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1、1,岩土工程原位测试技术,第6章基桩静载荷试验,2,第6章内 容,6.1基桩竖向抗压静载试验 6.2基桩竖向抗拔静载试验 6.3基桩横向静载试验,3,6.1 基桩竖向抗压静载试验,6.1.1 试验设备和方法 6.1.2 基本测试原理 6.1.3 资料分析,4,6.1.1 设备与试验方法,设备与试验方法与地基静载试验基本相同，不同之处在于： 1）荷载的量级通常较大，设备安装的要求较高。 2）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。 3）依据的规范不同，试验过程与控制标准有一些差异。 4）影响因素较多，分析过程较复杂。,为了保证测试数据的准确性，试桩、锚桩（或堆载平台支墩的
2、内边缘）和基准桩之间应满足一定的间距要求。,5,试桩、锚桩和基准桩的平面布置,6,试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离,7,8,9,10,11,12,1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界面破坏三种。,6.1.2 基本测试原理,桩材破坏 桩周土（界面）破坏,13,14,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
3、。,15,2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。 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6-9），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。
4、如果外荷载继续增加，桩土体系便进入破坏状态。,16,17,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，而摩阻力又先于端阻力发挥。 3阻抗的分布与发挥特性（略）,18,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。 1确定单桩极限承载力 （1）摩擦桩的极限承载力 1）根据P-s曲线或s-logP曲线的显著陡降特征确定 极限荷载可取为P-s曲线陡降起始点的荷载；或
5、取P-s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，荷载不再增加而桩顶位移持续发展；或取为最大荷载（即破坏荷载）。,6.1.3 资料分析,19,2）根据桩顶下沉随时间发展的规律确定,图6-13 P-s曲线上的几个特征点,（2）确定摩擦端承桩的极限承载力 1）根据曲线出现显著转折来确定,20,2）根据曲线下沉增量与荷载增量的比值确定 3）根据桩顶总下沉量确定 太沙基（Terzaghi）指出：“除非桩的下沉量至少等于10%的桩径，否则达不到破坏荷载”。此后，不少国家的规范和研究者等都规定或建议以桩顶下沉量等于10%桩径时的对应的桩顶荷载为极限荷载。 沈保汉建议对直径为0.30.5m的钻
6、孔灌注桩，也可采用桩顶下沉量等于10%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7%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等于10%和25%桩径时的荷载为极限荷载。 4）外推法,21,（3）端承桩的极限承载力 端承桩的极限承载力通常取决于桩身的材料强度。在静载试验时，桩身材料破坏时的变形发展很快，表现在P-s曲线上将出现明显的陡降段。所以此类桩的极限承载力的确定方法与摩擦桩相同。 2桩侧摩阻力和桩端阻力的分配 最好的途径是在桩身中设置应力测试元件，通过试验过程中对桩身中应力的测量，可以推求桩身轴向力和桩侧摩阻力沿桩身的分布规律，也
7、可以确定桩端阻力随荷载变化的规律。另外一个办法是在桩底埋设压力盒，测试桩端的压应力，进一步可推求桩端的总阻力和桩侧的总摩阻力。关于这些内容请阅读相关文献。下面介绍桩身中未埋测试元件时常用的切线法和s-logP法。,22,（1）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。具体做法如下： 从原点引一直线OA平行于过极限荷载点的切线AD，再画曲线AB平行于极限荷载点以下的试桩曲线AB。OAB曲线左部为桩端阻力，OAB曲线与OAB曲线之间为桩侧摩阻力（图6-15）。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。但此
8、法实测依据少，作切线有不小的任意性。,23,24,（2）s-logP法 基本前提：达到极限荷载时，桩侧摩阻力已充分发挥，极限荷载以后，桩侧摩阻力不再增加而成定值。具体做法如下： 1）将s-logP曲线末段的直线段（该直线段的起点为极限荷载）延长，与横坐标相交，相应于所得截距的荷载值为总的桩侧极限摩阻力Qsu，剩余部分为桩端极限阻力QPu（图6-16）。沈保汉对45根埋有测试元件的钻孔灌注桩的试验结果的分析表明，桩侧极限摩阻力的图解划分值与实测值的均方差为5.14%。 2）在s-1ogP曲线上，过曲线的任意点（该点的横坐标值为相应的桩顶荷载值），作平行于曲线末段直线段的直线，此直线与横坐标相交，相应于所得截距的荷载值为该荷载时的桩侧摩阻力，剩余部分为桩端阻力（图6-16）。,25,26,本章其余内容自学。,