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靜力基樁載荷試驗

樁基工程屬隱蔽工程,樁基質量直接關系到建築物安全,出現問題後的加固及處理難度大,因而,樁基檢測是樁基工程施工中的壹個重要的環節。

基樁檢測大致可分為三種方法:

1.直接法

承載力檢測包括:單樁豎向抗壓(拔)靜載試驗和單樁水平靜載試驗。單樁豎向抗壓(拔)靜載試驗,用來確定單樁豎向抗壓(拔)極限承載力,判定工程樁豎向抗壓(拔)承載力是否滿足設計要求,同時可以在樁身或樁底埋設測量應力(應變)傳感器,以測定樁側、樁端阻力;也可以通過埋設位移測量桿,測定樁身各截面位移量。單樁水平靜載試驗,除用來確定單樁水平臨界和極限承載力、判定工程樁水平承載力是否滿足設計要求外,還主要用於淺層地基土,求算其水平抗力系數,以便分析工程樁在水平荷載作用下的受力特性;當樁身埋設有應變測量傳感器時,也可測量相應荷載作用下的樁身應力,並由此計算樁身彎矩。

2.半直接法

以樁的動態測量為主,在現場原型試驗基礎上,基於壹些理論假設和工程實踐經驗,並加以綜合分析才能最終獲得檢測項目結果的檢測方法。主要包括以下兩種:

(1)低應變法。在樁頂面實施低能量的瞬態或穩態激振,使樁在彈性範圍內做彈性振動,並由此產生應力波的縱向傳播;同時利用波動和振動理論對樁身的完整性做出評價的壹種檢測方法。有:反射波法、機械阻抗法、水電效應法等。

(2)高應變法。通過在樁頂實施重錘敲擊,使樁產生的動位移量級接近常規的靜載試樁的沈降量級,以便使樁周土阻力充分發揮,通過測量和計算,判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求及對樁身完整性做出評價的壹種檢測方法。有:錘擊貫入試樁法、波動方程法和靜動法等。其中,波動方程法是我國目前常用的高應變檢測方法。但這些方法在某些方面仍有較大的局限性,尚不能完全代替靜載試驗而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設計依據。

3.間接法

依據直接法已取得的試驗成果,結合土的物理力學試驗或原位測試數據,通過統計分析,以壹定的計算模式給出經驗公式或半理論、半經驗公式的估算方法。如根據地質勘察資料進行單樁承載力與變形的估算。由於地質條件和環境條件的復雜性,及其對邊界條件判斷有很大的不確定性,所以,本法只適用於工程初步設計的估算。

壹、基樁在靜力載荷試驗中的典型破壞模式及其標準曲線特征

在樁的靜力載荷試驗中,在相同的荷載條件下,由於不同的地質條件、施工工藝,可能表現出不同的破壞模式,如:在樁的豎向抗壓靜力載荷試驗中常見到以下幾種典型的荷載—位移(Q—S)曲線(圖2-14)。它們各自有著不同的含義。

圖2-14中的圖b、圖c樁端持力層為密實度和強度都較高的土層(如密實砂層、卵石層等),而樁周土為相對軟弱土層,此時端阻所占比例大,Q—S曲線曲線呈緩變型,極限荷載下樁端呈整體剪切破壞或局部剪切破壞;圖a樁端與樁身為同類型的壹般土層,端阻力不大,Q—S曲線呈陡降型,樁端呈刺入沖剪破壞;如軟弱土層中的摩擦樁的沖剪破壞,或者端承樁(尤其是長度較大的嵌巖樁)在極限荷載下由於樁身材料強度的破壞或樁身受壓彎曲產生的破壞;圖d、圖e樁端有虛土或沈渣,該部位樁端土的初始強度低,壓縮性高,當樁頂荷載達壹定值後,樁底部土被壓密,強度提高,Q—S曲線呈臺階狀;樁身特定缺陷也可表現為雙峰型Q—S曲線(如接樁時接頭開裂的預制樁、有水平裂縫的灌註樁等在壹定試驗荷載作用下逐漸閉合)。

