静载试验讲义1.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流静载试验讲义1.精品文档.4.静 载 试 验4.1 概述1. 载荷试验是目前获得承载力特征值或标准值的最直观、最可靠的试验方法。载荷试验主要分为单桩载荷试验、复合地基载荷试验及天然地基载荷试验。单桩载荷试验又分为单桩竖向抗压载荷试验、单桩竖向抗拔及单桩水平载荷试验三种，复合地基载荷试验又分为单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验二种。在工程实践中，以承受竖向荷载为主的桩及复合地基居多。本文仅介绍单桩载荷试验和复合地基载荷试验。2.单桩载荷试验不仅可以确定桩的承载力，而且通过埋设各种测试元件可以获得荷载传递、桩测阻力、桩端阻力等诸多资料，但

2、由于试验费用、工期、设备等原因，往往只能对部分工程的少量桩进行试验。3.目前涉及到载荷试验的规范比较多，方法大体相同，某些细节略有差异。本章内容主要以建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2003)和建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）为主。4.2 单桩竖向抗压静载试验4.2.1试验目的单桩竖向抗压静载试验主要用于确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试测定桩侧、桩端阻力、验证高应变法及其它检测方法的单桩竖向抗压承载力检测结果。a 为设计提供依据b 为工程验收提供依据c 验证检测d 其他目的4.2.1.1 为设计提供依据当设计有要求或满足

3、下列条件之一时，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：设计等级为甲级、乙级的桩基；地质条件复杂、桩施工质量可靠性低的桩基；本地区采用的新桩型或新工艺。一般做法是：在工程桩正式施工前，在地质条件具有代表性的区域，先施工几根单桩进行静载试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性。需要时，也可在桩身埋设测量桩身应力、应变、位移、桩底反力的传感器或位移杆，测定桩分层侧阻力和端阻力。建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003） 规定：为设计提供依据的静载试验应加载至破坏，即试验应进行到能判定单桩极限承载力为止。对于以桩身强度控制承载力的端承型桩，可按设计要求的加载量进行试验。检测数量在

4、同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。4.2.1.2 为工程验收提供依据目前，绝大多数静载试验是为工程验收提供依据，可按设计要求确定最大加载量，不进行破坏试验，一般要求最大加载量为单桩承载力特征值的2.0倍以上。在实际工程中，建议最大加载量大于单桩承力特征值的2.0倍，以保证足够的安全储备。4.2.1.3 验证检测针对其他检测结果，如钻芯法或声波透射法检测发现桩身质量有问题，或对高应变承载力试验结果有疑问，需要采用静载试验进行验证检测，判定桩的竖向抗压承载力是否满足设计要求。有关验证试验在建筑基桩检测技术规范各章节中有比较明确的规定。4.2.

5、1.4 其他目的有些静载试验是为了搜集科研资料、编制规范、开拓新的桩型和施工工艺、进行静动对比等而进行的。4.2.2 试验方法单桩竖向抗压静载试验方法分为慢速维持荷载法和快速维持荷载法。一般情况下采用慢速维持荷载法，比如为设计提供依据的静载试验、施工后的工程验收等。当有成熟的地区经验时，对施工后的工程验收为了缩短试验周期，有时也可采用快速维持荷载法。快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少为1小时，是否延长维持荷载时间应根据桩顶沉降收敛情况而定。在国内外，尚有循环加载法、等变形速率法、终级荷载长时间维持法等试验方法。4.2.3 单桩极限承载力和破坏模式单桩极限承载力由二个因素决定：一是基桩本身的材

