岩土工程原位测试之基桩静载试验.pptx

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1、会计学1岩土工程原位测试之基桩静载试验岩土工程原位测试之基桩静载试验26.1 6.1 基桩竖向抗压静载试验基桩竖向抗压静载试验基桩竖向抗压静载试验基桩竖向抗压静载试验 n n6.1.1 试验设备和方法n n6.1.2 基本测试原理n n6.1.3 资料分析第1页/共25页36.1.1 6.1.1 设备与试验方法设备与试验方法设备与试验方法设备与试验方法n n设备与试验方法与地基静载试验基本相同，不同之处在于：设备与试验方法与地基静载试验基本相同，不同之处在于：n n1 1）荷载的量级通常较大，设备安装的要求较高。）荷载的量级通常较大，设备安装的要求较高。2 2）测试的类型（抗压、抗拔、抗推）和

2、项目（桩身应力和土抗）测试的类型（抗压、抗拔、抗推）和项目（桩身应力和土抗力）较复杂。力）较复杂。3 3）依据的规范不同，试验过程与控制标准有一些差异。）依据的规范不同，试验过程与控制标准有一些差异。4 4）影响因素较多，分析过程较复杂。）影响因素较多，分析过程较复杂。为为了了保保证证测测试试数数据据的的准准确确性性，试试桩桩、锚锚桩桩（或或堆堆载载平平台台支支墩墩的的内边缘）和基准桩之间应满足一定的间距要求。内边缘）和基准桩之间应满足一定的间距要求。第2页/共25页4试桩、锚桩和基准桩的平面布置试桩、锚桩和基准桩的平面布置 第3页/共25页5试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离试桩、锚桩和基准桩

3、之间的中心距离 反力系统A（或压重平台支墩边）C（或压重平台支墩边）锚桩横梁反力装置压重平台反力装置4d且2.0m4d且2.0m4d且2.0m第4页/共25页6第5页/共25页7第6页/共25页8第7页/共25页9第8页/共25页10第9页/共25页111 1轴向受力桩的典型破坏模式轴向受力桩的典型破坏模式桩土体系的典型破坏模式有桩材破坏、桩周土破坏和桩土间的桩土体系的典型破坏模式有桩材破坏、桩周土破坏和桩土间的界面破坏三种。界面破坏三种。6.1.2 6.1.2 基本测试原理基本测试原理基本测试原理基本测试原理桩材破坏桩材破坏 桩周土（界面）破坏桩周土（界面）破坏第10页/共25页12第11页

4、/共25页13由上述分析，桩的破坏过程可以分为两大类，即渐进型破坏和由上述分析，桩的破坏过程可以分为两大类，即渐进型破坏和急进型破坏，与它们相对应的曲线分别称为缓变型曲线和陡降型曲急进型破坏，与它们相对应的曲线分别称为缓变型曲线和陡降型曲线。对于陡降型试桩曲线，可以通过确定极限荷载的方法来获取其线。对于陡降型试桩曲线，可以通过确定极限荷载的方法来获取其容许承载力；而对于缓变型试桩曲线，因为极限荷载不易确定，所容许承载力；而对于缓变型试桩曲线，因为极限荷载不易确定，所以在实用中通常按规定其容许沉降量的方法来直接确定其容许承载以在实用中通常按规定其容许沉降量的方法来直接确定其容许承载力。力。第12

5、页/共25页142 2桩土体系的荷载传递桩土体系的荷载传递轴向受力桩的土抗力分为两种，即作用于桩侧壁的摩阻力和作轴向受力桩的土抗力分为两种，即作用于桩侧壁的摩阻力和作用于桩底端的端阻力。摩阻和端阻都是通过桩土间的界面传递到桩用于桩底端的端阻力。摩阻和端阻都是通过桩土间的界面传递到桩上的，所以桩土间界面的状态对于桩的承载力是至关重要的。上的，所以桩土间界面的状态对于桩的承载力是至关重要的。桩所受到的荷载向土层中的传递过程可以描述如下：桩身受荷桩所受到的荷载向土层中的传递过程可以描述如下：桩身受荷载的作用产生向下的位移，同时通过桩土间的摩擦力带动桩周的环载的作用产生向下的位移，同时通过桩土间的摩擦

