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岩土研究院

单桩竖向抗压静载试验

427 2022-06-20 09:23:28

1.试验要求 


预制桩在机身强度达到要求的前提下,对于砂土类,不应少于10d;对粉土和粘性土,不应少于15d;对淤泥及淤泥质土,不应少于25d,待桩身与土体的结合基本趋于稳定,方可进行试验。就地灌注桩和爆扩桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下,对砂类土不应少于10d;对一般粘性土不少于 20d;对淤泥或淤泥质土不少于 30d,才能进行试验。


2.试验加载装置 试验加载装置一般采用油压千斤顶加载,千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件选取。


(1)锚桩反力装置架 由 4 根锚桩、主梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成,见图9-1该装置将千斤顶的反力传给锚桩。锚桩与反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2-1.5倍。


如果采用预制桩作为锚桩,应注意保证接头的连接;对于灌注桩作锚桩,钢筋笼应通长配置。锚桩要按抗拔桩的有关规定计算确定,在试验中对锚桩的上拔量进行监测,通常不宜大于7~10mm。试验前应对钢梁进行强度及刚度验算,并对锚桩的抗拉筋进行强度验算。


但采用锚桩横梁反力装置在进行大吨位试验时无法随机抽样,特别是对灌注桩。


(2)堆重平台反力装置 由支墩(或垫木)、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表组成。采用该方法时,压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2 倍。压重应在试验前一次加上,并均匀稳固放置于平台上。堆重可用钢锭、混凝土块、袋装砂或水箱等。如用袋装砂或土和碎石时,在安装中应进行技术处理,以防鼓凸倒塌。高吨位试桩时,要注意大量堆载将引起的地面下沉,对基准桩应进行沉降观测。除了对钢梁进行强度和刚度计算外,还应对堆载的支承面进行验算,以防堆载平台出现较大的不均匀沉降。


如图9-2.


(3)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,可在铺桩上 和横梁上放置或悬挂--定重物,由锚桩 和重物共同承受千斤顶加压反力。

多台千斤顶加载时,千斤顶应严格进行几何尺寸对中,应将千斤顶并联同步工作,千斤顶的上下部位需设置有足够强度和刚度的垫箱,并使千斤顶的台力通过试桩中心。


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3.测量仪表及测试元件 荷载通过油压系统连接于千斤顶的高精度压力表测定油压、一般采用 0.4 精度等级,并按千斤顶标定曲线换算荷载,千斤顶应定期进行系统标定,并进行主动与被动标定。另外荷载也可用放置于千斤顶上的应力环或压力传感器直接同时测定,实行双控校正。应力环或压力传感器也应定期标定,液压系统应有稳压装置试桩沉降一般采用 50mn 大量程百分表、电子位移计或相当于 S,精度的水准仪测量。对于大直径桩应在其两个正交直径方向对称安装 4 个位移测试仪表。中、小直径桩可安装 2 或3 个位移测试仪表。


沉降测定平面距离桩顶不应小子0.5倍桩径。固定和支承百分表的夹具、基准梁的构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖变位。将工程桩作为基准桩最为理想,基准梁通常采用型钢,一端固定一端简支。试验时加载至工.程桩承载力设计值的1.5~2.0倍,其余试桩均应加载至破坏。桩静荷载试验的最大设计荷载,不应小于由静力计笋得出的单桩设计承载力的2倍。

预埋桩身内的测试元件,国内较多采用电阻应变式钢筋计。其制作可将一根长约1m 的 φ20钢筋中间部位加工成φ18 长 10cn。选用3~4mm 应变片用502 高强快于胶粘贴,应变片可接成半桥式或全桥。将制作好的电阻应变式钢筋计进行标定,放置于待测截面的钢筋笼上,每个截而等分安好3个或2 个,这种钢筋计测试灵敏度女好,测定范围大,但长期稳定性较差。


4.试桩、锚桩和基准桩之问的中心距 为了避免加载过程中的互相影响,试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离应该符合表9-1的要求。


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5.试验加载方式

(1)慢速维持荷载法 即逐级加载。试验时,按一定要求将荷载分级,逐渐加载、每级荷载下桩顶沉降达到某一规定相对稳定值,再加下一级荷载直至桩破坏,或达到规定的终止试验条件时,停止加载,然后分级卸载到零,试验周期3~7d


(2)快速维持荷载法 试验时,桩顶沉降观测不要求相对稳定,而以等时间间隔连续加载,一般每隔1h加一级,每级荷载下,沉降量应小于慢速维持法5%~10%,因此这种方法测出的桩的极限承载力比慢速法高10%左右。


