桩基检测静载试验培训教材.ppt

,福建省建筑科学研究院,单桩静载试验的破坏模式,桩承载力一般取决于土对桩的支承能力，即土强度发挥程度，桩侧阻和端阻是否充分发挥和桩土间相对位移密切相关，侧阻力充分发挥的位移约37mm，端阻力充分发挥的位移和桩型有关，打入桩较小，而灌注桩要大得多。桩侧阻力的发挥一般是桩体和土之间的剪切破坏，而端阻力发挥有的是“刺入”破坏，有的是“压剪”破坏（大直径桩）。 常见的几种Q-s曲线： 软弱土层的摩擦桩，一般桩端呈刺入破坏，桩端阻力分担比例小，曲线呈 陡降型，破坏特征点明显；如图a 桩端持力层为砂土、粉土，发挥端阻所需位移大，曲线呈缓变型，如图b 扩底桩，端阻破坏所需位移量过大，端阻占比例大，曲线呈缓变型，如图c 桩端有较厚沉渣的钻孔桩，桩端呈刺入破坏，曲线呈陡降型，如图d 桩周为加工软化型土无硬持力层的桩，侧阻在较小位移发挥并出现软化现 象桩端承载力低，曲线呈突变陡降型，与图d相似 孔底有虚土，或有一定沉渣的钻孔桩，随着孔底虚土或沉渣压缩，曲线坡 度变缓，形成“台阶形”，如图e 嵌岩短桩，由于桩身材料强度破坏导致桩承载力破坏，曲线呈突变陡降 型，如图f,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验,适用范围 检测单桩的竖向抗压承载力，测定桩分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量 工程桩检测，应加载至单桩承载力特征值的2.0倍 （特别注意：施工终压桩力不等于极限承载力！） 仪器设备安装 千斤顶并联同步工作 加载反力装置，包含反力结构的验算、提供量、支座承载力、锚桩 钢梁的强度和变形验算 同一根钢梁，当用于锚桩横梁反力装置和用于压重平台反力装置，允许使用的最大试验荷载是不同的 。压重平台反力装置的主梁和次梁是受均布荷载作用，而锚桩横梁反力装置的主梁和次梁受集中荷载作用 ，一般情况下，使用于锚桩横梁仅为压重平台的1/2,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验,仪器设备安装 锚桩压重联合反力装置 应注意两个问题，一是当各锚桩的抗拔力不一样时，重物应相对集中在抗拔力较小的锚桩附近;二是重物和锚桩反力的同步性问题，拉杆应预留足够的空隙，保证试验前期锚桩暂不受力，先用重物作为试验荷载，试验后期联合反力装置共同起作用。 荷载测量，传感器误差1%、压力表精度优于0.4级、不超过工作压力80%，千斤顶使用量程 采用以下两种形式，一是通过用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定，二是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。用荷重传感器测力，不需考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响;用油压表(或压力传感器)间接测量荷载需对千斤顶出力进行率定，受千斤顶活塞摩擦的影响，不能简单地根据油压乘活塞面积计算荷载 单向阀应安装在压力表和油泵之间，才能监控千斤顶的实际油压值,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验,仪器设备安装 沉降测量，误差0.1%FS、分辨力优于0.01mm，安装个数、测量位置 基准梁、表座、基准桩的安装 基准桩应打入地面以下足够的深度，一般不小于1m。基准梁应一端固定，另一端简支，这是为减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。在满足表425的规定条件下，基准梁不宜过长，并应采取有效遮挡措施，以减少温度变化和刮风下雨的影响，尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验,现场检测 试桩准备 加卸载方式 为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法 加载数据测读时间 终止加载条件 数据分析与判定 数据整理，需提供Q-s、s-lgt曲线，轴力图和桩侧阻力、桩端阻力值 单桩竖向抗压极限承载力的判定 单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定 单桩竖向抗压承载力特征值 报告内容需提供桩周土层柱状图、试桩设计施工参数,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验的几个问题,主梁压实千斤顶 支座承载力不足，造成试验前主梁压实千斤顶，前几级的沉降非常小，试验记录不真实，造成结果误判。 