6、料强度，二是地基土对桩的支承能力。通常情况，第二个因素是决定单桩极限承载力的主要因素。所以当桩顶下沉量达到人们规定的条件（如破坏状态前）或某一数值时，认为桩侧阻和端阻已充分发挥，这时的外荷载称为单桩极限承载力。单桩静载试验Q-S曲线宏观反映了桩的受力状态、破坏模式，下面介绍工程实践中常见的几种Q-S曲线，见图4.2-1所示。图4.2-1 单桩静荷载试验的QS曲线1当桩尖支承在基岩上，而桩周土较差，侧阻占的比例较小，桩在竖向荷载作用下，可能引起纵向弯曲，破坏为桩本身强度破坏。当出现桩身破坏时，Q-S曲线有明显的拐点，如图4.2-1(1)所示。2桩穿过较软弱土层，桩尖进入较硬土层，如密实砂层的小直

7、径桩（d800mm），或有较好持力层，其桩端阻力占总承载力比例较大，这种桩做静载荷试桩时，每级荷载沉降都能稳定，Q-S曲线属缓变型，第二拐点不明显。见图4.2-1 (3)(4)，一般按桩顶沉降量确定极限承载力。4桩底有较厚沉渣或虚土，桩端阻力很小，Q-S曲线属陡降型，极限承载力明确。当沉渣或虚土较少，竖向荷载到达一定值时，桩尖土被压密，承载力提高，Q-S曲线成台阶型，如图4.2-1(5)，这种类型桩，一般按沉降量控制承载力。4.2.4 加载装置加载反力装置一般分为锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置四种，可根据现场条件选择。加载反力装置主要由主梁、次梁、锚梁、

8、千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷重测量装置，基准装置、百分表或位移传感器等位移测量装置组成。试验加载装置一般使用一台或多台油压千斤顶并联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。不论采用哪种加载反力装置，均应符合下列规定：加载反力装置一般分为锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置四种，可根据现场条件选择。加载反力装置主要由主梁、次梁、锚梁、千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷重测量装置，基准装置、百分表或位移传感器等位移测量装置组成。试验加载装置一般使用一台或多台油压千斤顶并

9、联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。不论采用哪种加载反力装置，均应符合下列规定：1、加载装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍；2、应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算；3、应对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、桩的接头）进行验算；采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不应少于4根，并应监测锚桩上拔量；4、压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上；5、压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍，有条件时宜利用工程桩作为堆载支点。4.2.4.1 锚桩横梁反力装置锚桩横梁反力装置（见图4.2-2）俗称锚桩法，是大直径灌注桩静

10、载试验最常用的加载反力系统，由锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）等组成。当要求加载值较大时，有时需要6根甚至更多的锚桩。具体锚桩数量要通过验算各锚桩的抗拔力来确定。锚桩采用方式可根据现场布桩情况而定，为了节省费用，尽量采用工程桩作为锚桩，图4.2-3提供了几种锚桩布置示意图。图4.2-4为天津某工地的静载装置，试验桩及锚桩均为工程桩，桩径1.5米，桩长60米，单桩承载力特征值设计为6000kN。采用4根工程桩作为锚桩，试验最大荷载为12000kN。 静载荷仪 锚 桩 油压传感器 泵控制器 高压油泵 钢筋 基准梁 钢垫板 承压板 静载荷仪 锚担 位移传感器 锚 桩 钢垫板 导线 钢筋 图4.

11、2-2 锚桩横梁反力装置及仪器测试示意图图4.2-4工程实例4.2.4.2 压重平台反力装置压重平台反力装置，俗称堆载法，由重物、工字钢（次梁）等构成，见图4.2-5。常用的堆重重物为沙包、钢筋混凝土构件、砖和钢（铁）块，少数用水箱等。压重试验开始前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。建筑基桩检测技术规范要求压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.25倍，若压重平台支墩施加于地基土的压应力大于地基土承载力，将会造成地基土破坏或明显下沉，导致堆载平台倾斜甚至坍塌，发生危险（当压重在试验前一次加足可能会造成支墩下地基土破坏时，少部分压重可在试验过程中加上。这样做存在安全隐患，如果