圖2-14 相同荷載條件、不同的地質條件和施工工藝導致的基樁不同破壞模式和力學特性

Q—單樁樁頂所受豎向荷載值(kN);S—在豎向荷載作用下,基樁的沈降量(mm);Z—地表以下深度(m);Qsu—單樁側阻極限值(kN);Qpu—單樁端阻極限值(kN)

典型的Q—S曲線應具有以下4個特征(圖2-15):

(1)比例界限Qp(又稱第壹拐點),是Q—S曲線上起始的近似直線段終點所對應的荷載;

(2)屈服荷載Qy,是曲線上曲率最大點所對應的荷載;

(3)極限荷載Qu,是曲線上某壹極限位移Su所對應的荷載,也稱為工程上的極限荷載;

(4)破壞荷載Qf,是曲線的切線接近平行於S軸時所對應的荷載,是樁基失穩時的荷載。

在豎向拉、拔荷載作用下,常見的單樁破壞形式是沿樁-土界面間的剪切破壞。樁被拔出或者呈復合剪切面破壞,樁的下部沿樁-土界面破壞,而上部靠近地面附近,出現錐形剪切破壞,且錐形土體會同下面土體脫離並與樁身壹起上移(圖2-22)。當樁身材料抗拉強度不足(或配筋不足)時,也可能出現樁身被拉斷現象。不同樁型的豎向抗拔力區別較大,如:為提高抗拔樁的豎向抗拔力,可采用人工擴底或機械擴底等施工方法,在樁端形成擴大頭,以發揮樁底部的擴頭抗拔阻力等。

水平荷載作用下的單樁,其工作性能主要體現在樁與土的相互作用上,當樁產生水平位移時,促使樁周土也產生相應的變形,產生的土抗力會阻止樁水平變形的進壹步發展。在樁受荷初期,由靠近地面的地基土提供土抗力,土的變形處於彈性階段;隨荷載增大,樁水平變形量增加,表層土變形量隨之增大,地基土開始出現塑性屈服,土抗力逐漸由深部土層提供,且土體塑性區自上而下逐漸擴大,最大彎矩斷面隨之下移;當樁本身的截面抗矩無法承擔外部荷載產生的彎矩或樁側土強度時,樁身截面受拉而產生側開裂(折斷)破壞。

圖2-15 典型的Q—S曲線及其力學特征點

二、單樁靜載荷試驗的適用範圍

在工程樁正式施工前,在地質條件具有代表性的場地上先施工幾根樁進行靜載試驗,以確定設計參數的合理性和施工工藝的可行性(需要時,也可在樁身埋設測量樁身應力、應變、位移、樁底反力的傳感器或位移桿,以測定樁分層側阻力和端阻力)。若試樁直徑和樁長均較大,可采用中、小直徑樁模擬大直徑樁進行靜載荷試驗,以減少試驗成本。國家標準《建築地基基礎設計規範》(GB 50007—2002)規定:為保證樁基設計的可靠性,除地基基礎設計等級為丙級的建築物,可采用靜力觸探及標貫試驗參數來確定單樁豎向承載力特征值外,其他建築物的單樁豎向承載力特征值均應通過單樁豎向靜載荷試驗確定,且同壹條件下的試樁數量,不宜少於總樁數的1%,且不應少於3根;為設計提供依據的靜載試驗應加載至破壞,試驗應進行到能判定單樁極限承載力為止。對於以樁身強度控制承載力的端承樁,可按設計要求的加載量進行試驗。檢測數量在同壹條件下不應少於3根,且不宜少於總樁數的1%;當工程樁總數在50根以內時,不應少於2根。

為確保實際單樁豎向極限承載力標準值達到設計要求,應根據工程重要性、地質條件、設計要求及工程施工情況進行單樁靜載荷試驗。下列情況之壹的樁基工程,應在施工前采用靜載試驗對工程樁單樁豎向承載力進行檢測:

(1)設計等級為甲級、乙級的建築樁基;

(2)地質條件復雜、施工質量可靠性低的建築樁基;

