地基基础静载试验培训

单桩静载荷试验要点

建筑桩基技术规范（JGJ94-94）关于桩基竖向承载力计算的修定条文

单桩静荷载试验有哪几种破坏模式？

桩承载力一般取决于对桩的支承能力，即土强度发挥程度，桩侧阻和端阻是否充分发挥和桩、土间相对位移密切相关，侧阻力充分发挥的位移约3～7mm，端阻力充分发挥的位移和桩型有关，打入桩桩尖位移要达数厘米，灌注桩视虚土厚薄，桩尖位移要大得多。

桩侧阻力的发挥一般是桩体和土之间的剪切破坏，也可能是桩体带着部分土体，土体间的剪切破坏，灌注桩多数如此；端阻力发挥有的是“刺入”破坏，有的是“压剪”破坏（大直径桩）。其Q~s曲线的变化特征有以下几种情况：

（1）属以下土层情况的，Q~s曲线为陡降型，有明显的陡降段，极限荷载明确。

桩支承在基岩上，桩周土质较差，在竖向荷载作用下，桩体材料破坏；

桩尖落在硬土层、密实砂层的小直径桩（d<80cm），桩产生整体剪切破坏，属“刺入”破坏；

桩周和桩尖为同类型的一般土层，属“刺入”破坏；

桩底虚土或沉碴较厚，端阻力小的，属“刺入”破坏。

（2）属以下土层情况的，Q~s曲线属缓变形，无明显陡降段，确定极限承载力，只能按沉降量控制。

桩尖持力层为坚硬的土层、密实砂层和砂卵石层的大直径桩；

持力层为较好土层的扩底桩。

（3）灌注桩桩底虚土或沉碴不太厚，竖向荷载达一定值时，桩底土被压密，Q~s曲线呈台阶状，这种情况，一般按沉降量确定承载力值。

千斤顶并联加荷的荷载——压力值回归方程

某工程静载试验采用3台QF320T 千斤顶并联加荷，荷载测量用并联于千斤顶油路的压力表。已知3台千斤顶的荷载——压力值校准方程分别为：

70.00213.011-=x y

53.00225.022+=x y 48.00206.033-=x y

式中：i x 为千斤顶荷载值，单位为kN ，i y 为压力表值，单位为MPa 。试推导3台千斤顶并联加荷的荷载——压力值关系方程 b ax y +=，并计算出2000 kN 、3000 kN 、5000 kN 、7000 kN 相对应的油压值。（30分）

解： 1111b x a y += 2222b x a y += 3333b x a y += 则

1

111a b y x -=

22

22a b y x -= 3333a b y x -=

当3台千斤顶并联工作时，321x x x x ++= 321y y y y === 即 3

3

3222111a b y a b y a b y x -+

-+-=

=

3

213

212311

32321213132a a a b a a b a a b a a y a a a a a a a a a ++-++ 将已知条件0213.01=a 0225.02=a 0206.03=a 70.01-=b 53.02=b 48.03-=b 代入上式得：61.3294.139+=y x

即233.0007146.0-=x y

工程桩验收检测最大加载量

在对工程桩抽样验收检测时，规定了加载量不应小于单桩承载力特征值的2.0倍，以保证足够的安全储备。实际检测中，有时出现这样的情况：3根工程桩静载试验，分十级加载，其中一根桩第十级破坏，另两根桩满足设计要求，按第3.5.3条，单位工程的单桩竖向抗压承载力特征值不满足设计要求。此时若有一根满足设计要求的桩的最大加载量取为单桩承载力特征值的2.2倍，且试验证实竖向抗压承载力不低于单桩承载力特征值的2.2倍，则单位工程的单桩竖向抗压承载力特征值满足设计要求。显然，若抽检的3根桩有代表性，就可避免不必要的工程处理。

PHC500-100(A)型 水平极限荷载理论计算：

1、计算桩的水平变形系数α

由建筑桩基技术规范（JGJ94-94）知：)/1(5

m EI

mb =α 其中 m —— 桩侧土水平抗力系数的比例系数，由（JGJ94-94）P56 表5.4.5结合本工程实际，m 可取4.0 MN /4m 即46/100.4m N ?；

