桩基水平静载检测论文

桩所受的水平荷载有多种形式，如：风力、制动力、地震力、船舶撞击力及波浪力等等。

近年来，单桩水平静载试验是采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试验方法，来确定单桩水平临界荷载和极限荷载，推定土抗力参数。

一、单桩水平静载试验装置(图2-26，图2-27)

1.水平推力加载装置

宜采用卧式液压千斤顶，加载能力不得小于最大试验荷载的倍，采用荷重传感器直接测定荷载大小，也可用并联液路的液压表或液压传感器测量液压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。

图2-26 单桩水平静载试验装置立面示意图

图2-27 单桩水平静载试验装置平面布置示意图

试验的水平力作用点，宜与实际工程的桩基承台底面标高一致；如果高于承台底标高，试验时在相对承台底面处会产生附加弯矩而影响测试结果，应予以修正。在千斤顶与试桩接触处，宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平穿过桩身轴线。

2.量测装置

水平位移测量宜采用大量程位移计。在水平力作用平面的受检桩两侧，应对称安装两个位移计测量地面处的桩水平位移；当需测量桩顶(旋)转角时，应在水平力作用平面以上50cm处受检桩两侧，对称安装两个位移计，利用上、下位移计差与位移计距离的比值，可求得地面以上桩的转角。固定位移计的基准点宜设置在试验影响范围之外。

二、单桩水平静载试验方法

单桩水平静载试验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。对长期承受水平荷载作用的工程桩，宜采用慢速维持荷载法的加载方式。对需测量桩身应力或应变的试验桩，不宜采取单向多循环加载法，因为它会对桩身内力的测试带来不稳定因素，因而应采用慢速或快速维持荷载法。

1.加、卸载方式和水平位移测量

(1)单向多循环加载法的分级荷载，应取预估水平极限承载力的1/10～1/15作为每级荷载的加载增量。根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径300～1000mm的桩，每级荷载增量可取～20kN；每级荷载施加后，恒载4min后可测读水平位移，然后卸载为零；再停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次便完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。

(2)慢速维持荷载法的具体做法是：按一定要求将荷载分级加到试桩上，每级荷载维持不变直到桩的测点变形量达到某一规定的相对稳定标准(每小时的水平变形量不超过，并连续出现2次)，然后继续加下一级荷载。当达到规定的终止试验条件时，停止加荷。

2.变形观测

每级加载后，间隔5min、10min、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次；卸载观测的每级卸载值为加载值的两倍。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读测点水平变形量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读残余水平变形量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。

3.变形相对稳定标准

连续2h每小时内的水平变形值不超过，认为已达到该级荷载作用下的相对稳定，可加下一级荷载。测量数据应及时填写到单桩水平静载试验记录表中(表2-12)。

表2-12 单桩水平静载试验记录表

在进行循环载荷试验时，对卸荷的要求是：每级卸载值为加载值的二倍。卸载后，每隔15min测读一次，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸下一级荷载。全部卸载后，隔3～4小时再测读一次。

4.终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

(1)桩身折断。对长桩和中长桩，水平承载力作用下的破坏特征是桩身弯曲破坏；

(2)水平位移超过30～40mm(软土取40mm)(据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—94))；

(3)水平位移达到设计要求的水平位移允许值。

试验记录表格式见表2-11。

三、资料整理与成果分析

对单向多循环加荷、卸荷试验，应绘制水平力—时间—位移(H0-t-Y0，见图2-28)、水平力—位移梯度(H0-ΔY0/ΔH0)或水平力—位移双对数(lgH0-lgY0)曲线；当测量桩身应力时，应绘制应力沿桩身分布和水平力与最大弯矩截面钢筋应力的(H0-σs)等相关曲线。

