《樁基靜載試驗》PPT課件

2、豎向抗壓靜載試驗了解：單樁豎向抗壓靜載試驗目的、意義及適用范圍。熟悉：單樁豎向抗壓靜載試驗方法，錨樁反力裝置、壓重平臺反力裝置、錨桿壓重聯(lián)合裝置的適用條件、試驗設備安裝要求、量程精度要求；豎向抗壓靜載試驗加載方式、終止加荷條件等；豎向抗壓靜載試驗中的常見問題；依據(jù)地質(zhì)勘查報告和施工記錄預估最大極限荷載。掌握：單樁豎向抗壓極限承載力判定方法，試驗數(shù)據(jù)分析；樁身軸力測試、計算方法及區(qū)分各土層樁側(cè)極限摩阻力、樁端阻力和樁端承載力確定方法。,2010年基樁檢測比對試驗理論測試大綱,3、抗拔靜載試驗了解：試驗目的，承受上拔力的建(構(gòu))筑物類型，等截面和擴底抗拔樁破壞形態(tài)及破壞機理。熟悉：抗拔靜載試驗加載方法；抗拔試驗加載方式、終止加荷條件等。掌握：抗拔靜載試驗數(shù)據(jù)分析，抗拔承載力的判定及計算，樁身軸力測試、計算方法及區(qū)分各土層樁側(cè)極限摩阻力。,2010年基樁檢測比對試驗理論測試大綱,4、單樁水平靜載試驗了解：試驗目的，樁的水平承載性狀，彈性地基反力法。熟悉：水平靜載試驗加荷方式、加載裝置、測量儀表、測讀時間、穩(wěn)定標準、終止加荷條件；單向單循環(huán)維持荷載法、多循環(huán)水平維持荷載法；影響水平承載力因素。掌握：水平極限承載力、水平極限承載力標準值及設計值的確定方法，確定水平地基反力系數(shù)隨深度增加的比例系數(shù)m值。,2010年基樁檢測比對試驗理論測試大綱,3樁基靜載試驗,分類：單樁豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗拔靜載試驗單樁水平靜載試驗,在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，以確定相應的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。,3.1單樁豎向抗壓靜載試驗,1）為設計提供依據(jù)；2）為工程驗收提供依據(jù)；3）驗證檢測；4）其它目的。,一、試驗目的,灌注樁,混凝土達齡期后,測試時間：,預制樁,砂土10天,粘土15天,淤泥25天,試樁數(shù)量：,不宜少于總樁數(shù)的1,且不應少于3根,1）適用于檢測單樁的豎向抗壓承載力。2）當埋設有測量樁身應力、應變、樁底反力的傳感器或位移桿時，可測定樁的分層側(cè)阻力和端阻力或樁身截面的位移量。3）為設計提供依據(jù)的試驗樁，應加載至破壞；當樁的承載力以樁身強度控制時，可按設計要求的加載量進行。4）對工程樁抽樣檢測時，加載量不應小于設計要求的單樁承載力特征值的2.0倍。,二、適用范圍,三、載荷試驗裝置,主梁、次梁、錨樁或壓重等反力裝置；千斤頂、油泵等加載裝置；壓力表、壓力傳感器或荷重傳感器等荷載測量裝置；百分表或位移傳感器等位移測量裝置,選擇加載反力裝置應注意：,加載反力裝置能提供的反力不得小于最大加載量的1.2倍；在最大試驗荷載作用下，加載反力裝置的全部構(gòu)件不應產(chǎn)生過大的變形，應有足夠的安全儲備；應對加載反力裝置的全部構(gòu)件進行強度和變形驗算；當采用錨樁橫梁反力裝置時，還應對錨樁抗拔力（地基土、抗拔鋼筋、樁的接頭混凝土抗拉能力）進行驗算，并應監(jiān)測錨樁的上拔量。,1）鋼梁用于錨樁橫梁反力裝置和用于壓重平臺反力裝置的受力方式不一樣，前者集中荷載，后者均布荷載。,2）錨樁橫梁反力裝置（錨樁法）大直徑灌注樁靜載試驗由試樁、錨樁、主梁、次梁、拉桿、錨籠（或掛板）、千斤頂?shù)冉M成。,錨樁法靜載試驗,錨樁、反力梁裝置提供的反力不應小于預估最大試驗荷載的1.21.5倍；當采用工程樁作為錨樁時，錨樁數(shù)量不得小于4根，當要求加載值較大時，有時需要6根甚至更多。錨樁與試樁的中心間距，當試樁直徑(或邊長)小于或等于800mm時，可為試樁直徑(或邊長)的5倍；當試樁直徑大于800mm時，上述距離不得小于4m。,3)壓重平臺反力裝置（堆載法）由重物、工字鋼（次梁）、主梁、千斤頂?shù)葮?gòu)成堆重重物通常采用砂包和鋼筋混凝土構(gòu)件，少數(shù)用水箱、磚和鋼鐵塊等。,按靜荷載試驗確定單樁豎向承載力,壓重不得少于預估最大試驗荷載的1.2倍，且壓重宜在試驗開始之前一次加上，并均勻穩(wěn)固的放置于平臺之上。壓重施加于地基土的壓應力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍。,4)錨樁壓重聯(lián)合反力裝置當試樁最大加載量超過錨樁的抗拔能力時，可在承載梁上放置或是掛一定重物，由錨樁和重物共同承受千斤頂受力。5)地錨反力裝置6)巖錨反力裝置7)靜力壓樁機,荷載測量采用以下兩種形式1）通過放置在千斤頂上荷重傳感器直接測定；2）通過并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表或壓力傳感器測定油壓，根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載；,四、荷載測量,設備要求：1）荷重傳感器和壓力傳感器誤差不大于1；2）壓力表準確度等級應優(yōu)于或等于0.4級（即壓力表的示值誤差不大于0.4%）；最大試驗荷載對應的油壓不宜小于壓力表量程的1/4；也不宜大于壓力表量程的2/3；3）千斤頂最大試驗荷載對應的千斤頂出力宜為千斤頂量程的30%80%。,五、沉降測量,1.基準梁,1）不能簡單地將基準梁放置在地面上，或不打基準樁而架設在砂袋（或紅磚）上；2）基準樁打得不夠深、不穩(wěn)；3）基準梁長度不符合規(guī)范要求；4）基準梁的剛度不夠，產(chǎn)生較大的撓曲變形；5）未采取有效措施防止外界因素對基準梁的影響；6）基準梁的一端固定在基準樁上，另一端簡支于基準樁上，以減少溫度變化引起的基準梁撓曲變形。,2.基準樁,1）基準樁與試樁、錨樁(或壓重平臺支墩邊緣)之間的距離宜符合下表的規(guī)定；2）當支墩邊距試樁較近時，大噸位堆載地面下沉將對樁產(chǎn)生負摩阻力，特別對摩擦型樁將明顯影響其承載力；樁加載（地面卸載）時地基土回彈對基準樁產(chǎn)生影響；可考慮對支墩下23倍寬影響范圍內(nèi)的地基進行加固。,1）沉降測定平面宜在樁頂200mm以下位置，最好不小于0.5倍樁徑，測點應牢固地固定于樁身，即不得在承壓板上或千斤頂上設置沉降觀測點；2）直徑或邊寬大于500mm的樁，應在其兩個方向?qū)ΨQ安置4個百分表或位移傳感器，直徑或邊寬小于等于500mm的樁可對稱安置2個；3）沉降測量誤差不大于0.1%FS，分辨力優(yōu)于或等于0.01mm。,3.百分表和位移傳感器,六、樁頭處理,混凝土樁樁頭處理應先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混凝土，露出主筋，沖洗干凈樁頭后再澆注樁帽。1）樁帽頂面應水平、平整、樁帽中軸線與原樁身上部的中軸線嚴格對中，樁帽面積大于等于原樁身截面積，樁帽截面形狀可為圓形或方形；2）樁帽主筋應全部直通至樁帽混凝土保護層之下，如原樁身露出主筋長度不夠時，應通過焊接加長主筋，各主筋應在同一高度上，樁帽主筋應與原樁身主筋按規(guī)定焊接；3）距樁頂1倍樁徑范圍內(nèi)，宜用35mm厚的鋼板圍裹，或距樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設置箍筋，間距不宜大于150mm。樁帽應設置鋼筋網(wǎng)片35層，間距80150mm；4）樁帽混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高12級，且不低于C30；,小噸位靜載試驗樁,樁帽設計圖,大噸位靜載試驗樁,樁帽設計圖,管樁靜載試驗樁頭處理,樁帽設計圖,1）試樁數(shù)量：不宜少于1，且不少于2根2）試樁位置：樁頂高出試坑底面、試坑底面與承臺底標高一致3）試樁成樁工藝4）測量儀表必須精確，支承儀表的基準架應有足夠的剛度和穩(wěn)定性?；鶞蕵稇袢说鼗砻嬉韵乱欢ㄉ疃?，不受氣候條件等影響。5）成樁后到開始試驗的時間：在滿足樁身混凝土強度達到設計要求的前提下，砂類土7d，一般粘性土15d，淤泥或淤泥質(zhì)土25d6）預壓，系統(tǒng)檢查,七、一般規(guī)定,加載應分級進行，采用逐級等量加載；每級荷載宜為預估最大荷載的1/101/15。當樁的下端埋入巨粒土、粗粒土以及堅硬的粘質(zhì)土中時，第一級可按2倍的分級荷載加載。預估最大荷載：對施工檢驗性試驗，一般可采用設計荷載的2.0倍。卸載應分級進行，每級卸載量為兩個加載級的荷載值。加、卸載時應使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無沖擊，每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的10%。,八、試驗方法維持荷載法,1.試驗加卸載方式,每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標準：每級荷載作用下，樁頂?shù)某两盗窟B續(xù)兩次在每小時內(nèi)不超過0.1mm，可視為穩(wěn)定?！