(3)本地區采用的新樁型或新工藝。

三、單樁抗壓靜載荷試驗方法

試驗方法主要有:壓重載荷臺靜載試驗法;錨樁反力靜載試驗法;Osterberg法(國內稱自平衡法,見第九節)。

載荷臺靜載試驗法(圖2-16,圖2-17)的測試裝置主要包括:加荷及反力裝置、樁頂沈降觀測裝置。荷載可由千斤頂、砂包、鋼筋混凝土構件、大型水箱、磚、鋼錠等壓重物提供,千斤頂的反力由錨樁及反力橫梁承擔,量測樁頂沈降的儀表有千分表或精密水準儀,千分表安裝在基準梁上,樁頂則相應設置沈降觀測標點。

錨樁橫梁反力裝置(俗稱錨樁法,圖2-16)是大直徑灌註樁靜載試驗最常用的加載反力系統,由試樁、錨樁、主梁、次梁、拉桿、錨籠(或掛板)、千斤頂等組成。錨樁、反力梁裝置提供的反力不應小於預估最大試驗荷載的1.2~1.5倍。當采用工程樁作錨樁時,錨樁數量不得少於4根;當試驗加載值較大時,有時需要6根甚至更多的錨樁。具體錨樁數量要通過驗算各錨樁的抗拔力來確定。錨樁的具體布置形式既要考慮現有試驗設備能力,也要考慮錨樁的抗拔力。

圖2-16 單樁抗壓靜力載荷試驗

當采用堆載時應遵守以下規定:

(1)堆載加於地基的壓應力,不宜超過地基承載力特征值;

(2)堆載的限值可根據其對試樁和對基準樁的影響確定;

(3)堆載量大時,宜利用樁(可利用工程樁)作為堆載的支點;

(4)試驗反力裝置的最大抗拔或承重能力,應滿足試驗加載的要求。

當試樁的最大加載量超過錨樁的抗拔能力時,可采用錨樁壓重聯合反力裝置,在主梁和副梁上堆重或懸掛壹定重物,由錨樁和重物***同承受千斤頂加載反力,以滿足試驗荷載要求。還可采用其他形式的反力裝置,如適用於較小直徑試樁的地錨反力裝置。采用地錨反力裝置應註意基準樁、錨桿、試驗樁之間的間距應符合規範規定(表2-10);對巖面淺的嵌巖樁,可利用巖錨提供反力;對於靜壓樁工程,可利用靜力壓樁機的自重作為反力進行靜載試驗,但不能直接利用靜力壓樁機的加載裝置,而應架設合適的主梁,采用千斤頂加載,基準樁的設置應符合規範。

圖2-17 國內、外單樁抗壓靜力載荷試驗現場工作圖

表2-10 試樁、錨樁(或壓重平臺支墩邊)和基準樁之間的中心距離

註:1.D為試樁、錨樁或地錨的設計直徑或邊寬,取其較大者;2.如試樁或錨樁為擴底樁或多支盤樁時,試樁與錨樁的中心距不應小於2倍擴大端直徑;3.括號內數值可用於工程樁驗收檢測時,多排樁設計樁中心距離小於4D的情況;4.軟土場地壓重平臺堆載重量較大時,宜增加支墩邊與基準樁中心和試樁中心之間的距離、觀測基準樁的豎向位移。

沈降測量宜采用位移傳感器或大量程千分表,對於機械式大量程(50mm)千分表,全程示值誤差和回程誤差分別應不超過40 μm和8 μm,相當於滿量程測量誤差不大於0.1%FS,分辨力優於或等於0.01mm。

試驗過程中,樁頭部位往往承受較高的豎向荷載和偏心荷載,為保證不因樁頭破壞而終止試驗,壹般應對樁頭進行處理。其處理方法及解決方法是:

對預制方樁和預應力管樁,如果未進行截樁處理、樁頭質量正常且單樁設計承載力合理時,可不進行處理;對預應力管樁、尤其是進行了截樁處理的預應力管樁,可采用樁頭向下填芯處理,填芯高度壹般為1~2m,也可在填芯時放置鋼筋(籠),以增加樁頭強度;填芯用的混凝土宜按C25~C30配制。

圖2-18 樁帽結構示意圖

還可以制作鋼卡箍或用鋼筋混凝土樁帽,套在樁頭上進行保護。樁帽(圖2-18)制作使用的具體方法如下:

混凝土樁樁頭處理:應先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混凝土,露出主筋後,沖洗幹凈樁頭再澆註樁帽,並應符合下列規定:.

