷载也就达到极限。第50页/共59页弹性地基反力系数法单桩在水平荷载作用下的变形和内力计算，通常采用按文克勒假定的弹件地基上梁的计算方法，即把承受水平荷载的单桩视为文克尔地基上的竖直梁，通过梁的挠曲微分方程解答，计算桩身的弯矩和剪力，并考虑由桩顶竖向荷载产生的轴力，进行桩的强度计算。三、水平荷载作用下弹性桩的计算第51页/共59页弹性地基反力系数法单桩在水平荷载作用下的变形和内力计算，通常采用按文克勒假定的弹件地基上梁的计算方法，即把承受水平荷载的单桩视为文克尔地基上的竖直梁，通过梁的挠曲微分方程解答，计算桩身的弯矩和剪力，并考虑由桩顶竖向荷载产生的轴力，进行桩的强度计算。第52页/共59页①水平推力加载装置宜采用油压千斤顶，加载能力不得小于最大试验荷载的1.2倍。②水平推力的反力可由相邻桩提供；当专门设置反力结构时，其承载能力和刚度应大于试验桩的1.2倍。③水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致；千斤顶和试验桩接触处应安置球形支座，千斤顶作用力应水平通过桩身轴线；千斤顶与试桩的接触处宜适当补强。四、加载与反力装置第53