驹谙铝袝r間內(nèi)如不大于0.1mm時即可認為穩(wěn)定：樁端下為巨粒土、砂類土、堅硬粘質(zhì)土，最后30min；樁端下為半堅硬和細粒土，最后1h?！慨敇俄敵两邓俾蔬_到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持1h，按第15、30、60min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第15、30min，以后每隔30min測讀一次。,2.慢速維持荷載法,每級荷載施加后按第5、15、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標準：加載時每級荷載維持時間不少于一小時，最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降增量；當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持15min，按第5、15min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為2h，測讀時間為第5、10、15、30min，以后每隔30min測讀一次。,3.快速維持荷載法,某級荷載作用下，樁頂下沉量大于前一級荷載作用下下沉量的5倍時，加載即可終止。當樁頂沉降能穩(wěn)定且總沉降量小于40mm，宜加載至樁頂總沉降量超過40mm。某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h未達穩(wěn)定。該條件只對慢速維持荷載法適用。已達加載反力裝置的最大加載量。已達到設計要求的最大加載量。當工程樁作為錨樁時，錨樁上拔量已達到允許值（15mm）當Q-s曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量6080mm；在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂累計沉降量超過80mm。（國際上普遍認為：當沉降量達到樁徑的10%時，才可能達到破壞荷載）,4.終止加載條件,施工過程中的檢驗性試驗，一般加載應繼續(xù)到樁的2倍的設計荷載為止。如果樁的總沉降量不超過40mm，及最后一級加載引起的沉降不超過前一級加載引起的沉降的5倍，則該樁可以予以檢驗。公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041-2000）略有區(qū)別。,極限荷載的確定有時比較困難，應繪制荷載沉降曲線(Q-s曲線)、沉降時間曲線(s-t曲線)確定，必要時還應繪制s-lgt曲線、s-lgP曲線(單對數(shù)法)、s-1-P/Pmax曲線(百分率法)等綜合比較，確定比較合理的極限荷載取值。,九、檢測數(shù)據(jù)的分析與判定,1.單樁豎向抗壓極限承載力的確定,根據(jù)沉降隨荷載變化的特征確定：對于陡降型Q-s曲線，取其發(fā)生明顯陡降的起始點對應的荷載值。根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值。當某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h未達穩(wěn)定時，取前一級荷載值。對于緩變型Q-s曲線可根據(jù)沉降量確定，宜取s40mm對應的荷載值；當樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量；對直徑大于或等于8mmm的樁，可取S=0.05D（D為樁端直徑）對應的荷載值。注：當按上述四款判定樁的豎向抗壓承載力未達到極限時，樁的豎向抗壓極限承載力應取最大試驗荷載值。,參加統(tǒng)計的試樁結(jié)果，當滿足其極差不超過平均值的30%時，取其平均值為單樁豎向抗壓極限承載力。當極差超過平均值的30%時，應分析極差過大的原因，結(jié)合工程具體情況綜合確定，必要時可增加試樁數(shù)量。對樁數(shù)為3根或3根以下的柱下承臺，或工程樁抽檢數(shù)量少于3根時，應取低值。,2.單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值的確定,單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值Ra應按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值的一半取值。