单桩水平静载试验

1、单桩水平静载试验单桩水平静载试验 2014 2014年年1111月月2626日日一、适用范围一、适用范围v 单桩水平静载试验一般以桩顶自由的单桩为对象，采单桩水平静载试验一般以桩顶自由的单桩为对象，采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试桩方法来达到以下用接近于水平受荷桩实际工作条件的试桩方法来达到以下目的：目的：v (1)(1)确定试桩的水平承载力。检验和确定试桩的水平承载确定试桩的水平承载力。检验和确定试桩的水平承载能力是单桩水平静载试验的主要目的。能力是单桩水平静载试验的主要目的。v (2)(2)确定试桩在各级水平荷载作用下桩身弯矩的分配规律确定试桩在各级水平荷载作用下桩身弯矩的分配规律v

2、(3)(3)确定弹性地基系数。在进行水平荷载作用下单桩的受确定弹性地基系数。在进行水平荷载作用下单桩的受力分析时，弹性地基系数的选取至关重要。力分析时，弹性地基系数的选取至关重要。v (4)(4)推求桩侧土的水平抗力和桩身挠度之间的关系曲线。推求桩侧土的水平抗力和桩身挠度之间的关系曲线。通过试验可直接获得不同深度处地基土的抗力和挠度之间通过试验可直接获得不同深度处地基土的抗力和挠度之间的关系，绘制桩身不同深度处的水平抗力和桩身挠度曲线的关系，绘制桩身不同深度处的水平抗力和桩身挠度曲线，并用它来分析工程桩在水平荷载作用下的受力情况。，并用它来分析工程桩在水平荷载作用下的受力情况。二、工作性能二、

3、工作性能v 水平承载桩的工作性能是桩水平承载桩的工作性能是桩- -土相互作用的问题、桩土相互作用的问题、桩在水平荷载作用下发生变形，促使桩周土发生相应的变形在水平荷载作用下发生变形，促使桩周土发生相应的变形而产生抗力。这一抗力阻止了桩变形的进一步发展。当荷而产生抗力。这一抗力阻止了桩变形的进一步发展。当荷载水平较低时，这一抗力主要由靠近地面的土提供，而且载水平较低时，这一抗力主要由靠近地面的土提供，而且土的变形主要为弹性的，则桩周土处于弹性压缩阶段。土的变形主要为弹性的，则桩周土处于弹性压缩阶段。v 随着水平荷载的增大，桩的变形加大，表层土将产生随着水平荷载的增大，桩的变形加大，表层土将产生塑

4、性屈服，使荷载间更深部位传递。当桩周土失去稳定、塑性屈服，使荷载间更深部位传递。当桩周土失去稳定、或桩体发生破坏、或桩的变形超过建筑物的允许值时，水或桩体发生破坏、或桩的变形超过建筑物的允许值时，水平荷载也就达到极限，桩土体系宣告破坏。由此可见，水平荷载也就达到极限，桩土体系宣告破坏。由此可见，水平荷载下桩的工作性状取决于桩平荷载下桩的工作性状取决于桩土之间的相互作用。土之间的相互作用。v 在水平荷载下，按照桩土相对刚度的不向可分为刚性在水平荷载下，按照桩土相对刚度的不向可分为刚性桩、半刚性桩和柔性桩。桩、半刚性桩和柔性桩。v 三、试验仪器与设备三、试验仪器与设备v 1 1反力装置反力装置v

5、反力装置的选用应考虑充分利用试桩周围的现有条件反力装置的选用应考虑充分利用试桩周围的现有条件，但必须满足其承载力应大于最大预估荷载的倍的要求，但必须满足其承载力应大于最大预估荷载的倍的要求，其作用力方向上的刚度不应小于试桩本身的刚度。其作用力方向上的刚度不应小于试桩本身的刚度。v 常用的方法是利用试桩周围的工程桩或竖向静荷载试常用的方法是利用试桩周围的工程桩或竖向静荷载试验用的锚桩作为反力墩，也可根据需要把两根或更多根桩验用的锚桩作为反力墩，也可根据需要把两根或更多根桩连成一体作为反力墩，条件许可时也可利用周围现有结构连成一体作为反力墩，条件许可时也可利用周围现有结构物作反力。必要时，也可浇筑

6、专门支墩来作反力。物作反力。必要时，也可浇筑专门支墩来作反力。v 2 2加载装置加载装置v 试桩时一般都采用卧式千斤顶加载试桩时一般都采用卧式千斤顶加载( (见上图见上图) )，加载能，加载能力不小于最大试验荷载的力不小于最大试验荷载的1 12 2倍，用测力环或测力传感器倍，用测力环或测力传感器测定施加的荷载值，对往复式循环试验可采用双向往复式测定施加的荷载值，对往复式循环试验可采用双向往复式油压千斤顶，水平力作用线应通过地面标高处油压千斤顶，水平力作用线应通过地面标高处( (地面标高地面标高处应与实际工程桩基承合地面标高一致处应与实际工程桩基承合地面标高一致) )。为了防止桩身。为了防止桩身