12、在较高荷载下桩身脆性破坏，全部压重作用于支墩下的地基土，使地基土破坏，极有可能造成整个压重平台坍塌）。配重 副梁 百分表（位移传感器） 载荷板 基准梁 图4.2-5 压重平台反力装置示意图 4.2.4.3 锚桩压重联合反力装置当试桩的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在主梁和次梁上堆重或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力，以满足试验荷载要求。采用锚桩压重联合反力装置应注意两个问题：一是当各锚桩的抗拔力不一样时，重物应相对集中在抗拔力较小的锚桩附近；二是重物和锚桩反力的同步性问题，拉杆应予留足够的空隙，保证试验前期锚桩暂不受力，先用重物作为试验荷载，试验后期联合反力装置共同起作用。

13、4.2.4.4 地锚反力装置除上述三种主要反力装置外，还有其他形式，例如地锚反力装置，如图4.2-6所示，适用于较小桩的静载试验，一般试验最大荷载不宜超过300kN。采用地锚反力装置应注意基准桩、地锚锚杆、试验桩之间的间距应符合规范的规定；对岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力。图4.2-6 伞形地锚装置示意图4.2.5 荷载测量装置荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定，或采用并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。传感器的测量误差不应大于1%，压力表精度应优于或等于0.4级。试验用压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。目前

14、市场上用于静载试验的油压表的量程主要有25MPa、40 MPa、60 MPa、100 MPa，应根据千斤顶的配置和最大试验荷载要求，合理选择油压表。最大试验荷载对应的油压不宜小于压力表量程的1/4，避免“大称砣轻物”；同时，为了延长压力表使用寿命，最大试验荷载对应的油压不宜大于压力表量程的2/3。近几年来，许多单位采用自动化静载试验设备进行试验，采用荷重传感器测量荷重或采用压力传感器测定油压，实现加卸荷与稳压自动化控制，不仅减轻检测人员的工作强度，而且测试数据准确可靠。关于自动化静载试验设备的量值溯源，不仅应对压力传感器进行校准，而且还应对千斤顶进行校准，或者对压力传感器和千斤顶整个测力系统进

15、行校准。4.2.6 沉降测量装置4.2.6.1 基准桩试桩、锚桩或压重平台支墩边和基准桩之间的中心距应符合表4-1的规定。表4-1 试桩、锚桩（或压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离。表4-1是国家行业标准建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）的规定要求。国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）要求试桩、锚桩（压重平台支墩边）和基准桩之间的中心距离大于4倍试桩和锚桩的设计直径，且大于2.0m。1985年，国际土力学与基础工程协会（ISSMFE）根据世界各国对有关静载试验的规定，提出了静载试验的建议方法并提出：试桩中心到锚桩（或压重平台支墩边）和到基准桩各自间的距离应分

16、别“不小于2.5m或3D”，小直径桩按3D控制，大直径桩按2.5m控制，这和我国现行规范规定的“大于等于4D且不小于2.0m”相比更容易满足。高层建筑物下的大直径桩试验荷载大，桩间净距小，（规定最小中心距为3D），往往受设备能力制约，采用锚桩法检测时，三者间的距离有时很难满足“大于等于4D“的要求，加长基准梁又难避免产生显著的气候环境影响。考虑到现场验收试验中的困难，且加载过程中，锚桩上拔对基准桩、试桩的影响一般小于压重平台对它们的影响，因此，建筑基桩检测技术规范对部分间距的规定放宽为“不小于3D”，具体见表4-1。 基准桩打入深度不应小于1.0米。表4-1 试桩、锚桩（或压重平台支墩边）和基

17、准桩之间的中心距离 4.2.6.2 基准梁宜采用工字梁作基准梁，高跨比不宜小于1/40，尤其是大吨位静载试验，试验影响范围较大，要求采用较长和刚度较大的基准梁，有时由于运输和型钢尺寸的限制，需要在现场将两根钢梁组合或焊接成一根基准梁，如果组合或焊接质量不好，会影响基准梁的稳定性，必要时可将两根基准梁连接或者焊接成网架结构，以提高其稳定性。另外，基准梁越长，越容易受外界因素的影响，有时这种影响较难采取有效措施来预防。基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。在满足规范规定的条件下，基准梁不宜过长，并应采取有效遮挡措施，以减少温度变化和刮风下雨、振动