6、力带动桩周的环形土体向下运动，这种运动通过土体间的剪应力和剪应变一环一环形土体向下运动，这种运动通过土体间的剪应力和剪应变一环一环地向外扩散（图地向外扩散（图6-96-9），直到离桩心比较远的位置时才收敛为零。另），直到离桩心比较远的位置时才收敛为零。另外，当桩向下运动而使桩端土层产生压缩时，桩端土也会产生相应外，当桩向下运动而使桩端土层产生压缩时，桩端土也会产生相应的抗力。这两种抗力合称为轴力桩的土阻抗。一般而言，桩的土阻的抗力。这两种抗力合称为轴力桩的土阻抗。一般而言，桩的土阻抗由桩身位移而产生，随其发展而增长，一直到达其极限。如果外抗由桩身位移而产生，随其发展而增长，一直到达其极限。如果

7、外荷载继续增加，桩土体系便进入破坏状态。荷载继续增加，桩土体系便进入破坏状态。第13页/共25页15第14页/共25页16于是，桩、土体系的荷载传递过程实质上就是土对桩的侧摩阻于是，桩、土体系的荷载传递过程实质上就是土对桩的侧摩阻和端阻的发挥过程。在桩顶竖向荷载的作用下，桩产生压缩并向下和端阻的发挥过程。在桩顶竖向荷载的作用下，桩产生压缩并向下运动，桩身荷载通过逐步发挥出来的摩阻力和端承力传递到土层中运动，桩身荷载通过逐步发挥出来的摩阻力和端承力传递到土层中去。一般而言，桩身上部的摩阻力先于下部土层的摩阻力发挥，而去。一般而言，桩身上部的摩阻力先于下部土层的摩阻力发挥，而摩阻力又先于端阻力发挥

8、。摩阻力又先于端阻力发挥。3 3阻抗的分布与发挥特性（略）阻抗的分布与发挥特性（略）第15页/共25页17资料的整理分析与地基静载试验基本相同。不同之处在于当需资料的整理分析与地基静载试验基本相同。不同之处在于当需要确定摩阻力和端阻时，其分析计算过程要复杂得多。要确定摩阻力和端阻时，其分析计算过程要复杂得多。1 1确定单桩极限承载力确定单桩极限承载力（1 1）摩擦桩的极限承载力）摩擦桩的极限承载力1 1）根据）根据P P-s s曲线或曲线或s s-log-logP P曲线的显著陡降特征确定曲线的显著陡降特征确定极限荷载可取为极限荷载可取为P P-s s曲线陡降起始点的荷载；或取曲线陡降起始点的

9、荷载；或取P P-s s曲线上明显曲线上明显向下弯折点的荷载；或取这样的荷载，过此荷载后，荷载不再增加向下弯折点的荷载；或取这样的荷载，过此荷载后，荷载不再增加而桩顶位移持续发展；或取为最大荷载（即破坏荷载）。而桩顶位移持续发展；或取为最大荷载（即破坏荷载）。6.1.3 6.1.3 资料分析资料分析资料分析资料分析第16页/共25页182 2）根据桩顶下沉随时间发展的规律确定）根据桩顶下沉随时间发展的规律确定图图6-13 P-s曲线上的几个特征点曲线上的几个特征点（2）确定摩擦）确定摩擦端承桩的极限承载力端承桩的极限承载力1）根据曲线出现显著转折来确定）根据曲线出现显著转折来确定第17页/共2

10、5页192 2）根据曲线下沉增量与荷载增量的比值确定）根据曲线下沉增量与荷载增量的比值确定3 3）根据桩顶总下沉量确定）根据桩顶总下沉量确定太沙基（太沙基（TerzaghiTerzaghi）指出：）指出：“除非桩的下沉量至少等于除非桩的下沉量至少等于10%10%的桩的桩径，否则达不到破坏荷载径，否则达不到破坏荷载”。此后，不少国家的规范和研究者等都。此后，不少国家的规范和研究者等都规定或建议以桩顶下沉量等于规定或建议以桩顶下沉量等于10%10%桩径时的对应的桩顶荷载为极限桩径时的对应的桩顶荷载为极限荷载。荷载。沈保汉建议对直径为沈保汉建议对直径为0.30.5m0.30.5m的钻孔灌注桩，也可采

11、用桩顶下的钻孔灌注桩，也可采用桩顶下沉量等于沉量等于10%10%桩径时的荷载为极限荷载，对于钻孔扩底灌注桩取桩桩径时的荷载为极限荷载，对于钻孔扩底灌注桩取桩顶下沉量等于扩大头直径顶下沉量等于扩大头直径7%7%时的荷载为极限荷载。时的荷载为极限荷载。柯尼西、魏西克建议对于打入桩和灌注桩分别采用桩顶下沉量柯尼西、魏西克建议对于打入桩和灌注桩分别采用桩顶下沉量等于等于10%10%和和25%25%桩径时的荷载为极限荷载。桩径时的荷载为极限荷载。4 4）外推法）外推法第18页/共25页20（3）端承桩的极限承载力）端承桩的极限承载力 端端承承桩桩的的极极限限承承载载力力通通常常取取决决于于桩桩身身的的材