7、荷载作用点处局部的挤压破坏，一舶需用钢块对荷载作用荷载作用点处局部的挤压破坏，一舶需用钢块对荷载作用点进行局部加强或对千斤顶与试桩接触处进行补强。点进行局部加强或对千斤顶与试桩接触处进行补强。v 单桩水平静载试验的千斤顶一般应有较大的行程。为单桩水平静载试验的千斤顶一般应有较大的行程。为了保证千斤顶施加的作用点能水平通过桩身曲线，宜在千了保证千斤顶施加的作用点能水平通过桩身曲线，宜在千斤顶与试桩接触安置一球形铰座。斤顶与试桩接触安置一球形铰座。v 3 3荷载量测装置荷载量测装置v 荷载量测可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定荷载量测可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定，或采用并联与千斤顶油

8、路的压力表或压力传感器测定油，或采用并联与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成荷载；荷载传感器在使用压；根据千斤顶率定曲线换算成荷载；荷载传感器在使用的过程中，注意传感器的计量等问题。的过程中，注意传感器的计量等问题。v 4 4位移量测装置位移量测装置v 1)1)基准桩基准桩v 搭设基难桩宜将基准桩搭设在试桩侧面靠位移的反方向搭设基难桩宜将基准桩搭设在试桩侧面靠位移的反方向，与试桩的净距不应小于，与试桩的净距不应小于1 1倍试桩直径，位移测量的基准倍试桩直径，位移测量的基准点设置在作用力方向垂直且与位移方向相反的试验侧面。点设置在作用力方向垂直且与位移方向相反的试验

9、侧面。v 设置在与作用力方向垂直与位移方向相反的试桩侧面设置在与作用力方向垂直与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净距不应小于且不小于，基准点与试桩净距不应小于且不小于2m2m。v v 2)2)基准梁基准梁v 基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形，并采取准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形，并采取有效的遮挡措施减少环境变化对位移的影响。有效的遮挡措施减少环境变化对位移的影响。v 3 3）百分表和位移传感器架设）百分表和位移传感器架设v 桩的水平位移测量宜采用大量程位移计。在水平力作桩的水平

10、位移测量宜采用大量程位移计。在水平力作用平面的受捡桩两侧应对称安装两个位移计，以测量地面用平面的受捡桩两侧应对称安装两个位移计，以测量地面处的桩水平位移；当需测量桩顶转角时，还应在水平力作处的桩水平位移；当需测量桩顶转角时，还应在水平力作用平面以上用平面以上50cm50cm的受检桩两侧对称地安装两个位移计，利的受检桩两侧对称地安装两个位移计，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以上桩的转角。转角。v 固定位移计的基准点宜设置在试验影响范围之外，与固定位移计的基准点宜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，基准

11、点与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净距不小于试桩净距不小于l l倍桩径。可用入土倍桩径。可用入土1 15m5m的钢钎或型钢作的钢钎或型钢作为基准点，同组试桩的基谁点一般不少于为基准点，同组试桩的基谁点一般不少于2 2个。搁置在基个。搁置在基准点上的基准梁要有一定的刚度，以减少晃动，整个基准准点上的基准梁要有一定的刚度，以减少晃动，整个基准装置系统应保持相对独立。为减少温度对测且的影响，基装置系统应保持相对独立。为减少温度对测且的影响，基准梁应采取简支的形式，顶上有篷布遮阳。准梁应采取简支的形式，顶上有篷布遮阳。四、现场检测四、现场检测v JGJ106-2014JGJ10

12、6-2014规范对现场检测的规定有：规范对现场检测的规定有：v 加载方法宜根据工程桩实际受力特性，选用单向多循环加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本规范第载法或本规范第4 4章规定的慢速维持荷载法，当对试桩桩章规定的慢速维持荷载法，当对试桩桩身横截面弯曲应变进行测量时，宜采用维持荷载法。身横截面弯曲应变进行测量时，宜采用维持荷载法。 v 6.3.2 6.3.2 试验加、卸载方式和水平位移测量应符合下列规试验加、卸载方式和水平位移测量应符合下列规定：定：v 1.1.单向多循环加载法的分级荷载，不应大于预估水平极限单向多循环加载法的分级荷载，不应大于预估水平极限承载力或最大

13、试验荷载的承载力或最大试验荷载的1/101/10；每级荷载施加后，恒载；每级荷载施加后，恒载4min4min后可测读水平位移，然后卸载至零，停后可测读水平位移，然后卸载至零，停2min2min测读残余测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环水平位移，至此完成一个加卸载循环。如此循环5 5次，完次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。v 2.2.慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按按JGJ106-2014JGJ106-2014规范第条和条有关规定执行。规范第条和条有关规定执行。v

