张晓莉抗压静载试验

单桩竖向抗压静载荷试验主讲人：张晓莉•概述•基本原理•试验设备•试验方法•资料整理•确定单桩竖向抗压承载力单桩竖向抗压静载荷试验一、概述•工程实践中，桩基础以承受竖向下压荷载为主。单桩竖向抗压静载荷试验，就是采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向抗压承载力。当桩身中埋设有量测元件时，还可以实测桩周各土层的侧阻力和桩端阻力。•a为设计提供依据•b为工程验收提供依据•c验证检测•d其他目的二、基本原理•单桩竖向抗压静载试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀的传至建筑物基桩上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q—s曲线及s—lgt等辅助曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。三、试验设备•加载装置•测试仪表•桩身测量元件加载装置•1、锚桩横梁反力装置；•2、堆重平台反力装置；•3、锚桩堆重联合反力装置；•4、地锚反力装置；锚桩横梁反力装置•一般锚桩至少要用4根，用灌注桩作为锚桩时，其钢筋笼要沿桩身通长配置，如用预制长桩作锚桩，要加强接头的链接，锚桩的设计参数应按抗拔桩的规定计算确定。•采用工程桩做锚桩时，锚桩的数量不应少于4根，并应监测锚桩上拔量。另外，横梁的刚度、强度以及锚杆钢筋总断面等在试验前都要进行验算。当桩身承载力较大时，横梁自重有时很大，这时应放置在其他工程桩之上，而且基准梁应放置在其他工程桩上比较稳妥。压重平台反力装置•堆载材料一般为铁锭沙袋或混凝土块。堆载在实验前应一次加足，并稳固地放置在平台上。压重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。在软土地基上放置大量堆载将引起地面较大下沉，这时基准梁要支撑在其他工程桩之上并远离沉降影响范围。作为基准梁的工字钢应尽量长一些，但其高跨比以不小于1/40为宜。•堆载的优点是能对试桩进行随机抽样，适合不配筋或少配筋的桩。不足之处是测试费用高，压重材料运输吊装费时费力。锚桩堆重联合反力装置•当试桩最大加载重量超过锚桩的抗拔能力时，可在锚桩或者横梁上配重，由锚桩与堆重共同承担上拔力。由于堆载的作用，锚桩混凝土裂缝的开展就可以得到有效的控制。这种反力装置的缺点是桁架或横梁上挂重或堆重的存在使得由于桩的突发性破坏所引起的振动、反弹对安全不利。千斤顶应平放在试桩中心，并保持严格的物理对中。采用千斤顶的型号、规格应相同。当采用两个千斤顶并联加载的时候，其上下部应设置足够刚度的钢垫箱，千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。地锚反力装置测试仪表•荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定；或采用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。传感器的测量误差不应大于1%，压力表精度应优于或等于0.4级。试验用压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。•沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，并应符合下列规定：•1测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。2直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安置4个位移测试仪表，直径或边宽小于等于500mm的桩可对称安置2个位移测试仪表。•3沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，测点应牢固地固定于桩身。•4基准梁应具有一定的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。•5固定和支撑位移计（百分表）的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。桩身测量元件•为了比较准确的了解桩顶荷载作用下桩侧土的阻力及桩端阻力的变化情况，需要在桩身中土层变化部位的桩端埋设测量元件。这些元件主要有振弦式钢筋应力计、电阻应变片和测杆式应变计。四、试验方法1.试桩要求•为保证试验能大限度的模拟实际工作条件，使试验结果更加准确，试桩要满足一下要求：•试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致；•混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；•桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；•距桩顶1倍桩径范围内，宜用3~5mm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100mm。桩帽应设置钢筋网片2~3层，间距60~100mm；•桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级，且不低于C30；•对于预制桩，如果桩头出现破损，其顶部要在外加封闭箍后浇捣高细石混凝土予以加强；•开始试验时间：预制桩在砂土中沉桩7天后；黏土中不得少于15天；饱和软粘土中不少于15天；灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后方可进行；•在试桩间歇期间内，试桩区周围30m范围内尽量不要产生能造成桩间土中孔隙水压力上升的干扰，如打桩等。2.加载要求《建筑桩基检测技术规范》4.3.4试验加卸载方式应符合下列规定：•加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。•卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。•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%。•4.3.5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。•4.3.6慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：1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。2试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算）。3当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。4卸载时，每级荷载维持lh，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。•4.3.7施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少为1h，是否延长维持荷载时间应根据桩顶沉降收敛情况确定。•4.3.8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.沉降曲线呈缓变型时，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。五、资料整理•静载试验资料应准确计录。试验前应收集工程地质资料、设计资料、施工资料等，填写桩静载试验概况表（表5-2）。试验过程记录表可按表5-3记录，应及时记录百分表调表等情况，如果沉降量突然增大，荷载无法稳定，还应记录桩“破坏”时的残余油压值。绘制成果曲线•确定单桩竖向抗压承载力时，应整理荷载沉降汇总表，绘制竖向荷载-沉降（Q-S）、沉降-时间对数（S-lgt）曲线，需要时还应绘制S-lgQ及其他辅助分析所需曲线。•在单桩竖向抗压静载荷试验的各种曲线中，不同地基土、不同桩型的Q-S曲线具有不同的特征六、确定单桩竖向抗压承载力《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）按下列方法综合分析确定单桩竖向抗压极限承载力Qu：(1)根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型的Q—S曲线，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S—lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；(3)某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍，且经24h尚达到相对稳定标准，则取前一级荷载值；(4)对于缓变型Q—S曲线可根据沉降量确定，宜取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值；(5)当按上述四条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。某桩静载试验Q－s曲线Q-S曲线lgt～S曲线单桩竖向抗压承载力特征值的确定《建筑地基基础技术规范》（GB50007—2002）规定的单桩竖向抗压承载力特征值R按单桩竖向抗压极限承载力Qu统计值除以安全系数K=2得到。R=Qu/2单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应符合下列规定：(1)参加统计的试桩结果，当满足其级差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。(2)当其级差超过平均值的30%时，应分析级差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。(3)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，应取低值。