边堆载边试验 为了避免试验前主梁压实千斤顶，或出现安全事故，可边堆载边试验，应满足规范规定的“每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的土10 ”，试验结果应该是可靠的。 偏心问题 造成偏心的因素：制作的桩帽轴心与原桩身轴线严重偏离； 支墩下的地基土不均匀变形； 用于锚桩的钢筋预留量不匹配，锚桩之间承受荷载不同步； 采用多个千斤顶，千斤顶实际合力中心与桩身轴线严重偏离。 是否存在偏心受力，可以通过四个对称安装的百分表或位移传感器的测量 数据分析得出。4个测点的沉降差不宜大于35mm，不应大于10mm。,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗压静载试验的几个问题,严禁采用静力压桩机做静载试验加载反力装置 省建设厅下文明确规定（闽建建200417号 ） 存在主要问题： 一是“基准桩中心与锚桩中心（或压重平台支墩边）的距离”违反JGJ1062003规范第4.2.5条“基准桩中心与锚桩中心（或压重平台支墩边）的距离4D且2.0m”的要求； 二是“加、卸载时荷载的传递”达不到JGJ1062003规范第4.3.4条第3款“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%”的要求。 混凝土桩的桩头处理 距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为35mm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100mm。桩顶应设置钢筋网片23层，间 距60100mm。 桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不得低于C30。,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向抗拔静载试验,适用范围 仪器设备安装 试验反力装置，利用反力桩（工程桩）或地基土提供反力 现场检测 现场检测 加卸载要求同抗压的 终止加载条件 数据分析与判定 提供U-、-lgt曲线 单桩竖向抗拔极限承载力的判定,,福建省建筑科学研究院,单桩水平静载试验,适用范围 桩顶自由时的单桩水平静载试验 检测单桩的水平承载力，推定地基土抗力系数的比例系数，测量桩身应力，计算桩身弯矩 设计试桩加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏，工程桩检测以水平位移允许值控制 仪器设备安装 反力由相邻桩提供，反力结构1.2倍 作用点与承台标高一致 接触处应安置球形支座，作用是在试验过程中，保持作用力的方向始终水平和通过桩轴线，不随桩的倾斜或扭转而改变。保证千斤顶对试桩的施力点在试验过程中保持不变,,福建省建筑科学研究院,单桩水平静载试验,仪器设备安装 位移计安装，在水平力作用平面对称安装两个位移计测量水平位移；当需要测量转角,在以上 50cm安装位移计，利用上下位移计差与位移计距离的比值可求得地面以上桩的转角 基准点应设置在试验影响范围之外与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，净距不小于1倍桩径 如图6-2 传感器安装远离中性轴，夹角不大于10 地面下10倍桩径为主要测量范围，断面间距不大于1倍桩径,,福建省建筑科学研究院,单桩水平静载试验,现场检测 单向多循环加载法，应力应变试验应采用维持荷载法 加卸载方式和位移测量 终止加载条件 数据分析与判定 数据整理，需提供H-t-Y0 、H-Y0/H关系曲线、H-m、Y0m 曲线 应力测试应提供桩身弯矩图、H-s曲线 单桩临界荷载的判定 单桩的水平临界荷载Hcr指桩身受拉区砼明显退出工作前、桩身产生开裂时所能承受的最大荷载 单桩极限承载力的判定 单桩水平极限承载力Hu指桩身材料破坏前或产生结构所能承受变形前的最大荷载,,福建省建筑科学研究院,单桩水平静载试验,单桩水平承载力特征值的确定 106规范： 按桩身强度控制，取水平临界荷载； 长期作用且不允许开裂，取水平临界荷载的0.8倍 94新规范： 预制桩、钢桩和配筋率0.65灌注桩，取位移10mm（敏感的取6mm）对应的荷载的75； 配筋率0.65灌注桩，取水平临界荷载的75 水平荷载作用下，桩土变形主要发生在桩上部分，最大弯矩位置约为桩径的35倍。因此，提高承台底回填土的密实度，加强桩顶部分截面刚度，可很好地改善PHC管桩水平承载性状,,福建省建筑科学研究院,桩身内力测试,适用范围 基桩内力测试适用于混凝土预制桩、钢桩、组合型桩，也可用于桩身断 面尺寸基本恒定或已知的混凝土灌注桩。 对竖向抗压静载试验桩，可得到桩侧各土层的分层抗压摩阻力和桩端支 承力；对竖向抗拔静荷载试验桩，可得到桩侧土的分层抗拔摩阻力；对水 平静荷载试验桩，可求得桩身弯矩分布、最大弯矩位置等；对打入式预制 混凝土桩和钢桩，可得到打桩过程中桩身各部位的锤击压应力、锤击拉应 力。