桩基静载试验.ppt

2、竖向抗压静载试验 了解： 单桩竖向抗压静载试验目的、意义及适用范围。 熟悉： 单桩竖向抗压静载试验方法，锚桩反力装置、压重平台反力装置、锚杆压重联合装置的适用条件、试验设备安装要求、量程精度要求；竖向抗压静载试验加载方式、终止加荷条件等；竖向抗压静载试验中的常见问题；依据地质勘查报告和施工记录预估最大极限荷载。 掌握： 单桩竖向抗压极限承载力判定方法，试验数据分析；桩身轴力测试、计算方法及区分各土层桩侧极限摩阻力、桩端阻力和桩端承载力确定方法。,2010年基桩检测比对试验理论测试大纲,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,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,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。,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,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,试桩数量：,不宜少于总桩数的1,且不应少于3根,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,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,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。,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。,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。,锚桩法静载试验,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1.21.5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。,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。,按静荷载试验确定单桩竖向承载力,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。,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,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%。,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。,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23倍宽影响范围内的地基进行加固。,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,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35mm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35层，间距80150mm； 4）桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不低于C30；,小吨位静载试验桩,桩帽设计图,大吨位静载试验桩,桩帽设计图,管桩静载试验桩头处理,桩帽设计图,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25d 6）预压，系统检查,七、一般规定,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1/101/15。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。 卸载应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载值。 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,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； 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。】 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载； 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,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； 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； 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载； 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,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。 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。 已达加载反力装置的最大加载量。 已达到设计要求的最大加载量。 当工程桩作为锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值（15mm） 当Q-s曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量6080mm；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,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。,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, 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。 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。 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。 对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s40mm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。,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。 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。 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,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,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,Qu,Qs曲线,确定方法： 教材或规范,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,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,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,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,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,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： 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。 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,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。 按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过 100mm 时。 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。 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,根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U-曲线，取陡升起始点对应的荷载值； 根据上拔量随时间变化的特征确定：取-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。 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,2.单桩竖向抗拔极限承载力统计值的确定,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。 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。 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。,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。,3.3 单桩水平静载试验,一、试验目的,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。,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,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。,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。 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。 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,单向多循环加载法的分级荷载应小干预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10。每级荷载施加后，恒载4min 后可测读水平位移，然后卸载至零，停 2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环 5 次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。,五、试验方法,加载方法宜根据工程桩实际受力特性选用单向多循环加载法或慢速维持荷载法,单向多循环加载法：,桩身折断； 水平位移超过3040mm （软土取 40mm ）； 水平位移达到设计要求的水平位移允许值。,六、终止加载条件,取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线出现拐点的前一级水平荷载值。 取H-Y0/H曲线或lgH-lgY0曲线上第一拐点对应的水平荷载值。 取H-s曲线第一拐点对应的水平荷载值。,七、检测数据的分析与判定,1.单桩的水平临界荷载的确定,取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线产生明显陡降的前一级、 或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线发生明显陡降的起始点对应的水平荷载值。 取慢速维持荷载法时的Y0-lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值。 取H- Y0/ H曲线或lgH-lgY0 曲线上第二拐点对应的水平荷载值。 取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。,2.单桩的水平极限承载力的确定, 当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值为单桩水承载力特征值。 当桩受长期水平荷载作用且状不允许开裂时， 取水平临界荷载统计值的 0.8 倍作为单桩水平承载力特征值。,3.单桩水平承载力特征值的确定,