1、无损检测技术课程设计学院：xxx 学院课程：无损检测技术设计题目：单桩水平静载试验班级：材料 1001x组员：xx /xx / xx xxx指导老师：xx 老师日期：2012.12.24-2012.12.28单桩水平静载试验设计报告书单桩水平抗压静载试验，采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试验方法，目的是检测桩的水平承载力是否满足设计要求。本试验的依据是国家行业标准建筑基桩检测技术规范(JGJ 1062003)和公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）。我们的课程设计包括以下几个方面的内容：1 试桩制作要求2 试验装置安装3加载、卸载方式4试桩量测5单桩水平荷载和极限荷载的确定6 单桩水平
2、临界荷载的确定方法7单桩水平极限荷载的确定方法对于以上内容我们所做的工作有：1 选择课题，熟悉课题；2 小组讨论课题，分解课题任务；3 查找专业资料，整合专业资料；4 编制单桩水平静载试验的操作指导书；5 完成课程设计报告，完成小组互评。在老师的指导帮助以及小组成员的密切合作下，经过四天的努力，我们对单桩水平静载试验有了更深入的了解，使我们受益匪浅。现今，我们小组已经基本上完成了单桩水平静载试验的课程设计，其主要内容和具体操作步骤在指导书中有详细的说明。相关规范见附录 1，附录 2。单桩水平静载试验指导书单桩水平抗压静载试验，采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试验方法，目的是检测桩的水平承载力
3、是否满足设计要求。本试验的依据是国家行业标准建筑基桩检测技术规范(JGJ 1062003)附录 1，公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）附录 2。检验和确定试桩的水平承载力可直接由水平荷载和水平位移曲线判定，亦可根据实测桩身应变来判定。当桩身埋设有量测元件时，可以较精确求得各级水平荷载作用下，桩身弯矩分布情况，从而为检验桩身强度，推求不同深度弹性地基系数提供依据。1试桩制作要求（1）试桩位置应根据场地地质、设计要求综合选择具有代表性的地点；（2）试桩周边 26m 范围内布置钻孔，并取土样进行土工试验；（3）试桩数量一般不少于 2 根；（4） 试桩顶部一般应予加强，可在桩顶配置加密钢筋网
4、 2-3 层，或以薄钢板圆筒作成加劲箍与桩顶混凝土浇成 一体，用高标号砂浆将桩顶抹平。对于预制桩，若桩顶未破损可不另作处理。（5） 为安置沉降测点和仪表，试桩顶部露出试坑地面的高度不宜小于 600mm，试坑地面宜与桩承台底设计标 高一致。 （6） 试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土强度等级可适当提高，或 掺入早强剂。 （7） 从成桩到开始试验的间歇时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于 10d；对于粉 土和粘性土，不应少于 15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d，钻孔灌注桩成桩后一般不少于 28d。2 试验装置安装单桩水平静载试验装置
5、通常包括加载装置、反力装置、量测装置三部分。1）安装反力装置最常用的方法是利用试桩周围的工程桩或垂直加载力试验用的锚桩作为反力墩。根据需要可把 2 根甚至 4 根桩连成一整体作为反力座。有条件时，也可利用周围现有结构物作反力座。必要时，可浇筑专门的支架来做反力架。 加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置，并应符合下列规定：（1）加载反力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
6、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。压重平台反力装置的安装 压重平台反力装置就是在桩顶使用钢梁设置一承重平台，上堆重物（堆载重物一般为钢锭、混凝土预制块、钢筋、水箱及砂袋等），堆载重物在试验前一次性均匀的放置在承重平台上，依靠放在桩头或复合地基上的千斤顶顶住压重平台，从而将反力施加到桩身或地基上。反力装置的主梁可以选用型钢，也可用自行加工的箱梁，平台形状可以根据需要设置为方型或矩形 。 压重平台反力装置的安装需要注意的是它的安装对称问题，如果反力