18、及其他外界因素的影响，尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。一般情况下，温度对沉降的影响约为12mm。实际试验中应避免一些违反规范要求的做法，如简单地将基准梁放置在地面上，或不打基准桩而架设在砂袋上；基准桩打的不深不稳；基准梁长度不符合规范要求；基准梁的刚度不够产生较大的挠曲变形；未采取有效措施防止外界因素对基准梁的影响等。4.2.6.3 百分表和位移传感器沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，并应符合下列规定：1.测量误差不大于0.1%FS，分辨率优于或等于0.01mm（常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm,量程越大，周期检定合格率越低，但沉降测量使用的百分表量程过小，可

19、能造成频繁调表，影响测量精度）。2. 直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安装4个百分表或位移传感器，直径或边宽小于或等于500mm的桩可对称安置2个百分表或位移传感器。3. 沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置（最好不小于0.5倍桩径），测点应牢固地固定于桩身。不得在承压板上或千斤顶上设置沉降测点，避免因承压板变形导致沉降观测数据失实。4.2.7 桩头处理1.桩帽顶面应水平、平整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积大于或等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形。2.桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋

20、应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接。3.距桩顶1倍桩径范围内，宜用35mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置钢筋网片35层，间距80150mm。4.桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不得低于C30。图4.2-7是几种桩帽设计图，可供参考。对检验性试验的工程桩的桩头处理，经常以薄钢板圆筒作成加强箍与桩顶混凝土浇成一体，用高标号沙浆将桩顶抹平。试桩桩顶标高最好由检测单位根据自己的试验设备来确定，特别是对大吨位静载试验更有必要。为便于沉降测量仪表安装，试桩顶部宜高出试坑地面；为使试验桩受力条件与设计条件相同，试坑地面宜与承台

21、底标高一致。图4.2-7 静载试验桩桩帽设计示意图（单位：mm）4.2.8 试验方法 4.2.8.1 系统检查 4.2.8.2 试验加、卸载 4.2.8.3 沉降观测 4.2.8.4 终止加载4.2.8.1 系统检查在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次系统检查。方法是对试桩施加一较小的荷载进行预压，其目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏油等。如一切正常，卸载至零，待百分表或位移传感器显示的读数稳定后，记录初始读数，即可开始进行正式加载。4.2.8.2 试验加、卸载方法1.加载应分级进行

22、，采用逐级等量加载。分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。在工业与民用建筑地基基础设计规范（TJ7-74）中规定分级荷载为单桩允许承载力的1/10，相当于极限承载力的1/20。工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程（JGJ4-80）规定分级荷载为预估极限承载力的1/101/15，建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）规定加载分级不应小于8级，分级荷载宜为预估极限承载力的1/81/10，建筑桩基技术规范（JGJ94-94）规定分级荷载为预估极限承载力的1/101/15。显然，不同规范包括其他行业标准对分级荷载的取值规定是不完全一样的。一般来说，

23、对工程桩的验收试验，分级荷载可取大一些，对于指导设计的试桩试验宜取小一些，对于科研性质的静载试验等，根据需要可以采用非等量加载，如将最后若干级荷载的分级荷载减半。2终止加载后开始卸载，卸载也应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。3. 加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。4.2.8.3 沉降观测慢速维持荷载法沉降观测步骤应符合以下规定：1.每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。2.试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（

24、从分级荷载施加后第30min 开始，按1.5h连续三次每30min 的沉降观测值计算）。3. 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。4.当试验达到终止加载条件时即开始卸载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少1h（每级施加后按第5、15、30min测读沉降量，以后每隔15min测读一次），是否延长维持荷载时间应根据桩顶收敛情况而定。4.2.8.4 终止加载条件当出现下列情况之一时，即可终

