单桩水平静载试验实施细则

1单桩水平静载试验实施细则

1.试验目的

通过单桩水平静载试验，确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数；

判定水平承载力是否满足设计要求。

2.试验范围

混凝土预制桩、各种混凝土钻孔灌注桩、钢桩

3.试验依据

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）

4.工作程序

仪器设备

RS-JYB/C静载试验设备；

超高压油泵和油压千斤顶及与二者相连的高压油管；

荷载和沉降量测仪表：柱式力传感器或压力变送器量测荷载；百分表、调频式位移传感器量测沉降。荷载和沉降量测仪表均应经过计量标定；

基准梁、支撑（传力）杆。

试验的准备工作

收集资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩的基本情况（如桩长、桩径、砼强度等级，配筋情况、施工日期、施工工艺等），以及桩的预估水平极限荷载。根据工程桩的实际水平受力要求，并在充分征求设计人员及建设单位对试桩的试验要求后，制定出比较详细的试验方案。

试验加载方法的选择

一般模拟地震周期性水平荷载，采用单向多循环加卸载法进行试验。

对于受长期水平荷载的桩基采用慢速连续加载法进行试验。

试验仪表设备的安装及要求（图1）

图1 水平静载试验装置示意图

采用千斤顶施加水平力，水平力作用线应通过地面标高处（地面高应与实际工程桩基承台底面标高一致）。在千斤顶与试桩接触处宜安置一球形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。

桩的水平位移采用调频式位移传感器测量。每一试桩在力的作用水平面上和在该平面以上50cm左右各安装一或二只调频式位移传感器（下面调频式位移传感器测量桩身在地面处的水平位移，上面调频式位移传感器测量桩顶水平位移，根据两调频式位移传感器位移与两调频式位移传感器距离的比值求得地面以上桩身的转角）。如果桩身露出了地面较短，可只在力的作用水平面上安装调频式位移传感器测量水平位移。

固定调频式位移传感器的基准桩宜打设在试桩侧面靠位移的反方向，与试桩的净距不小于1倍试桩直径。

有垂直荷载的水平静载试验，桩顶应放置垂直千斤顶，由有轴承定位的滚轴和球铰形成自由端条件，垂直荷载于试验前一次加上。所加垂直荷载值，一般取该桩垂直抗压容许承载力的90％。

试验中所需反力可通过反力桩来实现，也可以由坑壁提供。

其它注意事项

在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不受损伤，以保证现场试验数据准确无误。

试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施，以保护仪器设备。

高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放。

试验现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱扯电源、电线，防止漏电，触电等事故发生。

试验规定和要求

开始试验的时间：预制桩在砂土中入±7d后，如为粘性土，应视土的强度恢复而定，一般不得少于15d，对于饱和软粘土不得少于25d。灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行。

试验加载方法的规定

慢速连续加载的试验方法可参照垂直静载试验的规定（包括加载等级、沉降稳定标准等）。

多循环加卸载试验法，按下列规定进行加卸载和位移观测。

荷载分级：取预估水平极限荷载的1/10作为每级荷载的加载增量。根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径300～1000mm的桩，每级荷载增量可取～20kN。加载程序与位移观测：每级荷载施加后，恒载4min测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环5次便完成一级荷载的试验观测。加载时间应尽量缩短，测量位移的间隔时间应严格准确，试验不得中途停歇。

当出现下列情况之一时，可终止加载：

桩身折断；

水平位移超过30～40mm （软土取40mm ）；

水平位移达到设计要求的水平位移允许值。

千斤顶加载系统主要包括千斤顶、高压油泵及油路三个部分。试验前应检查千斤顶、油泵工作是否正常，油路是否漏油。

压力传感器和调频式位移传感器的安装要求

压力传感器安装于千斤顶和试桩间，其测力中心线与千斤顶中轴线重合。

调频式位移传感器应安装固定在支承于相对不动基准桩上的基准梁上，应使调频式位移传感器轴线平行于被测位移的方向，不得歪斜。

试验过程

做好前述准备工作，并检查无误，方可开始试验。

按照节规定进行逐级加（卸）载、观测位移。

当试验满足节终止试验的条件时，可终止试验.

5.单桩水平承载力和地基土的水平抗力系数的确定

单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土明显退出工作前的最大荷载）按下列方法综合确定。

采用单向多循环加载法时应绘制水平力-时间-作用点位移（H-t-Y 0）关系曲线和

水平力-位移梯度（H -ΔY 0/ΔH ）关系曲线。

采用慢速维持荷载法时应绘制水平力-力作用点位移（H-Y 0）关系曲线、水平力-位移梯度（H -ΔY 0/ΔH ）关系曲线、力作用点位移-时间对数（Y 0-lg t ）关系曲线和水平力-力作用点位移双对数（lg H -lg Y 0）关系曲线。

绘制水平力、水平力作用点水平位移-地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线(H-m 、Y 0-m )。

当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，m 值可按下列公式确定： ()32

35

35)(00y EI Y b H

m ⋅=ν （1-1）

510⎪⎭⎫ ⎝⎛=EI mb α （1-2）

式中m——地基土水平土抗力系数的比例系数（kN/m4）；

α——桩的水平变形系数（m–1）；

ν

y

——桩顶水平位移系数，由式（1-2）试算α，当αh≥时（h为桩的

入土深度），其值为；

H——作用于地面的水平力（kN）；

Y

——水平力作用点的水平位移（m）；

EI——桩身抗弯刚度（kN·m2）；其中E为桩身材料弹性模量，I为桩身换算截面惯性矩；

b

0——桩身计算宽度（m）；对于圆形桩：当桩径D≤1m时，b

=（+）；

当桩径D＞1m时，b0=（D+1）。对于矩形桩：当边宽B≤1m时，b0=+；

当边宽B＞1m时，b0=B+1。

单桩水平极限荷载可根据下列方法综合确定。

取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线出现拐点的前一级水平荷载值。

取H-ΔY0/ΔH曲线或lg H-lg Y0曲线上第一拐点对应的水平荷载值。

取H-σs曲线第一拐点对应的水平荷载值。