单桩竖向抗压静载试验.doc
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1、单桩竖向抗压静载试验4.1 适用范围适用范围4.1.1 本方法适用于检测单桩竖向抗压承载力。当桩身埋设有应变、位移传感器或位移杆时,本法也可同时测定桩的分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量。4.1.1【条文说明】静载试验是目前确定单桩竖向抗压承载力的主要方法。4.1.2 为设计提供单桩竖向抗压承载力依据的静载试验,使用维持荷载标准程序,应加载至极限状态。4.1.2【条文说明】静载试验为适应不同的试验目的存在多种具体的试验程序。本章涉及到维持荷载标准程序和维持荷载收敛程序。两者的共同点是试验中要严格控制荷载的变化幅度且荷载传递均匀、连续,以体现试验荷载的“静态”属性。两者的区别仅在于前者每级荷载
2、维持时间最少为 2h 且测点变形相对稳定,后者则每级荷载维持时间最少为 1h 且测点变形趋于收敛。维持荷载标准程序与一些规范中的慢速维持荷载法基本相同,可作为其他竖向抗压承载力检测方法的比较基准。静载试验的结果是承载力的设计依据之一。本条明确规定为设计提供依据的静载试验应使用维持荷载标准程序并加载到极限状态(极限状态应符合本规程 4.4.2 条 14款) 。若桩的极限状态以桩身强度控制时,如以桩身强度控制承载力的端承型桩,可按设计的要求控制。目前许多为设计提供依据的静载试验仅按预估的极限承载力配置试验反力,当试验未能出现极限状态时,受已配置的试验反力所限,难以继续试验,无法达到为设计提供依据的
3、目的。从发挥静载试验对设计的指导作用出发,应规定加载量。4.1.3 为工程桩验收提供依据的静载试验,最大加载量应不小于设计要求单桩承载力特征值 Ra 的 2.0 倍,可使用维持荷载收敛程序。 4.1.3【条文说明】工程桩验收检测时,规定最大加载量不应小于单桩承载力特征值 Ra 的 2.0 倍,以保证在建工程的安全储备。4.1.4 设计阶段应进行静载试验而未实施的工程,验收性检测时的静载试验,仍应使用维持荷载标准程序。 4.2 仪器设备仪器设备4.2.1 荷载测量采用串联于千斤顶作用力的荷载传感器,或采用并联于液压千斤顶油路的精密压力表(或压力传感器)测量油压,根据千斤顶率定曲线换算荷载。荷载传
4、感器测量误差不应大于 1%。精密压力表的准确度等级应优于或等于 0.4 级。4.2.1【条文说明】用荷载传感器(串联直接方式)和压力表(并联间接方式)两种荷载测量方式的区别在于:前者采用荷载传感器测量,不考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响;后者需通过千斤顶率定曲线换算。同型号液压千斤顶在保养正常状态下,相同压强时的出力相对误差约为1%2%,非正常时可超过 5%。准确度等级一般是指仪器仪表测量值的最大允许误差,如常用的弹簧管式精密压力表,准确度等级为 0.4 级。4.2.2 宜采用液压千斤顶加、卸载。千斤顶工作时活塞行程不应超过额定行程的 80%。千斤顶的作用力方向应与试件轴线重合。液压千斤顶、精密
5、压力表、油泵、油管的工作压力不超过各自额定压力的 80%。当采用两台及两台以上千斤顶时,应使用液压千斤顶,且符合下列规定:1 液压千斤顶型号、规格相同,并联同步工作。2 液压千斤顶的合力中心应与试件轴线重合。3 使用电动油泵控制荷载。4.2.2【条文说明】当静载荷试验采用的精密压力表、液压千斤顶、油泵、油管组成的液压系统工作压力较高时,或易出现油管爆裂、接头漏油、油泵加压不足造成千斤顶出力受限,或压力表在超过其 3/4 满量程时的示值误差增大,所以应选用耐压高和量程大的油管、油泵和压力表,并适当控制最大加荷时的油压。根据压力传感器与液压千斤顶的率定结果和大量静载荷试验实例,当千斤顶行程超过额定