25、止加载：某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍（注：当桩顶沉降量能相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。）。某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。已达到设计要求的最大加载量。当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。当荷载-沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60-80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。由于地质条件的差异或成桩工艺的原因（如桩侧泥皮过厚等），锚桩的实际抗拔力可能会小于计算值，导致锚桩上拔量过大。公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-1

26、985）规定桥涵基桩兼作锚桩时，其上拔量不得大于15mm。建筑行业标准中未提出锚桩上拔量的允许值是多少，事实上，用作锚桩的工程桩，不得影响其用作为工程桩的使用功能，这是验算锚桩拔力和控制锚桩上拔量的前提条件，因此应考虑试验过程中锚桩的上拔荷载与上拔量处于弹性工作状态，显然，锚桩上拔量的允许值与其地质条件、桩长等因素密切相关。可按短桩5、长桩10来控制，对抗裂有要求的桩，应按抗裂要求验算锚桩的抗拔承载力。4.2.9 试验资料记录静载试验资料应准确记录。试验前应收集工程地质资料、设计资料、施工资料等，填写桩静载试验概况表（见表4-2），概况表包括三部分信息，一是有关拟建工程资料，二是试验设备资料，

27、三是受检桩试验前后表观情况及试验异常情况的记录。试验过程记录表可按表4-3记录，应及时记录百分表调表等情况，如果沉降量突然增大，荷载无法稳定，还应记录桩“破坏”时的残余油压值。压力表编号千斤顶编号及校准公式试验最大荷载（kN）设计桩长（m）桩径（）单桩承载力特征值（kN）持力层桩型混凝土设计强度等级工程桩总数建筑面积（）层数结构形式基桩施工单位监理单位勘察单位设计单位质量监督机构承建单位委托单位建设单位工程地点工程名称表4-2 桩静载试验概况表 表4-3 桩静载试验记录表 工程名称： 试验日期： 桩号： 试验序号：其他情况说明：4321试验异常情况试验后桩头观察情况试验前桩头观察情况工程桩号试

28、验序号百分表编号累计本表5表4表3表2表1备沉降（）读数（）时间间隔（min）读数时间荷载（kN）油压表读数（MPa）4.2.10 试验数据分析确定单桩竖向抗压承载力时，应整理荷载沉降汇总表（参考表4-4），绘制竖向荷载-沉降（Q-s）、沉降-时间对数（s-lgt）曲线，需要时还应绘制s-lgQ、 lgs-lgQ 等其他辅助分析所需曲线。 表4-4 桩静载试验结果汇总表 工程名称： 试验日期： 桩号： 试验序号：累计本级累计本级沉降（mm）历时（min）荷载（kN）序号4.2.10.1 单桩竖向抗压极限承载力的确定单桩竖向抗压极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定：1.根据沉降随荷载变化的特征

29、确定：对于陡降型Q-s 曲线，单桩竖向抗压极限承载力取其发生明显陡降的起始点所对应的荷载值。2.根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。3.如果在某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准，在这种情况下，单桩竖向抗压极限承载力取前一级荷载值。4.对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取s=0.05D对应的荷载值。桩身弹性压缩量可根据最大试验荷载时的桩身平均轴力、桩长L、横截面积A、桩身弹性模量E，按L/AE

30、来近似计算。桩身轴力一般按梯形分布考虑（桩端轴力应根据实践经验估计），对于摩擦桩，桩身轴力可按三角形分布计算（近似假设桩端轴力为零），对于端承桩，桩身轴力可按矩形分布计算（近似假设桩端轴力等于桩顶轴力）。对大直径桩，按Q-s曲线沉降量确定，直径大于等于800mm的桩极限承载力，取s=0.05D对应的荷载值。因为D800mm时定义为大直径桩，当D=800mm，0.05D=40mm，这样正好与中、小直径桩的沉降标准衔接。应该注意，世界各国按桩顶总沉降确定极限承载力的规定差别较大，这和各国安全系数的取值大小、特别是上部结构对桩基沉降的要求有关。因此当按桩顶沉降量确定极限承载力时，尚应考虑上部结构对桩