(1)樁帽頂面應水平、平整,樁帽中軸線與原樁身上部的中軸線嚴格對中,樁帽面積應大於或等於原樁身截面積,樁帽截面形狀可為圓形或方形;

(2)樁帽主筋應全部直通至樁帽混凝土保護層之下,如原樁身露出主筋長度不夠時,應通過焊接加長主筋;各主筋應在同壹高度上,樁帽主筋應與原樁身主筋按規定焊接;

(3)距樁頂1倍樁徑範圍內,宜用3~5mm厚的鋼板圍裹,或距樁頂1.5倍樁徑範圍內設置箍筋,間距不宜大於150mm。樁帽應設置水平鋼筋網片3~5層,間距80~150mm。以增加其整體強度;

(4)樁帽混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高1~2級,且不得低於C30。

單樁靜載荷試驗開始時間的規定:預制樁打入地基後,如為砂土,需7d後進行;如為粘性土,需視土的強度恢復情況而定,壹般不得少於15d;對於飽和軟粘性土,不得少於25d;灌註樁應在樁身混凝土達到設計強度後,才能進行。

四、單樁靜力載荷試驗過程及其成果

在所有試驗設備安裝完畢之後,應進行壹次全面檢查。先對試樁施加壹較小的荷載進行預壓,目的是消除整個量測系統和被檢樁本身由於安裝、樁頭處理等人為因素造成的間隙而引起的非樁身沈降;排除千斤頂和管路中之空氣;檢查管路接頭、閥門等是否漏液等。壹切正常後再卸載歸零,待千分表讀數穩定後記錄千分表初始讀數並做記錄,便可開始進行正式加載試驗。

樁的靜載試驗壹般采用維持荷載法。我國靜載試驗的傳統做法是采用慢速維持荷載法,但在工程樁驗收檢測中,也允許采用快速維持荷載法。1985年ISSMFE(International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering,國際土壤力學與基礎工程學會)根據世界各國的靜載試驗有關規定,在推薦的試驗方法中,建議快速維持荷載法加載為每小時壹級,穩定標準為0.1mm/20min。常用試驗記錄表格見表2-11。根據所進行的測試內容不同(抗壓、抗拉、水平載荷試驗),規範也對維持荷載法的具體方法作了相應規定。

下面介紹幾種常見的單樁抗壓靜載荷承載力試驗方法。

單樁抗壓靜載荷承載力試驗方法:

(1)慢速維持荷載法:具體做法是,按壹定要求將荷載分級加到試樁上,每級荷載維持不變直到樁頂下沈量達到某壹規定的相對穩定標準(每小時的沈降不超過0.1mm,並連續出現2次),然後繼續加下壹級荷載。當達到規定的終止試驗條件時,停止加荷,再分級卸荷直到零載,試驗周期3~7d。

表2-11 單樁抗壓靜載荷試驗記錄表

(2)快速維持荷載法:試驗加載不要求每級的下沈量達到相對穩定,而以等時間間隔、連續加載。終止加載條件為:出現可判定極限荷載的陡降段或樁頂產生不停下沈,無法繼續加載。

(3)等貫入速率法:試驗以保持樁頂等速貫入土中,連續加載,按荷載-下沈量曲線確定極限荷載。

(4)循環加載卸載試驗法:有的在慢速維持荷載中,在部分荷載區間進行加載卸載循環,有的在每壹級荷載達到穩定後,重復加載卸載循環;也有以快速維持荷載法為基礎對每壹級荷載進行重復加載卸載循環。

1.慢速維持荷載法

按下列規定進行加載卸載和豎向變形觀測:

(1)加載分級:加載應該分級進行,采用逐級等量加載。分級荷載量宜為最大加載量或預估極限承載力的1/10,其中第壹級可取分級荷載的2倍。修訂後的《建築地基基礎設計規範》(GB 50007—2002)規定加載分級不應小於8級。分級荷載宜為預估極限承載力的1/8~1/10;《建築樁基技術規範》(JGJ 94—94)規定,分級荷載為預估極限承載力的1/10~1/15。顯然,不同規範、不同行業標準對分級荷載的取值規定是不同的。

其他的特殊規定和要求:①樁底支承在堅硬巖(土)層上,樁的沈降量很小時,最大加載量不應小於設計荷載的2倍。②濕陷性黃土地區單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗的加載有著特殊要求:

在進行單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗加荷前,應確認該地基是否充分浸水。要求加載前和加載至單樁豎向承載力的預估值後,向試坑內晝夜浸水,以使樁身周圍和樁底端持力層內的土均達到飽和狀態。否則,單樁豎向靜載荷試驗測得的承載力偏大,且不安全。

(2)變形觀測:每級加載後,間隔5min、10min、15min各測讀壹次,以後每隔15min測讀壹次,累計1h後每隔30min測讀壹次,並記錄樁身外露部分裂縫開裂情況。

(3)卸載觀測:每級卸載值為加載值的2倍。卸載時,每級荷載維持1h,按第15min、30min、60min測讀樁頂沈降量後,即可卸下壹級荷載;卸載至零後,應測讀樁頂殘余沈降量,維持時間為3h,測讀時間為第15min、30min,以後每隔30min測讀壹次。

(4)變形相對穩定標準:連續2h每小時內的變形值都不超過0.1mm,認為已達到相對穩定,可加下壹級荷載。

(5)終止加載條件:當出現下列情況之壹時,即可終止加載:①當荷載—沈降(Q—S)曲線上有可判定極限承載力的陡降段,且樁頂總沈降量超過40mm;②用快速法時,在某級荷載作用下,樁頂沈降量大於前壹級荷載作用下沈降量的5倍;③用慢速法時,在某級荷載作用下,樁頂沈降量大於前壹級荷載作用下沈降量的2倍(即:ΔSn+1/ΔSn≥2;ΔSn為第n級荷載的沈降增量;ΔSn+1為第n+1級荷載的沈降增量)且經24h尚未達到穩定;④已達到反力裝置的最大加載量;⑤已達到設計要求的最大加載量;⑥當荷載—沈降曲線呈緩變型時,可加載至樁頂總沈降量60~80mm,特殊情況下可根據具體要求加載至樁頂累計沈降量超過80mm。非嵌巖的長(超長)樁和大直徑(擴底)樁的Q—S曲線,壹般呈緩變型。由於非嵌巖的長(超長)樁的長細比大、樁身較柔,彈性壓縮量大,樁頂沈降較大時,樁端位移還很小;而大直徑(擴底)樁雖樁端位移較大,但尚不足以使端阻力充分發揮,在樁頂沈降達到40mm時,樁端阻力壹般不能充分發揮。國際上普遍認為:當沈降量達到樁徑的10%時,才可能達到破壞荷載;⑦當工程樁作錨樁時,錨樁上拔量已達到允許值;⑧ 樁頂荷載為樁受拉鋼筋總極限承載力的0.9倍時。

2.快速維持荷載法

按下列規定進行觀測:

(1)每級荷載施加後,按第5min、15min、30min測讀樁頂沈降量,以後每隔15min測讀壹次;

(2)試樁沈降相對穩定標準:加載時每級荷載維持時間不少於1h,最後以15min時間間隔的樁頂沈降增量小於相鄰15min時間間隔的樁頂沈降增量;

(3)當樁頂沈降速率達到相對穩定標準時,再施加下壹級荷載;

(4)卸載時,每級荷載維持15min,在第5min、15min測讀樁頂沈降量後,即可卸下壹級荷載;卸載至零後,應測讀樁頂殘余沈降量,測讀時間為第5min、10min、15min、30min,以後每隔30min測讀壹次,總維持時間為2h。