6、行程的 80%时,率定曲线呈现出明显的非线性趋势,压力示值误差也有所增大,静载荷试验中易造成千斤顶的损伤。另根据液压千斤顶技术规程 JJG621,千斤顶的活塞伸出量不宜小于行程的 25%。为防止加载偏心,千斤顶的合力中心应与反力装置的重心、被测桩桩轴线重合。4.2.3 变形测量采用大量程(50mm)百分表或其他型式的位移计,位移计的最大允许误差应不大于 0.1%FS,分度值/分辨力优于或等于 0.01mm。变形测量应符合下列规定:1 变形测量点应取自试样。2 基准梁应具有一定的刚度,且一端固定、另一端简支,架设在基准桩上。3 安装位移计的夹具及基准梁、基准桩应采取有效防护措施减少气温、振动及其
7、他外界因素的影响。4.2.3【条文说明】对于大量程(50mm)百分表,计量检定规程规定:全程最大示值误差和回程误差应分别不超过 40m 和 8m,相当于满量程最大允许测量误差不大于 0.1%FS。其他型式的位移计(位移传感器)也应达到同样的要求。变形测量点应取自试样的合适位置。单桩竖向抗压静载试验时,变形测量点首选桩顶以下 200mm 位置,并与桩身牢固结合。若条件限制,变形测定平面只能设在桩顶时,试验前应预加不大于 2 倍分级荷载的荷载并维持 10 分钟以减小设备间隙等因素的影响,然后卸载至零后再开始试验。变形测量系统由安装位移计的夹具、变形测量点、基准桩和基准梁等共同组成。基准桩是测量参考
8、点,基准梁则起到延伸测量参考点的作用。当基准梁处于剧烈温度变化时,容易发生挠曲变形。省内已有试验数据证明,在春夏季节昼夜温差较大且白天有阳光照射的影响下,6 米跨度基准梁的跨中变形量 24 小时累计达到 1.8mm、每小时最大 0.38mm,12 米跨度基准梁的跨中变形量 24 小时累计达到 5.4mm,每小时最大 0.68mm。基准梁跨中获取的测量数据,既包含了被测桩桩顶的变形量也包含了基准梁在温度影响下的跨中变形的变化,是两者叠加后的混合信息。在满足表 4.2.5 的规定条件下,基准梁不宜过长,可采取有效措施减少温度变化和风雨的影响。4.2.4 反力装置可根据现场条件分别选择锚桩横梁反力装
9、置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置等,并应符合下列规定:1 反力装置提供的反力不得小于最大加载量的 1.2 倍。2 采用工程桩作锚桩时,锚桩数量不应少于 4 根,并应监测锚桩上拔量。每根锚桩提供的抗拔能力应小于其(含地基土、抗拔钢筋、桩的接头)极限值的 80%。3 压重宜在检测前一次加足,并均匀稳固地放置于平台上。4 压重平台施加于作业地面的压应力不大于地基承载力特征值的 1.5 倍。 4.2.4【条文说明】每根锚桩抗拔能力极限值计算包括地基土、抗拔钢筋、桩接头等因素。对单桩极限承载力较小的摩擦桩可用土锚作反力;对岩面浅的嵌岩桩,可利用岩锚提供反力。压重应采用规则形状的固
10、体物。压桩机(类似的桩工机具) ,的支腿边和基准桩、试桩之间的中心距离一般不符合表 4.2.5 的规定;其在场内成桩结束后的再移动也会产生新的挤土效应,干扰了成桩后的间歇时间,所以不得使用压桩机代替压重反力平台装置。为预防搭设反力装置和试验过程中的安全事故发生,反力装置应设有安全支墩,防止偏心、倾斜甚至失稳,当反力装置出现严重偏心、倾斜等情况时严禁试验。检测人员在反力装置下操作时,应增加安全监控措施。压重平台有条件时可利用工程桩作为压重平台的支点。4.2.5 试桩、锚桩(压重平台支墩边)和基准桩之间的中心距离应符合表 4.2.5 规定。表 4.2.5 试桩、锚桩(或压重平台支墩边)和基准桩之间
11、的中心距离距离 反力装置试桩中心与锚桩中心(或压重平台支墩边)试桩中心与基准桩中心基准桩中心与锚桩中心(或压重平台支墩边)锚桩横梁4(3)D且2.0m4(3)D且2.0m4(3)D且2.0m压重平台4D且2.0m4(3)D且2.0m4(3)D且2.0m地锚装置4D且2.0m4(3)D且2.0m4D且2.0m 注:1 D 为试桩、锚桩或地锚的设计直径或边宽,取其较大者。2 如试桩或锚桩为扩底桩或多支盘桩时,试桩与锚桩的中心距尚不应小于 2 倍扩大端直径。3 括号内数值可用于工程桩验收检测时多排桩设计桩中心距离小于 4D 或压重平台法支墩下 23 倍宽影响范围内的地基土已进行加固处理的情况。4 软
