單樁橫向載荷試驗

單樁橫向載荷試驗

單樁水平(橫向)靜載荷試驗是為了確定對於受橫向荷載較大的甲級,乙級建築物樁基的單樁水平承載力的特徵值。

基本介紹

  • 中文名:單樁橫向載荷試驗
  • 外文名:lateral pile load test
概述,簡介,試驗的目的,試驗裝置,試驗載入方法,試驗成果的整理分析,繪製水平荷載與力作用點位移關係曲線,確定試樁的特徵荷載與極限承載力,

概述

簡介

進行單樁的橫向靜載試驗的目的是通過試驗確定試樁的橫向承載能力、推求樁周土的橫向地基係數,以確定實際工程樁在水平荷載作用下的受力特性。因為試驗樁一般設定為豎直方向,施加的荷載便成為水平,故也稱為水平荷載試驗或水平推力試驗。

試驗的目的

通過試驗一般可以獲得下列成果:
(1)確定試樁的承載能力。檢驗和確定試樁的承載能力是試驗的主要目的之一。試樁的承載力可直接由試驗施加的荷載和其作用點的位移的關係曲線來判斷,也可根據實測的樁身應變來判定。
(2)確定試樁在各級荷載作用下的彎矩分布規律。樁身彎矩是判斷和檢驗樁身強度的依據,同時也是推求地基不同深度處地基係數的依據。因此要求通過試驗能儘量精確求得試樁在各級荷載作用下的彎矩分布圖。一般來講試樁的條件(如樁頂約束、自由長度、抗彎剛度等)很難和工程樁的情況完全保持一致,所以要確定工程樁在水平荷載作用下的受力特性,必須把試樁成果進行轉化,而利用試樁求得的地基反力係數是實現這種轉化的關鍵。
(3)彈性地基係數的確定。目前國內常用彈性地基係數法來近似確定水平荷載作用下樁的受力特性,最常用的方法有張法、C法、m法、K法等。它們各自假定了地基反力係數沿深度的不同分布圖式,因此都有一定的適用範圍。通過試驗能選擇一種比較符合實際的計算圖式及相應的地基係數,以供設計使用。
(4)推求實際地基反力係數。實際地基反力係數沿深度的分布圖式是比較複雜的,且隨側向位移的變化是非線性的。彈性地基係數法雖然使用比較方便,但誤差較大,其值往往受到不同試驗條件的影響,取值困難。因此,最好的方法是通過試驗直接獲得地基不同深度處的土抗力和側向位移之間的關係,並用它來分析工程樁在水平荷載作用下的受力特性。
總之,進行樁的橫向靜載試驗的目的之一是確定試驗區域的地基,特別是淺層地基的力學性能,因此試驗場地必須具有代表性,尤其是試樁區的淺層地基必須能代表實際工程的情況。

試驗裝置

一般採用千斤頂施加水平力,力的作用線應通過工程樁基承台標高處,千斤頂與試樁接觸處宜設定球鉸,以保證作用力能水平通過樁身軸線。樁的水平位移宜用大量程百分表量測,若須測定地面以上樁身轉角,在水平力作用線以上500mm左右還應安裝一或兩隻百分表。固定百分表的基準樁與試樁的淨距不少於一倍試樁直徑。

試驗載入方法


一般採用單向多循環加卸載法,每級荷載增量為預估水平極限承載力的
~
,根據樁徑大小並適當考慮土層軟硬,對於直徑300~1000mm的樁、每級荷載增量可取2.5~20kN。每級荷載施加後,恆載4 min 測讀水平位移,然後卸載至零,停2min測讀殘餘水平位移,或載入、卸載各10min ,如此循環5次,再施加下一級荷載。對於個別承受長期水平荷載的樁基也可採用慢速連續載入法進行,其穩定標準可參照豎向靜載荷試驗確定

試驗成果的整理分析

繪製水平荷載與力作用點位移關係曲線

繪製該圖時,對單循環連續載入法試驗,其荷載作用點的位移可取荷載穩定時間內的最後一次讀數。對多循環載入可取各級荷載作用下最後一次循環的位移值,有了該曲線即可判斷該樁的承載力。中、長樁在水平荷載作用下,隨著荷載增加,樁前土體開始出現塑性區,並不斷向前、向深度方向擴展,一直到樁身破壞為止,因此其承載力主要取決於樁本身的材料強度。

確定試樁的特徵荷載與極限承載力

(1)臨界荷載
混凝土樁(包括預製樁和灌注樁)的最大彎矩截面的受拉區開始出現微小裂紋時的狀態稱為臨界狀態,所對應的荷載為臨界荷載,在力和位移(H-YH)關係曲線上,該級荷載引起的位移增量將比上級有明顯增加;如繪製在雙對數坐標系中,lgH-lgYH圖上將出現第一個折線交點。
(2)極限荷載
當混凝土樁的最大彎矩截面的受拉區混凝土全部退出工作,鋼筋發生屈服時,或鋼樁該截面最大應力達到屈服應力時,相應的狀態稱為極限狀態。對應的水平荷載稱為極限荷載。在H-YH曲線上該荷載作用下的位移急劇增加,並出現明顯轉折點。在lgH-lgYH圖中將出現第二個折線交點。對鋼樁則僅出現對應於極限荷載的第二個轉折點。國內有些部門考慮到上部建築物不允許產生較大位移。對這類試樁可根據各部門相應規範規定的允許地面位移來確定其承載力,並和樁身強度確定的承載力相比較,取其小值為該樁的極限承載力。由於試樁和實際工程樁的樁頂約束、自由長度等很難完全保持一致,所以試驗得到的承載力僅代表試樁的承載力。

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