7、作用点偏离了桩头的中心位置，就会很容易使压重平台一端被顶起，荷载无法施加到试桩极限值，或锚桩受力不均，锚筋被拉断甚至锚桩被破坏，使试验无法进行下去。反力装置提供的反力重心能否作用于桩顶的中心，是静载试验能否顺利进行到底最主要的条件，所以我们在安装反力装置时一定要细心再细心，尤其是对较大吨位的试验。压重平台反力装置一定要做到平台的中心与桩头的中心一致，重物的重心与平台的中心一致.2）安装加载装置试桩时，采用卧式千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件取。用测力环或测力传感器确定施加荷载值，对往复式循环试验可采用双向往复式油压千斤顶。水平荷载试验，特别是悬臂较长的试桩，作用点位移较大，所
8、以要求千斤顶有较大行程。为保证千斤顶施加作用力水平通过桩身轴线，千斤顶与试桩接触面处安置球形铰座。在试桩时，为防止力作用点处于产生局部挤压破坏，须用钢垫板进行局部补强。3）安装量测装置荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，或采用联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。试桩沉降一般采用百分表或电子位移计测量。对于大直径桩应在其 2 个正交直径方向对称安置 4 个位移测试仪表，中等和小直径桩径可安置 2 个或 3 个位移测试仪表。沉降测定平面离桩顶距离不应小于 0.5 倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁在构造上应确保不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖向
9、变位。 3.加载、卸载方式一般可分为单循环连续加卸载法和多循环加卸载法。公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）一般采用单向多循环加载法 。 单向多循环加载法，取预计最大试验荷载的 1/101/15 作为每级加载量。每级荷载施加后，恒载 4min 后测读水平位移，然后卸载到零，停 2min 后测读残余水平位移，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。为保证试验结果的可靠性，加载时间尽量缩短，测量位移的时间间隔应准确，试验不得中途停歇。1）终止试验条件当试验过程出现下列情况之一时，即可终止试验。（1） 桩顶水平位移超过 2040mm（软土取 40mm）；（2）
10、桩身已断裂；（3） 桩侧地表明显裂纹或隆起；4.试桩量测1） 桩顶水平位移量测：桩的水平位移采用大量程百分表来量测。每一试桩应在荷载作用平面和该平面以上 50cm 作用各安装一只或两只百分表，下表量测桩身在地面处的水平位移，上表量测桩顶水平位移，根据两表位移差与两表距离的比值求出地面以上桩身的转角。如果桩身露出地面较短，也可只在静载作用水平面上安装百分表量测水平位移。固定百分表的基准桩宜打设在试桩影响范围之外，这个距离一般不小于 5D。当基准梁设置在与加荷轴线垂直方向上或试桩位移反方向时，间距可适当减小，但不应小于 2m。在陆地上试桩时可用入土 1.5m 以上的钢钎或型钢作为基准点。同组试桩的
11、基准点一般不少于 2 个。搁置在基准点上的基准梁要有一定的刚度，以减少晃动。整个基准装置系统应保持相对独立。为减少温度对量测的影响，基准梁应采取简支形式，顶上有篷布遮阳。2） 桩身弯矩量测：水平荷载作用下桩身的弯矩并不能直接量测得到，它只能通过量测得到的桩身应变来推算。因此，当需要研究桩身弯矩的分布规律时，应在桩身粘贴应变量测元件。为量测桩身的弯矩和有关的弯曲应变，各测试断面测点应成对布置在远离中性轴的地方。在地面下 1015D 主要受力部分应加密测试断面，断面间距一般不超过（11.5）D。在此深度以下，间距可适当加大。单 桩 水 平 静 载 试 验 记 录 表 附表工 程 名称桩 号 日 期
12、 上 下表 距加 载 卸 载 水 平 位 移 (mm)油压(MPa)荷载(kN)观测时间循环数上表下表上表下表 加 载 卸 载加 载 上下表 读 数差转角备 注检测单位： 校核： 记录：5.单桩水平荷载和极限荷载的确定1）绘制荷载试验曲线绘制单桩水平静载试验水平力（H）时间（t）位移（X）、水平力位移梯度（H-X/H）、水平力位移双对数（lgH-lgX）曲线。其中，Ht-X 曲线和 H-X/H 曲线是比较常用的。6. 单桩水平临界荷载的确定方法单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土明显退出工作前的最大荷载），一般按下列方法综合确定：（1） 取 Ht-X 曲线出现突变点的前一级荷载为水平临界荷载 H
13、cr；（2） 取 H-X/H 曲线第一直线段的终点所对应的荷载为水平临界荷载 Hcr；（3） 当桩身埋设有元件时，取 H-g 第一突变点所对应的荷载为水平临界荷载。7. 单桩水平极限荷载的确定方法单桩水平极限荷载可根据下列方法综合确定：（1） 取 Ht-X 曲线明显陡降的前一级荷载为极限荷载 Hu;（2） 取 H-X/H 曲线第二直线段的终点所对应的荷载为水平临界荷载 Hu；（3） 取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载为极限荷载 Hu；（4） 当试验项目对加荷方法或桩顶位移有特殊要求时，可根据相应的方法确定水平极限荷载 Hu。当作用于桩顶的轴向荷载达到超过其竖向极限荷载的 0.2 时，单桩