12、土场地或压重平台反力装置10000kN 时,应编制专项的作业方案,宜增加支墩边与基准桩中心和试桩中心之间的距离,并在试验过程中增加辅助手段观测基准桩的竖向位移。4.2.5【条文说明】在试桩加卸载过程中,荷载将通过锚桩(地锚) 、压重平台支墩传至试桩、基准桩周围地基土并使之变形。随着试桩、基准桩和锚桩(或压重平台支墩)三者间相互距离缩小,地基土变形对试桩、基准桩的附加应力和变位影响加剧。国际土力学与基础工程协会(ISSMFE)1985 年根据世界各国对有关静载试验的规定,提出了静载试验的建议方法并指出:试桩中心到锚桩(或压重平台支墩边)和到基准桩各自间的距离应分别“不小于 2.5m 或 3D”
13、。 本规程仍沿用了我国现行规范规定的“大于等于 4D 且不小于2.0m”的要求。关于压重平台支墩边与基准桩和试桩之间的最小间距问题,容易出现两个问题:其一,当支墩边距试桩较近时,大吨位堆载地面下沉将对桩产生负摩阻力,特别对摩擦型桩将明显影响其承载力;其二,桩加载(地面卸载)时地基土回弹对基准桩产生影响。支墩对试桩、基准桩的影响程度与荷载水平及土质条件等有关。对于软土场地超过 10000kN 的特大吨位堆载(目前国内压重平台装置堆载量已超过 40000kN) ,为减少对试桩产生附加影响,应考虑对支墩影响范围内的地基土进行加固;对大吨位堆载支墩出现明显下沉的情况,可在远离支墩处用水准仪或张紧的钢丝
14、观测基准桩的竖向位移。4.2.6 当需要通过在桩身内埋设传感器、位移杆测试桩侧阻力、桩端阻力、桩身截面位移时,应按有关规范规程执行。4.3 现场检测现场检测4.3.1 试桩顶部宜高出试坑底面;试坑底面宜与桩承台底标高一致;桩顶处理按附录 B “竖向承载力检测试样的技术要求”执行。4.3.1【条文说明】 为便于位移传感器安装,试桩顶部宜高出试坑地面;为使试验桩受力条件与设计条件相同,试坑地面宜与承台底标高一致。考虑到地下工程的增多,部分试验桩桩顶标高低于自然地面标高,在测试时,需要开挖较大的试坑,为了保证检测人员在试验过程中的安全,试坑在满足表 4.2.5 条的要求前提下兼顾搭设测试平台,开挖试
15、坑形成的边坡应稳定可靠,坑底边缘离测试平台的距离应大于 0.8 米,对于开挖深度超过 4.0 米的试坑应进行专项设计。4.3.2 当试样的直径(或边宽)小于等于 500mm 时,至少在同一直径方向设 2 个对称的变形测量点;当试样的直径(或边宽)大于 500mm 时,在二个正交直径方向设 4 个对称的变形测量点。4.3.3 试验应逐级加、卸载,分级荷载宜为最大加载量(或预估极限承载力)的 1/10。试验中,应及时维持荷载,每 5 分钟内荷载的变化幅度不得超过分级荷载的-5%+15%。4.3.3【条文说明】分级荷载可为最大加载量(或预估极限承载力)的 1/8-1/15。静载试验中,实时控制荷载的
16、变化范围是非常重要的环节。与国内现行的规范、规程相比,本条把荷载的容许变化幅度由分级荷载的10%适当调整为-5%+15%,提高了试验荷载的有效性。在维持荷载方面,国内外规范、规程中均未明确有实时要求,本条首次提出维持荷载的实时要求为“每 5 分钟内荷载的变化幅度不得超过分级荷载的-5%+15%” 。 这种变化与调整,加大了静载试验过程中“维持荷载”的权重,有利于控制静载荷试验的可靠性。在确定维持荷载的实时要求时,既要达到维持荷载、提高试验质量的目标,也要考虑目前静载试验中还存在着人工与电器两种控制荷载方式,不同土层对荷载的反应速率不一及千斤顶、油管、油泵和压力表组成的液压回路存在的滞后性等因素
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