竖向静载试验

竖向静载试验学习情境5任务5知识点2主讲人黎晨工程师知识要点123静载试验设备加载方法检测数据的分析与判定1、静载试验设备单桩静载试验设备由加载装置与荷载及变形观测装置等组成。加载装置由主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置，千斤顶及油泵等组成。荷载及变形观测装置由压力表、压力传感器或荷重传感器等组成。一般静载试验采用油压千斤顶加载，荷载测力系统可采用荷重传感器测量荷重或压力传感器测定油压，实现加卸荷与稳压自动化控制，不仅可减轻人员强度，而且可提高测试精确度。竖向静载试验1、静载试验设备（1）加载装置用千斤顶加载的反力装置可根据现场条件选用，主要有锚桩横梁反力装置（图5-35）、压重平台反力装置（图5-36）、锚桩压重联合反力装置三种形式。图5-35锚桩反力梁装置示意图图5-36堆载平台反力装置示意图竖向静载试验1、静载试验设备①锚桩横梁反力装置。锚桩横梁反力装置能提供的反力，应不小于预估最大试验荷载的1.3~1.5倍。锚桩一般采用4根，如人土较浅或土质松软时，可增至6根。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。应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算，使其在最大试验荷载的作用下，避免产生过大的变形，并有足够的安全储备。每根锚桩的钢筋笼要沿桩身通长配置，还应对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、混凝土抗拉能力）进行验算，并监测锚桩上拔量。一般情况下，锚桩的上拔量不大于15mm。②压重平台反力装置。利用平台上压重作为对桩静压试验的反力装置。压重不得小于预估最大试验荷载的1.2倍，压重应在试验前一次加上。试桩中心至压重平台支承边缘的距离与上述试桩中心至锚桩中心距离相同。当需加荷载大时，要考虑施加于地基的压应力，不宜大于地基承载力特征值的1.5倍。③锚桩压重联合反力装置。当试桩的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶反力。当试桩达到破坏时，横梁上的重物容易产生振动反弹，因此要注意安全。竖向静载试验1、静载试验设备竖向静载试验基准桩中心与试桩、锚桩中心（或压重平台支承边）的距离宜符合表5-39的要求。（2）荷载测量静载试验一般采用油压千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶施加荷载，千斤顶平放于试桩中心位置。当采用两个以上千斤顶加载时，应将千斤顶并联同步工作，并使千斤顶的合力通过试桩中心。荷载测量可通过放置在千斤顶上的荷重（应变式压力）传感器直接测量，也可用压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。前者无需考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响；后者受千斤顶活塞摩擦的影响，不能简单地根据油压乘面积计算荷载。在同等情况下，相同油压时的出力相对误差约为1%~2%，非正常时高达5%。近年来，一些单位实现加卸荷与稳压自动化控制，不仅可减轻人员的工作强度，而且可提高测试的精确度。1、静载试验设备竖向静载试验（3）沉降观测基准梁和基准桩要严格按相关规定执行。基准梁宜采用工字钢，其高跨比不宜小于1/40，尤其是大吨位静载试验，要采用较长和刚度较大的基准梁。基准梁的一端固定在基准桩上，另一端简支于基准桩上，并采取遮挡措施，以减少温度气候等对沉降的影响。沉降由安装在基准梁与桩身间的大量程百分表或电子位移计测量，测量误差要求不大于0.1%FS，分辨率不低于0.01。对于直径或边宽大于500的桩，应在桩径的两个正交方向对称安装4个位移计测量。1、静载试验设备竖向静载试验（4）桩身内力测量器件通过桩身内力测量可得到桩侧各土层的摩阻力和桩端支承力，基桩内力测量可采用应变式传感器（简称应变计）测量应变，钢弦式传感器测量力，沉降杆测量位移。需要检测桩身某断面或桩底位移时，可在需检测的断面设置沉降杆。桩身应力测试器件应安放在两种不同性质的地层界面处，以测量桩侧不同土层的侧摩阻力。同一地层应根据桩径大小对称设置2~4只传感器。桩底的反力，可用埋置于桩端的扁式千斤顶测得。桩（身）端位移测量可通过沉降杆进行测量，沉降杆宜采用内、外管形式，外管固定在桩身，内管（沉降杆）下端固定在需测试的部位，上端高出外管10~20cm，数据的观测应与桩顶位移观测同步。当为大直径灌注桩时，也可采用较大直径的外管，在其内设置多根沉降杆，同时测量桩身不同深度的位移。1、静载试验设备竖向静载试验当沉降杆底端固定断面处的桩身埋设有内力传感器时，可得到该断面处的桩身轴力与位移。其计算公式如下：1、静载试验设备竖向静载试验（5）荷载与位移的量测仪表采用连接荷载箱的压力表测定油压，根据荷载箱率定曲线换算荷载。桩身位移采用电子位移计测量，并用伸出桩顶的位移棒测量向上和向下位移。2、加载方法竖向静载试验1）试验加卸载方式一般都采用慢速维持荷载法逐级加荷，每级荷载达到相对稳定后，再加下一级荷载，直至试桩达到破坏或终止加载条件时止，然后分级卸载到零。2)试验的荷载分级、沉降观测（1）加载分级。加荷分级不宜少于10级。每级加载为最大加载量或预估极限承载力的1/15~1/10。其中第一级可按2倍分级加荷。最大加载量不应小于设计要求的2倍。（2）沉降观测。每级加载后，每隔15min观测一次；累计1h后，每隔30min观测一次。（3）稳定标准。每级加载下沉量，在下列时间内如不大于0.1mm时，即可认为稳定。①桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬豁质土，最后30min。②桩端下为半坚硬和细粒土，最后lh。2、加载方法竖向静载试验3)可终止加载的情况当出现下列情况之一时，可终止加载：（1）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5倍。注：当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm时，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尚未达到相对稳定标准。（3）已达到设计要求的最大加载量。（4）当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。（5）当荷载沉降曲线呈缓变形时，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。4)桩的卸荷与回弹量观测（1）卸荷应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载量。每级卸载后，应观测桩顶的回弹量，观测办法与沉降时相同。（2）卸载到零后，至少每隔半小时测读一次。在第一个半小时内，每15min观测一次。2、加载方法竖向静载试验5)试验记录所有试验数据应按表5-40填写记录，绘制静载试验曲线，如图5-37所示，并编写试验报告。2、加载方法竖向静载试验3、检测数据的分析与判定竖向静载试验（1）检测数据的整理①绘制竖向荷载一沉降（P一S）、沉降一时间对数（S一lgt）曲线。需要时，也可绘制其他辅助分析所需曲线。②当进行桩身应力、应变和桩底反力测定时，应整理出有关数据的记录表，并按相应规范绘制桩身轴力分布图，计算不同土层的分层侧摩阻力和端阻力值。（2）单桩竖向抗压极限承载力确定单桩竖向抗压极限承载力是指单桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适于继续承载的变形所对应的最大荷载。它包含了桩身结构极限承载力和支承桩侧、桩端地基土的极限承载力两层含义。3、检测数据的分析与判定竖向静载试验单桩竖向抗压极限承载力的确定应符合下列规定：①根据沉降随荷载变化的特征确定：对于荷载一沉降（p-S）曲线呈陡降形时，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：取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。③当出现