14、 6.3.3 6.3.3 当出现下列情况之一时，可终止加载：当出现下列情况之一时，可终止加载：v 1 1 桩身折断；桩身折断；v 2 2 水平位移超过水平位移超过303040mm; 40mm; 软土中的桩或大直径桩时可软土中的桩或大直径桩时可取高值取高值v 3 3 水平位移达到设计要求的水平位移允许值。水平位移达到设计要求的水平位移允许值。v 6.3.4 6.3.4 检测数据可按检测数据可按JGJ106-2014JGJ106-2014规范附录规范附录C C附表的格式附表的格式记录。记录。五、检测数据分析与判定五、检测数据分析与判定v检测数据应按下列要求整理：检测数据应按下列要求整理：v1.1.

15、采用单向多循环加载法时应绘制水平力采用单向多循环加载法时应绘制水平力- -时间时间- -作用点作用点位移（位移（H-t-YH-t-Y0 0）关系曲线和水平力）关系曲线和水平力- -位移梯度（位移梯度（H H- -YY0 0/ /HH）关系曲线。）关系曲线。 v2 2、采用慢速维持荷载法时应绘制水平力、采用慢速维持荷载法时应绘制水平力- -力作用点位移力作用点位移（H-YH-Y0 0）关系曲线、水平力）关系曲线、水平力- -位移梯度（位移梯度（H H- -YY0 0/ /HH）关）关系曲线、力作用点位移系曲线、力作用点位移- -时间对数（时间对数（Y Y0 0- -lglgt t）关系曲线和）关

16、系曲线和水平力水平力- -力作用点位移双对数（力作用点位移双对数（lglgH H-lg-lgY Y0 0）关系曲线。）关系曲线。 v3 3、绘制水平力、水平力作用点水平位移、绘制水平力、水平力作用点水平位移- -地基土水平抗地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线力系数的比例系数的关系曲线( (H-mH-m、Y Y0 0 m m) )。v 当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，m m值应按下值应按下列公式确定：列公式确定：323535)(00yEIYbHm323535)(00yEIYbHm510EImbv 式中式中 mm地基土水平土抗力系数的比例系数；地

17、基土水平土抗力系数的比例系数；4/mkN4/mkN 桩的水平变形系数；桩的水平变形系数； 1my桩顶水平位移系数，由式（）试算桩顶水平位移系数，由式（）试算 ，当当h时（时（h为桩的入土深度），其值为；为桩的入土深度），其值为； H 作用于地面的水平力（作用于地面的水平力（kN）；）；Y0水平力作用点的水平位移（水平力作用点的水平位移（m）；）；EI桩身抗弯刚度（桩身抗弯刚度（kNm2）；其中）；其中E为桩身材料为桩身材料弹性模量，弹性模量，I为桩身换算截面惯性矩；为桩身换算截面惯性矩；b0桩身计算宽度（桩身计算宽度（m）；对于圆形桩：当桩径）；对于圆形桩：当桩径D1m时，时，b（D）；当桩径

18、）；当桩径D1m时，时，b0=（D+1）。）。对于矩形桩：当边宽对于矩形桩：当边宽B1m时，时，bB+；当边宽当边宽B1m时，时，b0=B+1。v对进行桩身横截面弯曲应变测定的试验，应绘制下列曲对进行桩身横截面弯曲应变测定的试验，应绘制下列曲线，并列表给出相应的数据：线，并列表给出相应的数据：v1 1、各级水平力作用下的桩身弯矩分布图；、各级水平力作用下的桩身弯矩分布图；v2 2、水平力、水平力- -最大弯矩截面钢筋拉应力（最大弯矩截面钢筋拉应力（H-H-s）曲线。）曲线。v单桩的水平临界荷载可按下列方法综合确定：单桩的水平临界荷载可按下列方法综合确定：v1 1、取单向多循环加载法时的、取单向

19、多循环加载法时的H-t-YH-t-Y0 0曲线产生明显陡降的曲线产生明显陡降的前一级，或慢速维持荷载法时的前一级，或慢速维持荷载法时的H H- -Y Y0 0曲线发生明显陡降曲线发生明显陡降的起始点对应的水平荷载值。的起始点对应的水平荷载值。 v2 2、慢速维持荷载法时的、慢速维持荷载法时的Y Y0-lgt0-lgt曲线尾部出现明显弯曲的曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值。前一级水平荷载值。 v3 3、取、取H-H-Y Y0 0/ /H H曲线或曲线或lgH-lgYlgH-lgY0 0 曲线上第二拐点对应曲线上第二拐点对应的水平荷载值。的水平荷载值。v4 4、取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一