14、水平临界荷载，极限荷载都将有一定程度的提高。因此，当条件许可时，可模拟实际荷载情况，桩顶同时进行施加轴向压力的水平静荷载试验，以更好地了解桩身的受力情况。根据需要也可绘制出桩身弯矩图。单桩水平静载试验规范：附录 1国家行业标准建筑基桩检测技术规范(JGJ 1062003)1适用范围11 本方法适用于桩顶自由时的单桩水平静载试验；其他形式的水平静载试验可参照使用。12 本方法适用于检测单桩的水平承载力，推定地基土抗力系数的比例系数。13 当埋设有桩身应变测量传感器时，可测量相应水平荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。14 为设计提供依据的试验桩宜加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏；对
15、工程桩抽样检测，可按设计要求的水平位移允许值控制加载。2 仪 器 设 备 及 其 安 装21 水平推力加载装置宜采用油压千斤顶，加载能力不得小于最大试验荷载的 1.2 倍。22 水平推力的反力可由相邻桩提供；当专门设置反力结构时，其承载能力和刚度应大于试验桩的 1.2 倍。23 荷载测量及其仪器的技术要求应符合本规范第 4.2.3 条的规定；水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致；千斤顶和试验桩接触处应安置球形支座，千斤顶作用力应水平通过桩身轴线；千斤顶与试桩的接触处宜适当补强。24 桩的水平位移测量及其仪器的技术要求应符合本规范第 4.2.4 条的有关规定。在水平力作用平面的受检桩两
16、侧应对称安装两个位移计；当需要测量桩顶转角时，尚应在水平力作用平面以上 50cm 的受检桩两侧对称安装两个位移计。25 位移测量的基准点设置不应受试验和其他因素的影响，基准点应设置在与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净距不应小于 1 倍桩径。26 测量桩身应力或应变时，各测试断面的测量传感器应沿受力方向对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上；埋设传感器的纵剖面与受力方向之间的夹角不得大于 10。在地面下 10 倍桩径（桩宽）的主要受力部分应加密测试断面，断面间距不宜超过 1 倍桩径；超过此深度，测试断面间距可适当加大。桩身内埋设传感器应按本规范附录 A 执行。3 现 场
17、检 测3.1 加载方法宜根据工程桩实际受力特性选用单向多循环加载法或本规范第 4 章规定的慢速维持荷载法，也可按设计要求采用其他加载方法。需要测量桩身应力或应变的试桩宜采用维持荷载法。3.2 试验加卸载方式和水平位移测量应符合下列规定：1） 单向多循环加载法的分级荷载应小于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10；每级荷载施加后，恒载 4min 后可测读水平位移，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，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿。2） 慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按本规范第 4.3.4 条和4.3.6 条有关规
18、定执行。3.3 当出现下列情况之一时，可终止加载：1） 桩身折断；2） 水平位移超过 3040mm（软土取 40mm）；3） 水平位移达到设计要求的水平位移允许值。3.4 检测数据可按本规范附录 C 附表 C.0.2 的格式记录。3.5 测量桩身应力或应变时，测试数据的测读应与水平位移测量同步。4检 测 数 据 分 析 与 判 定41 检测数据应按下列要求整理：1） 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-Y0）关系曲线和水平力-位移梯度（ H-Y 0/H ）关系曲线。 2） 采用慢速维持荷载法时应绘制水平力-力作用点位移（ H-Y0）关系曲线、水平力-位移梯度（ H-
19、Y 0/H ）关系曲线、力作用点位移-时间对数（ Y0-lgt）关系曲线和水平力-力作用点位移双对数（lg H-lgY0）关系曲线。 3） 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、 Y0 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：（4.1-1）325)(0yEIYbH（4.1-2）1式中 m地基土水平土抗力系数的比例系数（kN/m 4）； 桩的水平变形系数（m 1）； y桩顶水平位移系数，由式（6.4.1-2）试算 ，当 h 4.0 时（ h 为桩的入土深度），其值为 2.441；H 作用于地面的水平力（kN）；Y0水平力