(3)等贯入速率法 试验时保持桩顶沉降量等速率贯入土中,连续施加荷载,按荷载-—-沉降曲线确定极限荷载。对粘土贯入速率-般为每分钟0.25~1.25mm;砂土-般为每分钟0.75…2.5mum。试验一般进行到累计贯人量为 50~75nm,或至少等于平均桩径的15%。也可加到设计荷载的3倍或试桩反力系统最大能力。试验可在 1-3h 内完成。


(4)循环加载法 此方法的加载速度与慢速维持荷载法相同,但每阶段荷载都回零,然后再次加到下一级荷载。该方法可测得循环荷载的残余下沉量和弹性变形。


6.慢速维持法操作标准

(1)荷载分级 每级荷载值为设计承载力的 1/10~1/15,第一级加载值可按 2倍分级荷载加荷。另外,为了保证所得桩基极限承载力的精确,对最后一级荷载或在试验过程中有迹象表明可能会提前出现临界破坏的一级荷载,应为2~3次加载。

(2)沉降 观测 在加 每级荷载后隔 5、10、15min分别测读一次,以后每隔15min 测一次,累计1h后每隔 30min 测 次,每次测读值认真记人试验记录表。

(3)稳定标准 在每级荷载作用下,每1h 内桩的沉降控制在 0.1mm 以内时,并且连续出现两次(由15h 内连续3次观测值计算),认为已达到相对稳定,可加下一级荷载。

(4)终止加载条件 当出现下列情况之一时,可认为桩已达到破坏状态,即可终止加载;


1)在某级荷载作用下,其沉降量 为前一级荷载作用下沉降量的5倍;

2)在某级荷载作用下,沉降量为上一级荷载作用下沉降量的 2倍,且经过24h仍未达到相对稳定;

3)已达到锚桩最大抗拔力或压重平台最大重量时;


(5)卸载与卸载沉降观测 卸载也应分级进行,每级卸载值为每级加载值的 2 倍、每级卸载后隔15min 测读一次,即可卸下一级荷载,全部卸载后,隔3~4h再测读一次,并作好详细记录。


7.单桩承载力的确定 试验完成后,应注明工程名称,试验地点、时间以及工程概况等,对试验中的异常情况应详细记录,将试验结果整理成表格形式,绘制有关试验结果曲线,如桩顶荷载与沉降关系曲线 Q~S,桩顶沉降随时间发展关系曲线 S~lgt 等,然后即可确定单桩竖向极限承载力。


根据 Q~S 曲线变化特征确定承载力时,如 Q ~S 曲线陡降明显时,取相应于陡降段起始点处荷载为极限荷载;根据沉降量确定极限承载力,为缓变形Q~S曲线,一般取 S=40一60mm 对应的荷载;对大直径桩可取 S=0.03~0.06D(D)为桩端直径,大桩径取低值,小桩径取高值)对应的荷载值。对桩基有特殊要求者,应根据具体情况选取。


单桩竖向承载力设计值 R 的取值,应按参加统计的试桩数取试验平均值,极差不得超过平均值的30%,取此平均值的--半为单桩承载力设计值。


可以看到,--般情况下,如果加载能达到极限承载力, 再确定容许承载力当然最理想,但很多情况下实际上难以加到极限承载力。 另外、当利用工程桩进行荷载试验时,有时担心加到极限承载力会破坏工程桩的使用性能,因此,一般都是加到屈服荷载,取屈服荷载1.5倍作为极限荷载. 屈服荷载一般是通过荷载沉降曲线的屈服点得到,但因其为一曲线,很多情况下屈服荷载不明显,如改用双对数刻度的坐标纸,,纵轴为沉降,横轴为荷载,则屈服点位置扩大,就容易判断屈服点了。


8.注意事项

(I)对加载设备、测量仪表应定期校验,以免带来测量误差;

(2)试验荷载应稳定,维持不变,以免降低压力不得及时得到补充,使沉降与荷载对应情况不正常,,影响试验结果。

(3)试验曲线应符合弹性、弹塑性和塑性变形三个工作阶段。如试验曲线平衡,无转折点,沉降很小,可能是由于设计要求加载值的限制和设计本身偏干安全太多,实际承载力远大于设计值的双重原因所致;如试验曲线明显异常,如开始加载时沉降突然增大,然后又趋于平缓等,表明桩身肯定有断裂、夹泥或吊脚等某种缺陷,以上∶大都发生在灌注桩中,应特别注意。