0b

—— 桩身的计算宽度，由（JGJ94-94）P56知

当直径m d 1≤时)(125.1)5.05.05.1(9.0)5.05.1(9.00m d b =+?=+=

EI —— 桩身抗弯刚度，由（GB50010-2002）静4.1.5知

)/(108.324m N E ?=，即)/(108.3210m N E ?=，

)(1067.2)3.05.0(64

)(64

4344414m D D I -?=-=

-=

π

π

故 )/1(536.01067.2108.3125.1100.453

106

5

m EI mb =?????==-α 2、计算 h α h —— 桩的入土深度

① 本工程中m h 301=，m h 102=，由（JGJ94-94）P129知：

08.1630536.01=?=h α＞4.0取0.41=h α 36.510536.02=?=h α＞4.0 取0.42=h α

② 桩身最大弯矩截面系数0//000=?==H O H M C I αα，查（JGJ94-94）P128表

B-7知换算深度)(46.232.1536.032.1m y y y =?=??=α，y ——桩身计算截 面的深度即最大弯矩所在深度。

3、查PHC 管桩性能图集（闽02G119）知PHC500-100(A)型极限弯矩 m kN M ?=148max )(2.6046

.2148

max max kN y M H ===

PHC500-100(A)型 管桩水平极限荷载理论计算值)(2.60max kN H =

基桩抗拔试验的荷载确定

JGJ94-94第5.2.17条规定：

承受拔力的桩基，按现行《混凝土结构设计规范》验算基桩材料的受拉承载力。 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第7.4.1条规定： 轴心受拉构件的正截面受拉承载力应符合下列规定

p py s y A f A f N +≤ （7.4.1） 式中N ——轴向拉力设计值

s A 、p A ——纵向普通钢筋、预应力钢筋的全部截面面积

轴心受拉构件受力的全过程由混凝土开裂和钢筋屈服这两个特征点划分为三个工作阶段：

第Ⅰ工作阶段：混凝土开裂前

第Ⅱ工作阶段：混凝土开裂至钢筋屈服 第Ⅲ工作阶段：钢筋屈服至钢筋破坏

轴心受拉构件在正常使用时是带裂缝工作的，即处于第Ⅱ工作阶段。

我国现行规范涉及PHC 桩抗拔承载力仅有广东省地方标准DBJ/T15-22-98《预应力混凝土管桩基础技术规程》

A R pc p σ≤1 (5.2.9-1) 式中1p R ——桩身抗拔承载力设计值

pc σ——管桩混凝土有效预应力，当产品说明书未列pc σ时，可取pc σ=3.5~4.0 MPa

式(5.2.9-1)表示桩身混凝土是零应力，因此属于第Ⅰ工作阶段。

下面以500A 型PHC 桩为例，用数字说明两个工作阶段抗拔承载力的差别。

500A 型PHC 桩壁厚100 mm ，主筋为10根9.2 mm 冷拔钢筋，s A =640 mm 2，pyk f =1420 MPa ，取pc σ=4 MPa

280)4.05.0(4

104226=-?

?=π

σA pc kN

9096401420=?

=p p y k A f kN pyk f p A 就是第Ⅱ工作阶段的末端，可作为抗拔试验的最大加荷值。

锚杆试验要点

6、某桩基工程基础采用钻孔灌注桩，桩径1000mm ，桩长50m ，平均抗压极限桩侧阻力20kPa ，单桩承载力设计值7800kN 。可供单桩竖向抗压静载试验锚桩4根，抗拔系数λ＝0.5。请问：

①计算单桩抗拔极限承载标准值；

②应选择何种的单桩竖向抗压静载试验装置，为什么？

③计算锚桩纵向抗拔钢筋的根数（钢筋采用Ⅱ级钢筋，直径25mm ，fy=310Mpa ）； ④该试验应选用哪些仪器设备并简述现场安装步骤和方法。

解:

① 当不考虑地下水位时，基桩抗拔极限承载力标准值按下式计算

k i sik i i p U q U l G λ=+∑

本例

λ＝0.5 q sik =20kPa l i =50m d=1m

23G 125kN /m l p i 4

π

=???

∴ 2U 0.520150125502552.6kN k 4

π

π=????+???=

② u k s p Q R 7800

1.6212636k N γ=?=?= 4根锚桩抗拔力为k 4U 255

2.6410210kN =?= ∵4U k ＜Q uk ∴需采用堆锚联合反力装置 堆载量为（12636-10210）×1.2＝2911kN

③ 每根锚桩的主筋根数n

2n (d fy)U k π

?= 2

f y 310M P a

310N

/m m == 3n 2552104/(2525310)16.7717π=?????==根

1, 如何通过现场试验得到桩的侧阻力和端阻力？测试数据整理应符合哪些规定？

2, 竖向受压荷载作用下的单桩承载机理是什么？

3, 单桩竖向抗压静载试验如何综合分析确定单桩竖向抗压极限承载力Q u。

4, 某PHC管桩进行竖向抗压静载试验，第6级荷载作用下的沉降增量和累计沉降分别为0.75m和5.32mm，第7级荷载作用下的沉降量和累计沉降分别为5.21mm和10.53mm。问是否可能终止试验？单桩极限承载力取哪一级荷载?

地基土载荷试验要点