图2-28 单向多循环加荷试验水平力—时间—位移(H0-t-Y0)曲线

采用慢速维持荷载法时，应绘制水平力—时间—力作用点位移(H0-t-Y0)的关系曲线；水平力—位移梯度(H0-ΔY0/ΔH0)的关系曲线；力作用点位移—时间对数(Y0—lgt)的关系曲线；和水平力—力作用点位移双对数(lgH—lgY0)关系曲线；绘制水平力、水平力作用点位移与地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线(H—m、Y0—m)。当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，m值可根据试验结果按下列公式确定：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：m为地基土水平力抗力系数的比例系数(kN/m4)；α为桩的水平变形系数(m-1)；νy为桩顶水平位移系数(表2-13)；H为作用于地面的水平力(kN)；Y0为水平力作用点的水平位移(m)；EI为桩身抗弯刚度(kN·m2)；b0为桩身计算宽度(m)。

表2-13 桩顶水平位移系数νy

注：h为桩的入土深度。

对于圆形桩：当桩径D≤1m时，b0=()；当桩径D＞1m时，b0=(D+1)。

对于矩形桩：当边宽B≤1m时，b0=；当边宽B＞1m时，b0=B+1。

对桩的换算埋深αh＞的弹性长桩，可取αh=的值即νy=；而对于＜αh＜的有限长度中长桩，应根据上表调整νy，重新计算m值。

1.单桩水平临界荷载的确定

对中长桩，水平力临界荷载Hcr值在桩身产生开裂时所对应的水平荷载，为单桩水平临界荷载；

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曲线在出现拐点的前一级水平荷载值，为单桩水平临界荷载；

取H0—ΔY0/ΔH0曲线或lgH-lgY0曲线上第一拐点所对应的水平荷载值，为单桩水平临界荷载；

取H-σs曲线第一拐点为单桩水平临界荷载。

2.单桩水平极限承载力的确定

单桩水平极限承载力是对应于桩身折断或桩身钢筋应力达到屈服时的前一级水平荷载值。它有下列确定方法：

(1)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曲线产生明显陡降的起始点对应的水平荷载值，为单桩水平极限承载力；

(2)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，为单桩水平极限承载力；

(3)取水平力-位移梯度(H0—ΔY0/ΔH0)曲线或水平力与力作用点位移双对数(lgH—lgY0)曲线上第二拐点对应的水平荷载值，为单桩水平极限承载力；

(4)取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值，为单桩水平极限承载力。

3.单桩水平承载力特征值的确定

单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定，应符合下列规定：

(1)当水平承载力按桩身强度控制时，取水平临界荷载统计值作为单桩水平承载力特征值；

(2)当桩受长期水平荷载作用且桩不允许开裂时，取水平临界荷载统计值的倍作为单桩水平承载力的特征值；

(3)当水平承载力按设计要求的水平允许位移控制时，可取设计要求的水平允许位移对应的水平荷载，作为单桩水平承载力特征值。但应满足有关规范抗裂设计的要求。

单桩静荷载试验的加载时间和记录

传统的桩基静载试验的慢速维持荷载法费时、费力，已远不能适应当前桩基检测工作的发展，在快速荷载试验法的技术上，我们有许多试验单位都作了大量的现场试验对比工作。从国外的发展情况来看，快速荷载试验法将是一个试验手段的发展方向。在这方面，有些地方规范已明确规定了快速荷载试验法的试验步骤，在国家规范方面，《建筑工程基桩检测技术规范》（征求意见稿2001）中已明确提出了试验方法步骤。桩承载力自平衡试验方法是大承载力桩基静载试验的一种发展方向，但这种技术方法还刚刚兴起，其理论研究还在进行当中，该试验所得到的各种图表数据与传统的试验结果图表还有许多需要对比研究的地方。在现场设备安装时，荷载箱的放置位置会影响到桩侧阻力和桩端阻力的发挥，国外荷载箱一般放在桩端，这是因为国外试桩桩端一般都位于坚硬的持力层中，而我国各地的情况就有所不同，所以在设备安装前要事先进行计算，将荷载箱安装在合适的部位。该方法测出的上段桩的摩阻力方向是向下的，与常规方法测出的摩阻力方向相反，这方面还需要做进一步的理论研究与现场对比试验。作为桩基工程的使用量和检测量的大国，相信随着测试理论和技术的不断完善、国际交流的不断广泛开展，我国的桩基静载试验将越来越走向成熟并形成自己的特色。