12、材料料强强度度。在在静静载载试试验验时时，桩桩身身材材料料破破坏坏时时的的变变形形发发展展很很快快，表表现现在在P-s曲曲线线上上将将出出现现明明显的陡降段。所以此类桩的极限承载力的确定方法与摩擦桩相同。显的陡降段。所以此类桩的极限承载力的确定方法与摩擦桩相同。2桩侧摩阻力和桩端阻力的分配桩侧摩阻力和桩端阻力的分配 最最好好的的途途径径是是在在桩桩身身中中设设置置应应力力测测试试元元件件，通通过过试试验验过过程程中中对对桩桩身身中中应应力力的的测测量量，可可以以推推求求桩桩身身轴轴向向力力和和桩桩侧侧摩摩阻阻力力沿沿桩桩身身的的分分布布规规律律，也也可可以以确确定定桩桩端端阻阻力力随随荷荷载载

13、变变化化的的规规律律。另另外外一一个个办办法法是是在在桩桩底底埋埋设设压压力力盒盒，测测试试桩桩端端的的压压应应力力，进进一一步步可可推推求求桩桩端端的的总总阻阻力力和和桩桩侧侧的的总总摩摩阻阻力力。关关于于这这些些内内容容请请阅阅读读相相关关文文献献。下下面面介介绍绍桩桩身中未埋测试元件时常用的切线法和身中未埋测试元件时常用的切线法和s-logP法。法。第19页/共25页21（1 1）切线法）切线法切线法假定，在极限荷载以前，桩顶下沉量与桩端阻力保持比切线法假定，在极限荷载以前，桩顶下沉量与桩端阻力保持比例关系，在极限荷载以后，桩侧摩阻力不再增加而成定值。具体做例关系，在极限荷载以后，桩侧摩

14、阻力不再增加而成定值。具体做法如下：法如下：从原点引一直线从原点引一直线OAOA平行于过极限荷载点的切线平行于过极限荷载点的切线ADAD，再画曲线，再画曲线ABAB平行于极限荷载点以下的试桩曲线平行于极限荷载点以下的试桩曲线ABAB。OABOAB曲线左部为桩端曲线左部为桩端阻力，阻力，OABOAB曲线与曲线与OABOAB曲线之间为桩侧摩阻力（图曲线之间为桩侧摩阻力（图6-156-15）。国内不）。国内不少单位将此法应用于划分打入式预制桩的桩侧摩阻力和桩端阻力。少单位将此法应用于划分打入式预制桩的桩侧摩阻力和桩端阻力。但此法实测依据少，作切线有不小的任意性。但此法实测依据少，作切线有不小的任意性

15、。第20页/共25页22第21页/共25页23（2）s-logP法法基基本本前前提提：达达到到极极限限荷荷载载时时，桩桩侧侧摩摩阻阻力力已已充充分分发发挥挥，极极限限荷荷载以后，桩侧摩阻力不再增加而成定值。具体做法如下：载以后，桩侧摩阻力不再增加而成定值。具体做法如下：1）将将s-logP曲曲线线末末段段的的直直线线段段（该该直直线线段段的的起起点点为为极极限限荷荷载载）延延长长，与与横横坐坐标标相相交交，相相应应于于所所得得截截距距的的荷荷载载值值为为总总的的桩桩侧侧极极限限摩摩阻阻力力Qsu，剩剩余余部部分分为为桩桩端端极极限限阻阻力力QPu（图图6-16）。沈沈保保汉汉对对45根根埋埋有

16、有测测试试元元件件的的钻钻孔孔灌灌注注桩桩的的试试验验结结果果的的分分析析表表明明，桩桩侧侧极极限限摩摩阻阻力的图解划分值与实测值的均方差为力的图解划分值与实测值的均方差为5.14%。2）在在s-1ogP曲曲线线上上，过过曲曲线线的的任任意意点点（该该点点的的横横坐坐标标值值为为相相应应的的桩桩顶顶荷荷载载值值），作作平平行行于于曲曲线线末末段段直直线线段段的的直直线线，此此直直线线与与横横坐坐标标相相交交，相相应应于于所所得得截截距距的的荷荷载载值值为为该该荷荷载载时时的的桩桩侧侧摩摩阻阻力力，剩剩余部分为桩端阻力（图余部分为桩端阻力（图6-16）。）。第22页/共25页24第23页/共25页25本章其余内容自学。本章其余内容自学。第24页/共25页