20、作用点的水平位移（m）；EI桩身抗弯刚度（kNm 2）；其中 E 为桩身材料弹性模量， I 为桩身换算截面惯性矩；b0桩身计算宽度（m）；对于圆形桩：当桩径 D1m 时， b0 =0.9（1.5 D+0.5）；当桩径 D1m 时， b0=0.9（ D+1）。对于矩形桩：当边宽 B1m 时，b0=1.5B+0.5；当边宽 B1m 时， b0=B+1。42 对埋设有应力或应变测量传感器的试验应绘制下列曲线，并列表给出相应的数据：1） 各级水平力作用下的桩身弯矩分布图；2） 水平力-最大弯矩截面钢筋拉应力（ H- s）曲线。4 3 单桩的水平临界荷载可按下列方法综合确定：1） 取单向多循环加载法时的
21、 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。 2） 取 H-Y 0/H 曲线或 lgH-lgY0曲线上第一拐点对应的水平荷载值。 3） 取 H- s曲线第一拐点对应的水平荷载值。4 4 单桩的水平极限承载力可根据下列方法综合确定：1） 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 曲线产生明显陡降的起始点对应的水平荷载值。2） 取慢速维持荷载法时的 Y0-lgt 曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值。3） 取 H-Y 0/H 曲线或 lgH-lgY0曲线上第二拐点对应的水平荷载值。4） 取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷
22、载值。45 单桩水平极限承载力和水平临界荷载统计值的确定应符合本规范第 4.4.3 条的规定。46 单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定：1） 当水平极限承载力能确定时，应按单桩水平极限承载力统计值的一半取值，并与水平临界荷载相比较取小值。2） 当按设计要求的水平允许位移控制且水平极限承载力不能确定时，取设计要求的水平允许位移所对应的水平荷载，并与水平临界荷载相比较取小值。47 除本规范第 6.4.6 条规定外，当水平承载力按设计要求的水平允许位移控制时，可取设计要求的水平允许位移对应的水平荷载作为单桩水平承载力特征值，但应满足有关规范抗裂设计的要求。4 8 检测报告除
23、应包括本规范第 3.5.5 条内容外，还应包括：1） 受检桩桩位对应的地质柱状图；2） 受检桩的截面尺寸及配筋情况；3） 加卸载方法，荷载分级；4） 第 6.4.1 条要求绘制的曲线及对应的数据表；5） 承载力判定依据；6） 当进行钢筋应力测试并由此计算桩身弯矩时，应有传感器类型、安装位置、内力计算方法和第 6.4.2 条要求绘制的曲线及其对应的数据表。附录 2公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000试桩试验办法1 一般规定1.1 本办法适用于施工阶段检验性的试桩，其内容包括工艺试验、动力试验及静压、静拔和静推试验。但在多年冻土、湿陷性黄土等地层的试桩试验，不适用本办法。1.2 试桩的位置应
24、符合设计要求，设计无要求时，宜选择在有代表性地质的地方，并尽量靠近地质钻孔或静力触探孔，其间距一般不宜大于 5m 或小于 1m。试桩的桩径、测试内容应符合设计要求。1.3 勘测设计阶段的试桩数量由设计部门确定，施工阶段的试桩数量规定如下：1） 静压试验应按施工合同规定的数量进行试桩，可按下列规定进行：（1)在相同地质情况下，按桩总数的 1计，并不得少于 2 根。（2)位于深水处的试桩，根据具体情况，由主管单位研究确定。2）静拔、静推试验根据合同要求进行办理。3） 工艺试验由施工单位拟定，报主管单位批准。1.4 试桩前应进行下列准备工作：1） 试桩的桩顶如有破损或强度不足时，应将破损和强度不足段凿除后，修补平整。2）做静推试验的桩，如系空心桩，则应于直接受力部位填充混凝土。3） 做静压、静拔的试桩，为便于在原地面处施加荷载，在承台底面以上部分或局部冲刷线以上部分或局部冲刷线以上部分设计不能考虑的摩擦力应予扣除。4）做静压、静拔的试桩，桩身需通过尚未固结新近沉积的土层或湿陷性黄土、软土等土层对桩侧产生向上的负摩擦力部分，应在桩表面涂设涂层，或设置套管等方法予以消除。5）在冰冻季节试桩时，应将桩周围的冻土全部融化，其融化范围：静压、静拔试验时，离试桩周围不小于 lm；静推试验时，不小于 2m。融化状态应保持到试验结束。在结冰的水域做试验时，桩与冰层间应保持不小于 l00nnn 的间隙。