,3.單樁豎向抗壓承載力特征值的確定,單樁豎向承載力特征值,2002地基規(guī)范,Ra單樁豎向承載力特征值Qu單樁豎向極限承載力,Qu,Qs曲線,確定方法：教材或規(guī)范,基樁內(nèi)力測試可采用應變式傳感器（應變計）測量應變、鋼弦式傳感器測量力、沉降桿測量位移。,十、樁側(cè)阻力和樁端支承力測試分析技術,1.傳感器,2.某斷面處樁身軸力,按每級試驗荷載下樁身不同斷面處的軸力值制成表格，并繪制軸力分布圖。再由樁頂極限荷載下對應的各斷面軸力值計算。,3.樁側(cè)土的分層極限摩阻力和極限端阻力的計算,最大試驗荷載、設計值、特征值關系單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值堆載量地基土承載力主梁和平臺梁承載力基準梁的溫度影響,十一、靜載試驗中的若干問題,3.2單樁豎向抗拔靜載試驗,一、承受上拔力的建（構(gòu)）筑物類型,豎向抗拔荷載作用下單樁的破壞形態(tài),二、破壞機理及破壞模式,試驗反力裝置宜采用反力樁（或工程樁）提供支座反力，也可根據(jù)現(xiàn)場情況采用天然地基提供支座反力。反力架系統(tǒng)應具有1.2倍的安全系數(shù)并符合下列規(guī)定：采用反力樁（或工程樁）提供支座反力時，反力樁頂面應平整并具有一定的強度。采用天然地基提供反力時，施加于地基的壓應力不宜超過地基承載力特征值的1.5倍；反力梁的支點重心應與支座中心重合。,三、反力裝置,在某級荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級上拔荷載作用下的上拔量5倍。按樁頂上拔量控制，當累計樁頂上拔量超過100mm時。按鋼筋抗拉強度控制，樁頂上拔荷載達到鋼筋強度標準值的0.9倍。對于驗收抽樣檢測的工程樁，達到設計要求的最大上拔荷載值。,四、加卸載分級、試驗方法、穩(wěn)定標準,五、終止加載條件,根據(jù)上拔量隨荷載變化的特征確定：對陡變型U-曲線，取陡升起始點對應的荷載值；根據(jù)上拔量隨時間變化的特征確定：取-lgt曲線斜率明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲的前一級荷載值。當在某級荷載下抗拔鋼筋斷裂時，取其前一級荷載值。,六、檢測數(shù)據(jù)的分析與判定,1.單樁豎向抗拔極限承載力的判定,2.單樁豎向抗拔極限承載力統(tǒng)計值的確定,參加統(tǒng)計的試樁結(jié)果，當滿足其極差不超過平均值的30%時，取其平均值為單樁豎向抗壓極限承載力。當極差超過平均值的30%時，應分析極差過大的原因，結(jié)合工程具體情況綜合確定，必要時可增加試樁數(shù)量。對樁數(shù)為3根或3根以下的柱下承臺，或工程樁抽檢數(shù)量少于3根時，應取低值。,3.單樁豎向抗拔極限承載力特征值的確定,單位工程同一條件下的單樁豎向抗拔承載力特征值應按單樁豎向抗拔極限承載力統(tǒng)計值的一半取值。,3.3單樁水平靜載試驗,一、試驗目的,二、樁的水平承載性狀,在水平荷載作用下，樁產(chǎn)生變形并擠壓樁周土，促使樁周土發(fā)生相應的變形而產(chǎn)生水平抗力。水平荷載較小時，樁周土的變形是彈性的，水平抗力主要由靠近地面的表層土提供；隨著水平荷載的增大，樁的變形加大，表層土逐漸產(chǎn)生塑性屈服，水平荷載將向更深的土層傳遞；當樁周土失去穩(wěn)定、或樁體發(fā)生破壞、或樁的變形超過結(jié)構(gòu)的允許值時，水平荷載也就達到極限。,彈性地基反力系數(shù)法單樁在水平荷載作用下的變形和內(nèi)力計算，通常采用按文克勒假定的彈件地基上梁的計算方法，即把承受水平荷載的單樁視為文克爾地基上的豎直梁，通過梁的撓曲微分方程解答，計算樁身的彎矩和剪力，并考慮由樁頂豎向荷載產(chǎn)生的軸力，進行樁的強度計算。,三、水平荷載作用下彈性樁的計算,彈性地基反力系數(shù)法單樁在水平荷載作用下的變形和內(nèi)力計算，通常采用按文克勒假定的彈件地基上梁的計算方法，即把承受水平荷載的單樁視為文克爾地基上的豎直梁，通過梁的撓曲微分方程解答，計算樁身的彎矩和剪力，并考慮由樁頂豎向荷載產(chǎn)生的軸力，進行樁的強度計算。,水平推力加載裝置宜采用油壓千斤頂，加載能力不得小于最大試驗荷載的1.2倍。水平推力的反力可由相鄰樁提供；當專門設置反力結(jié)構(gòu)時，其承載能力和剛度應大于試驗樁的1.2倍。水平力作用點宜與實際工程的樁