单桩水平静载试验实施新版细则.doc

1 单桩水平静载试验实施细则

1.试验目标
经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、多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-）
《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-）
4.工作程序
4.1仪器设备
4.1.1 RS-JYB/C静载试验设备；
4.1.2 超高压油泵和油压千斤顶及和二者相连高压油管；
4.1.3 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；
4.1.4基准梁、支撑（传力）杆。
4.2试验准备工作
4.2.1 搜集资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩基础情况（如桩长、桩径、砼强度等级，配筋情况、施工日期、施工工艺等），和桩预估水平极限荷载。
4.2.2 依据工程桩实际水平受力要求，并在充足征求设计人员及建设单位对试桩试验要求后，制订出比较具体试验方案。
4.2.2.1 试验加载方法选择
4.2.2.1.1 通常模拟地震周期性水平荷载，采取单向多循环加卸载法进行试验。
4.2.2.1.2 对于受长久水平荷载桩基采取慢速连续加载法进行试验。
4.2.2.2 试验仪表设备安装及要求（图1）

图1 水平静载试验装置示意图
4.2.2.2.1 采取千斤顶施加水平力，水平力作用线应经过地面标高处（地面高应和实际工程桩基承台底面标高一致）。在千斤顶和试桩接触处宜安置一球形铰座，以确保千斤顶作用力能水平经过桩身轴线。
4.2.2.2.2 桩水平位移采取调频式位移传感器测量。每一试桩在力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水平位移，上面调频式位移传感器测量桩顶水平位移，依据两调频式位移传感器位移和两调频式位移传感器距离比值求得地面以上桩身转角）。假如桩身露出了地面较短，可只在力作用水平面上安装调频式位移传感器测量水平位移。
4.2.2.2.3 固定调频式位移传感器基准桩宜打设在试桩侧面靠位移反方向，和试桩净距大于1倍试桩直径。
4.2.2.3 有垂直荷载水平静载试验，桩顶应放置垂直千斤顶，由有轴承定位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，通常取该桩垂直抗压许可承载力90％。
4.2.2.4 试验中所需反力可经过反力桩来实现，也能够由坑壁提供。
4.2.3 其它注意事项
4.2.3.1 在试验设备、仪器仪表运输过程中应确保其不受损伤，以确保现场试验数据正确无误。
4.2.3.2 试验现场必需搭起能防雨、遮阳临时帐篷或设施，以保护仪器设备。
4.2.3.3 高压油泵等仪器设备应根据就近、方便、安全标准安放。
4.2.3.4 试验现场所接电源必需符合临时架设电源线路要求，严禁乱扯电源、电线，预防漏电，触电等事故发生。
4.3试验要求和要求
4.3.1 开始试验时间：预制桩在砂土中入±7d后，如为粘性土，应视土强度恢复而定，通常不得少于15d，对于饱和软粘土不得少于25d。灌注桩应在桩身混凝土达成设计强度后，才能进行。
4.3.2 试验加载方法要求
4.3.2.1 慢速连续加载试验方法可参考垂直静载试验要求（包含加载等级、沉降稳定标准等）。
4.3.2.2 多循环加卸载试验法，按下列要求进行加卸载和位移观察。
4.3.2.2.1 荷载分级：取预估水平极限荷载1/10作为每级荷载加载增量。依据桩径大小并合适考虑土层软硬，对于直径300～1000mm桩，每级荷载增量可取2.5～20kN。
4.3.2.2.2 加载程序和位移观察：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次便完成一级荷载试验观察。加载时间应尽可能缩短，测量位移间隔时间应严格正确，试验不得中途停歇。
4.3.3 当出现下列情况之一时，可终止加载：
4.3.3.1 桩身折断；
4.3.3.2 水平位移超出30～40mm （软土取40mm ）；
4.3.3.3 水平位移达成设计要求水平位移许可值。
4.3.4 千斤顶加载系统关键包含千斤顶、高压油泵及油路三个部分。试验前应检验千斤顶、油泵工作是否正常，油路是否漏油。
4.3.5 压力传感器和调频式位移传感器安装要求
4.3.5.1 压力传感器安装于千斤顶和试桩间，其测力中心线和千斤顶中轴线重合。
4.3.5.2 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基准梁上，应使调频式位移传感器轴线平行于被测位移方向，不得歪斜。
4.4试验过程
4.4.1 做好前述准备工作，并检验无误，方可开始试验。
4.4.2 根据4.3.2节要求进行逐层加（卸）载、观察位移。
4.4.3 当试验满足4.3.3节终止试验条件时，可终止试验.
5.单桩水平承载力和地基土水平抗力系数确实定
5.1 单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土显著退出工作前最大荷载）按下列方法综合确定。
5.1.1采取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-ΔY0/ΔH）关系曲线。
5.1.2采取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-ΔY0/ΔH）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（lgH-lgY0）关系曲线。
5.1.3绘制水平力、水平力作用点水平位移-地基土水平抗力系数百分比系数关系曲线(H-m、Y0-m)。
当桩顶自由且水平力作用位置在地面处时，m值可按下列公式确定：
（1-1）
（1-2）
式中 m——地基土水平土抗力系数百分比系数（kN/m4）；
α——桩水平变形系数（m–1）；
νy——桩顶水平位移系数，由式（1-2）试算α ，当αh≥4.0时（h为桩入土深度），其值为2.441；
H ——作用于地面水平力（kN）；
Y0——水平力作用点水平位移（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；
b0——桩身计算宽度（m）；对于圆形桩：当桩径D≤1m时，b0 =0.9（1.5D+0.5）；
当桩径D＞1m时，b0=0.9（D+1）。对于矩形桩：当边宽B≤1m时，b0=1.5B+0.5；当边宽B＞1m时，b0=B+1。
5.2 单桩水平极限荷载可依据下列方法综合确定。
5.2.1取单向多循环加载法时H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时H-Y0曲线出现拐点前一级水平荷载值。
5.2.2取H-ΔY0/ΔH曲线或lgH-lgY0曲线上第一拐点对应水平荷载值。
5.2.3取H-σs曲线第一拐点对应水平荷载值。