31、基沉降的具体要求。对于缓变型Q-s曲线，根据沉降量确定极限承载力，各国标准和国内不同规范规程有不同的规定，基本原则是尽可能挖掘桩的极限承载力而又保证有足够的安全储备。4.2.10.2 单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定根据建筑基桩检测技术规范（JQJ106-2003）有关规定，单桩竖向抗压极限承载力统计值按以下方法确定：1.参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。2.当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。3.对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。4.

32、2.10.3 单桩竖向抗压承载力特征值的确定单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。建筑地基基础设计规范规定的单桩竖向抗压承载力特征值是按单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2得到的。4.2.11 桩的侧阻和端阻测试分析*4.2.11.1 桩身内力测试基桩内力测试可采用电阻式应变计测量应变，弦式钢筋计测量力，沉降杆测量位移，也可采用滑动测微计。需要检测桩身某断面或桩底位移时，可在需要检测断面设置沉降杆。各元件选用时，应使其量程、灵敏度、测量误差均能满足试验要求，这些元件的使用、安装、埋设都有很严格的技术标准，试验时一定要认真对待。当在桩身

33、埋设电阻应变计或钢弦式传感器时，传感器宜放在两种不同性质土层的界面处，以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处（或以上）应设置一个测量断面作为传感器标定断面。最上面和最下面的传感器埋设断面分别距桩顶和桩底的距离不应小于1倍桩径。在同一断面处可对称设置24个传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。1. 电阻式应变计电阻式应变计是由电阻应变片组合而成，可按全桥或半桥方式制作，宜优先采用全桥方式。应变计的测量片和补偿片应选用同一规格同一批号的产品，按轴向、横向准确地粘贴在钢筋同一断面上。测点的连接应采用屏蔽电缆，导线的对地绝缘电阻值应在500MW以上。使用前应将整卷电缆除两端外全部浸入水中1h，

34、测量芯线与水的绝缘，电缆屏蔽线应与钢筋绝缘，测量和补偿所用连接电缆的长度和线径应相同。电阻应变片及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施，正式试验前，电阻应变片及电缆的系统绝缘电阻不应低于200MW。电阻应变片主要是用来测量桩身的应变，它的工作部分是粘贴在极薄的绝缘材料上的金属丝。在轴向荷载作用下，桩身发生变形，粘贴在桩上应变片的电阻也随之发生变化，通过测量应变片电阻的变化就可得到桩身的应变，进而得到桩身应力的变化情况。电阻应变测量所用的电阻式应变仪宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等于1em，并有存储和打印功能。2. 混凝土预制桩和灌注桩中电阻应变计的制作方法对混凝土预制桩和灌注桩

35、中电阻应变计的制作和埋设可视具体情况采用以下三种方法之一。（1）在6001000mm长的钢筋上，轴向、横向粘贴四个（两个）应变片组成全桥（半桥），经防水绝缘处理后，到材料试验机上进行应力应变关系标定。标定时的最大拉力宜控制在钢筋抗拉强度设计值的60以内，经三次重复标定，应力应变曲线的线性、滞后和重复性满足要求后，方可采用。应变计应在浇注混凝土前按指定位置焊接和绑扎（泥浆护壁灌注桩应焊接）在主筋上，并满足规范对钢筋锚固长度的要求。固定后带应变片的钢筋不得弯曲变形或有附加应力产生。（2）直接将电阻应变片粘贴在桩身指定断面的主筋上，其制作方法及要求与上面相同。（3）将应变砖或埋入式混凝土应变测量传感