基桩内力测试宜采用应变式传感器或钢弦式传感器。 传感器设置 传感器宜放在两种不同性质土层的界面处，以测量桩在不同土层中的分 层摩阻力。在地面处(或以上)应设置一个测量断面作为传感器标定断面。 传感器埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。 在同一断面处可对称设置24个传感器，当桩径较大或试验要求较高时 取高值。,,福建省建筑科学研究院,桩身内力测试,传感器制作 应变式传感器优先采用全桥方式制作；导线的对地绝缘电阻值应在 500M以上 ；电阻应变计及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施， 正式试验前电阻应变计及电缆的系统绝缘电阻不应低于200M；电阻应变 测量所用的电阻应变仪宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等 于1。 弦式钢筋计应按主筋直径大小选择，仪器的可测频率范围应大于桩在最 大加载时的频率的1.2倍；带有接长杆弦式钢筋计可焊接在主筋上；不宜采 用螺纹连接。弦式钢筋计通过与之匹配的频率仪进行测量，频率仪的分辨力 应优于或等于1Hz。 测试数据整理 采用应变式传感器测量时，应对实测应变值进行导线电阻修正； 各断面处的桩身轴力计算，应按标定面的应力应变关系进行拟合计算 分层极限摩阻力和极限端阻力计算,,福建省建筑科学研究院,锚杆抗拔试验,分级加荷值和位移测读时间、稳定标准 各个规范差别较大，应按设计要求采用何种规范的规定进行。 竖向抗拔岩石、土层锚杆：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 基坑支护锚杆：建筑基坑支护技术规范(JGJ120-99) 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97） 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001） 边坡锚杆：建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002） 岩土锚杆(索)技术规程（CECS22：2005） 验收合格标准 1、锚头位移相对稳定，试验进展顺利，未出现异常现象； 2、在最大试验荷载作用下的弹性变形值大于自由段长度变形计算值的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值。,,福建省建筑科学研究院,多台千斤顶同步并联加载计算,多台千斤顶同步并联工作，连接各台千斤顶的油路压力相等，试验荷载等于各台千斤顶出力之和，其荷载压力值关系方程为 式中 y多台千斤顶联合加载的油路压力 x要求的试验荷载 ai千斤顶标定方程系数，单个千斤顶标定方程 bi千斤顶标定方程系数 n千斤顶个数,,福建省建筑科学研究院,采用静力载荷测试仪自动加载的标定系数计算,采用JCQ-503A型静力载荷测试仪进行自动加载时，由并联于千斤顶油路的压力传感器测定油压力，通过设定的标定系数换算为试验荷载。标定系数的计算方法如下： 式中：D - 千斤顶工作压力，单位：MPa（对应前面的y） C - 传感器额定工作压力，单位：MPa 常用的压力传感器的额定工作压力为80MPa - 千斤顶出力，单位：kN （对应前面的x） - 仪器满量程输出，单位：mV 仪器满量程输出: 式中： S - 传感器灵敏度系数，单位：mV/V Q - 传感器供桥电压=12V K - 放大器放大系数=100 由上我们可以得出计算标定系数的一个简化公式： 标定系数压力/荷载15灵敏度系数,,福建省建筑科学研究院,单桩竖向承载力特征值,式中 Quk单桩竖向极限承载力标准值； Ra单桩竖向承载力特征值； K安全系数， K =2。 以综合安全系数K取代原规范的荷载分项系数G、Q和抗力分项系数s、p,建筑桩基技术规范JGJ94-2008修订,,福建省建筑科学研究院,采用经验参数法计算单桩竖向极限承载力 根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定：,式中 Quk单桩竖向极限承载力标准值； qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； qpk桩端极限端阻力标准值 u -桩身周长 li -桩周第i层土的厚度 Ap -桩端面积 新规范对侧阻力、端阻力的参数表做了较多改动。,建筑桩基技术规范JGJ94-2008修订,,福建省建筑科学研究院,试验反力装置的结构强度计算,一般采用钢梁平台或横梁作为加载反力装置，钢梁平台或横梁一般分为主梁和次梁，均用钢材制作而成，反力平台堆重一般采用预制块或袋