五、單樁豎向極限承載力確定方法

(1)作荷載—沈降(Q—S)曲線、S—lgt曲線和其他輔助分析所需的曲線;

(2)當陡降段明顯時,取相應於陡降段起點的荷載值為單樁豎向極限承載力;

(3)如果在某級荷載作用下,樁頂沈降量大於前壹級荷載作用下沈降量的2倍,且經24h尚未達到穩定標準,單樁豎向抗壓極限承載力值取前壹級荷載值;

(4)Q—S曲線呈緩變型時,取樁頂總沈降量S=40mm所對應的荷載值為單樁豎向極限承載力,當樁長大於40m時,宜考慮樁身的彈性壓縮。根據沈降量確定極限承載力的基本原則是,盡可能挖掘樁的極限承載力而又保證有足夠的安全儲備。對直徑D大於或等於800mm的樁,可取Q—S曲線上S=0.05 D對應的荷載值;

(5)單樁豎向抗壓極限承載力,取S—lgt曲線尾部出現明顯向下彎曲的前壹級荷載值;

(6)如果因為已達加載反力裝置或設計要求的最大加載量,或錨樁上拔量已超出允許值而終止加載時,若樁的總沈降量不大,樁的豎向抗壓極限承載力取值為不小於實際最大試驗荷載值;

(7)參加統計的試樁,當滿足其極差不超過平均值的30%時,可取其平均值作為單樁豎向極限承載力。極差超過平均值的30%時,宜增加試樁數量並分析離差過大的原因,並結合工程具體情況,確定極限承載力(對樁數為3根及3根以下的柱下樁臺,取最小值);

(8)以外推法求樁的豎向抗壓極限承載力:在許多情況下,樁的靜載試驗加載往往達不到極限荷載而終止試驗;對工程樁的試驗也不允許將樁壓至極限破壞狀態,這給判定樁的極限承載力造成壹定困難。根據研究和大量經驗對比,已經建立了壹些擬合數學模型和應用實測Q—S曲線的作圖方法,用來推測終止試驗後的Q—S曲線,並確定樁的極限承載力。

1.作圖法

在Q—S曲線段上,選取曲率變化較大的壹段曲線,在該曲線段兩側取兩點(如圖2-19中M1,M6),把這2點對應的樁頂沈降等分成若幹相等的沈降量ΔS(壹般不少於四等分),過各等分點作Q軸平行線與Q— S曲線相交得點M2、M3、M4……,過上述各交點作S軸的平行線與Q軸相交,得P1、P2、P3、P4……,過上述各點作與Q軸成45 度的斜線P1A、P2B、P3C、P4D……,P1A 與 M2P2的上延長線交於A點、P2B與M3P3的上延長線交於B點、P3C與M4P4的上延長線交於C點……,作壹條過上述各點的直線AG,上述各點大致落在壹條直線上,該直線與Q軸的交點F對應的Q值,即為單樁豎向抗壓極限承載值Qu,如圖2-19所示。

圖2-19 作圖法求單樁豎向抗壓極限承載值Qu

2.雙曲線法

雙曲線法又稱斜率倒數法。假設樁的靜載試驗Q—S曲線為壹雙曲線,其方程可寫成:

土體原位測試與工程勘察

式中:M,C為待定參數。其確定方法是:在Q—S曲線的已知段選取兩個點(Q1,S1),(Q2,S2),按式(2-32)、式(2-33)求得待定參數M,C為:

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

3.最小二乘法

用最小二乘法對實測Q—S數據進行擬合,則有:

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

式中:Si為樁測點處樁身沈降量(mm);Qi為測點處的樁身軸力(kPa)。

在數學意義上,樁的極限承載力值Qf為:

土體原位測試與工程勘察

工程中,樁的極限承載力值Qu為:

土體原位測試與工程勘察

也可取沈降量等於40mm所對應的荷載做為樁的極限承載力值:

土體原位測試與工程勘察

4.指數方乘法

假設Q—S曲線為指數曲線時,則有如下的方程式:Q=Qu(1-e-αs),經數學變換後得:

土體原位測試與工程勘察

式中:Q為樁所受軸向靜荷載(kPa);Qu同上;α為擬合系數,取值詳見國家標準 GB/T19496-2004《鉆心檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》。

圖2-20 用指數方乘法求樁的極限承載力值

S-lg(1-Q/Qu)為壹直線,根據Qu可能的大概範圍,可假設若幹個Qu,再根據靜載試驗結果(Qi,Si),計算出lg(1-Q/Qu),用S-lg(1 Q/Qu)法可以繪出若幹根指數曲線。若Qu小於真實值時,曲線向上彎曲;若Qu大於真實值時,曲線向下彎曲。在上彎與下彎曲線之間必可得壹根近似直線,對應於該近似直線的Qu,即為樁的極限荷載(圖2-20)。

六、單樁豎向抗壓承載力特征值Ra的確定

無論加載速率的快慢,應按參加統計的試樁數取試驗值的平均值,並要求其極差不得超過平均值的30%。取此平均值的壹半作為單樁豎向抗壓承載力特征值Ra。

《建築地基基礎設計規範》(GB 50007—2002)規定,單樁豎向抗壓承載力特征值Ra為單樁豎向抗壓極限承載力統計值的1/2(即:單樁豎向抗壓極限承載力統計值除以安全系數2)。

七、多年凍土地基單樁豎向靜載荷試驗

多年凍土中試樁施工後,應待凍土地溫恢復正常後再進行載荷試驗。試驗樁宜經過壹個冬期後再進行試驗。試樁時間宜選在夏末、冬初,地溫出現最高值的壹段時間內進行。

單樁靜載荷試驗視試驗條件和試驗要求不同,可選用:慢速維持荷載法或快速維持荷載法進行試驗:

A.采用慢速維持荷載法時,應符合下列要求:

加載級數不應少於6級,第壹級荷載應為預估極限荷載的1/4倍,以後各級荷載可為極限荷載的0.15倍,累計試驗荷載不得小於設計荷載的2倍;

在某級荷載作用下,樁在最後24h內的下沈量不大於0.5mm時,應視為下沈已穩定,方可施加下壹級荷載;在某級荷載作用下,連續10d達不到穩定時,應視為樁-地基系統已遭破壞,可終止加載;

試驗的測讀時間,應符合下列規定:

a)沈降:加載前讀壹次,加載後讀壹次,此後每2h讀壹次。在高載下,當樁下沈加快時,觀測次數應增加,縮短間隔時間;

b)地溫:每24h觀測壹次。

卸載時的每級荷載值為加載值的兩倍。卸載後應立即測讀樁的變位,此後每2h測讀壹次,每級荷載的延續時間為12h,卸載期間應照常觀測地溫。

B.采用快速維持荷載法時,應符合下列要求:

快速加荷時每級荷載的間隔時間,應視樁周凍土類型和凍土條件確定,壹般不得小於24h,且每級荷載的間隔時間應相等;

加載的級數壹般不得少於6~7級,荷載級差可采用預估極限荷載的0.15倍。當樁在某級荷載作用下產生迅速下沈時,或樁頭總下沈量超過40mm時,即可終止試驗;

快速加載時,樁頂下沈和地溫的觀測要求,應與上述慢速加載時相同。

C.多年凍土地基單樁豎向極限承載力的確定,應符合下列規定:

慢速加載時,破壞荷載的前壹級荷載,即為樁的極限荷載;

快速加載時,找出每級荷載下樁的穩定下沈速度(即穩定蠕變速率),並繪制樁的流變曲線圖(圖2-21),曲線延長線與橫坐標的交點F應作為樁的極限長期承載力。

圖2-21 樁的流變曲線示意圖

多年凍土地基單樁豎向靜載荷試驗設計值的取值,應符合下列規定:

慢速加載時,應按參加統計的試樁數,取試驗值的平均值,並要求其極差不得超過平均值的30%,取此平均值的壹半作為單樁承載力的設計值。

快速加載時,應按參加統計的試樁數取試驗值的平均值,並要求其極差不得超過平均值的30%,取此平均值的壹半作為單樁承載力的設計值。

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