36、器按产品使用要求预埋在预制桩的桩身指定位置。3. 弦式钢筋计弦式钢筋计应按主筋直径大小选择，带有接长杆弦式钢筋计可直接焊接在桩身的主筋上（不宜采用螺纹连接），并代替这一段钢筋的工作。仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的1.2倍。使用前应对钢筋计逐个标定，得出压力（推力）与频率之间的关系。弦式钢筋计通过与之匹配的频率仪进行测量，频率仪的分辨力优于或等于1Hz。4.2.11.2 桩身内力测试数据分析在各级荷载作用下进行桩顶沉降测读的同时，对桩身内力进行测试记录。测试数据整理应符合下列规定：1. 采用电阻应变计测量时，按下列公式对实测应变值进行导线电阻修正，采用半桥测量时： （4-1） 采

37、用全桥测量时： （4-2） 式中 修正后的应变值； 修正前的应变值； 导线电阻（W）； 应变计电阻（W）。2. 采用弦式钢筋计测量时，将钢筋计实测频率通过率定系数换算成实测钢筋应力，由式4-3计算钢筋的应变。 （4-3） 式中 桩身第断面处的钢筋应力（kPa）； 钢筋的弹性模量（kPa）； 桩身第断面处的钢筋应变。3. 在数据整理过程中，应将零漂大、变化无规律的测点删除，求出同一断面有效测点的应变平均值。由于混凝土与钢筋笼是紧密地浇注在一起，他们同步变形，位移是连续的，因此钢筋的应变即为桩身混凝土的应变，可按下式计算该断面处桩身轴力： （4-4） 式中 Qi桩身第断面处轴力（kN）； 第断面处

38、应变平均值； Ai第断面处桩身截面面积（m2）； Ei第断面处桩身材料弹性模量（kPa），当桩身断面、配筋一致时，宜按标定断面处的应力与应变的比值确定。4. 按每级试验荷载下桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。再由桩顶极限荷载下对应的各断面轴力值计算桩侧土的分层极限摩阻力和极限端阻力： （4-5） （4-6） 式中 qsi桩第断面与第+1断面间侧摩阻力（kPa）； qp桩的端阻力（kPa）； i桩检测断面序号，自桩顶以下从小到大排列； u桩身周长（m）； li第断面与第+1断面之间的桩段长（m）； Qn桩端的轴力（kN）； A0桩端面积（m2）。4.2.11.3 滑动测微计测量桩

39、身应变20世纪80年代初，瑞士联邦苏黎世科技大学K.Kovari教授等提出了线法监测原理，可以连续监测相邻两点间的信息，如应变。滑动测微计主要由探头内含电感位移计和温度传感器，电缆，用于数据采集、处理、存储的控制器组成，探头的基准长度为1000mm，量程为10mm，灵敏度为0.001，精度为0.003。与滑动测微计配套的是PVC专用测管，需在成桩前预埋，孔底密封，孔口加保护盖。PVC专用测管每间距10001mm设置一个测环，测量时通过操作杆将探头卡在两个相邻测环上，即可测量相邻两点测环之间的应变，如图4.2-8。图4.2-8滑动位移传感器测试示意图 图4.2-9 位移杆桩身变形测试1. 荷载；

40、2. 百分表；3. 空心钢管桩或空心箱形钢柱；4. 测杆1；5. 测杆2；6. 测杆34.2.11.4 沉降杆测量桩身（端）位移桩身（端）位移测量可通过沉降杆进行，沉降杆宜采用内、外管形式，如图4.2-9所示。外管固定在桩身，内管（测杆）顶端高出外管100200mm，下端固定在需测试断面，这样即可用百分表量测测杆趾部相对于顶端的下沉量。内管内可设置多个测杆，同时测量桩身不同截面处下沉量，这种方法是美国材料与试验学会（ASTM）所推荐的。实测下沉量经计算求得应变与荷载。桩身内埋测试元件，国内用得较多的是电阻式应变计和弦式钢筋计，用优质多芯电缆线引出，当防潮绝缘处理好时，元件的完好率可达95以上，

41、弦丝频率式对环境适应性更强些。 4.3 单桩竖向抗拔静载试验 4.3.1 试验目的 单桩竖向抗拔静载试验主要用于确定单桩竖向抗拔极限承载力；判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；当埋设有桩身应力、应变测量传感器时，或桩端埋设有位移测量杆时，可直接测量桩侧抗拔摩阻力，或桩端上拔量。 单桩竖向抗拔静载试验一般按设计要求确定最大加载量，为设计提供依据的试桩应加载至桩侧土破坏或桩身材料达到设计强度。 4.3.2 破坏模式、极限状态 在上拔荷载作用下，桩身将荷载以摩阻力的形式传递到周围土中，其规律与承受竖向下压荷载时一样，只不过方向相反。初始阶段，上拔阻力由浅部土层提供，桩身的拉应力主要分布在桩的上部，随

42、着桩身上拔位移量的增加，桩身应力逐渐向下扩展，桩的中、下部的上拔土阻力逐渐发挥。当桩端位移量超过某一数值时，就可认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限，其后抗拔阻力下降。此时，如果继续增加上拔荷载，就会产生破坏。 承受上拔荷载单桩的破坏形态可归纳为图4.3-1所示的几种形态。 影响单桩竖向抗拔承载力的因素很多，归纳起来有以下几个方面： 桩周围土体的影响 桩周土的性质、土的抗剪强度、侧压力系数和土的应力历史等都会对单桩竖向抗拔承载力产生一定的影响。一般来说，在黏土中，桩的抗拔极限侧阻力与土的不排水抗剪强度接近；在砂土中，砂土的抗剪强度越大，桩侧单位面积的极限抗拔侧阻力也就越大。 桩自身因素的影响：

43、施工工艺：桩侧表面的粗糙程度越大，则桩的抗拔承载力就越大，且这种影响在砂土中比在黏土中更明显；此外，桩截面形状、桩长、桩的刚度和桩材的泊松比等都会对单桩竖向抗拔承载力产生不同程度的影响。曾有试验证明，粗糙侧表面桩的抗拔极限承载力是光滑表面桩的1.7倍。 施工因素的影响 在施工过程中，桩周土体的扰动、打入桩中的残余应力、桩身完整性、桩的倾斜角度等也将影响单桩竖向抗拔承载力的大小。 休止时间的影响 从成桩到开始试验之间的 休止时间长短对单桩竖向抗拔承载力影响是明显的。另外，桩顶的加载方式、荷载维持时间、加载卸载过程等对单桩竖向抗拔承载力也有影响。图4.3-1 竖向抗拔荷载作用下单桩的破坏形态4.3

44、.3 试验装置及其布置 单桩竖向抗拔静载试验由反力装置、加载装置、荷载测量装置、上拔量测量装置组成，下面分别介绍： 1.反力装置 试验反力装置宜采用反力桩（或工程桩）提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。反力架系统应具有不小于1.2倍的安全系数，并符合下列规定： 1)采用反力反力桩（或工程桩）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。 2)采用天然地基提供支座反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍；反力梁的支点重心应与支座中心重合。 试验装置布置示意图如图4.3-2所示。 图4.3-2反力桩（或工程桩）提供支座示意图AA试桩锚桩锚桩基准梁位移计反力梁千斤顶工字钢钢板钢板拉杆基准梁力传感器试桩反力梁拉杆钢板工字钢螺帽螺帽AA视图力传感器2.加载装置 加载装置包括千斤顶、油泵。采用千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶对试桩施加上拔荷载。千斤顶的安装有两种方式：一种是千斤顶放在试桩上方的主梁上面，比较适用于一个千斤顶的情况，特别是穿心张拉千斤顶。当采用二台以上千斤顶加载时，应采取一定的安全措施，防止千斤顶倾倒或其他意外事故发生。3.荷载测量装置 荷载测量装置包括压力表、压力传感器或荷重传感器。与单桩竖向抗压静载试验一样，有以下两种形式：一是用放置在千斤顶上的荷重传