桩基静载试验的若干方面分析.doc

桩基静载试验的若干方面分析 1 桩基静载试验的几种反力装置[1]1.1 堆载反力梁装置堆载反力梁装置就是在桩头上以桩头为中心使用钢梁设置一承重平台，上堆重物，依靠放在桩头上的千斤顶将平台逐步顶起，从而将力施加到桩头上。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，堆载用的重物可以选用砂袋、混凝土预制块、钢锭、甚至就地取土装袋，也有用水箱的。1.2 锚桩反力梁装置锚桩反力梁装置在具体的应用中又可根据反力锚的不同分为两种：将反力架与锚桩连接在一起提供反力的，俗称锚桩反力梁装置；将几只螺旋钻钻入地下使用地锚提供反力，俗称锚杆反力梁装置。锚桩反力梁装置就是将被测桩周围对称的几根锚桩用锚筋与反力架连接起来，依靠桩头上的千斤顶将反力架顶起，由被连接的锚桩提供反力。提供反力的大小由锚桩的数量，反力架的强度和被连接的锚桩的抗拔力决定。锚桩反力梁装置一般不会受现场条件和加载吨位数的限制，当条件允许，采用工程桩作锚桩是最经济的，但在试验的过程中需要观测锚桩的上拔量，以免拔断，造成工程损失。1.3 地锚装置对于小吨位的复合地基，小巧易用的地锚就显示出了工程上的优越性。地锚根据螺旋钻受力方向的不同可分为斜拉式(也即伞式)和竖直式，斜拉式中的螺旋钻受土的竖向阻力和水平阻力，竖直式中的螺旋钻只受土的竖向阻力。地锚提供反力的大小与螺旋钻叶片大小和地层土质有关。1.4 联合装置另外还有一些反力装置比如锚桩与堆重平台联合反力装置，以及将现有建筑物或特殊地形用做反力装置等。2 极限承载力判定方法[2]2.1 根据沉降随荷载的变化特征判定极限承载力这类方法的实质是根据P-S(或Q-S)曲线的明显转折点(第二拐点)所对应的荷载值判定为单桩极限承载力。这是一种最简便的判定方法，具体又分为3种情况。(a) P-S曲线法“当Q-S曲线陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值”为极限承载力。“对于陡降型Q-S曲线，取曲线发生明显陡降的起始点”的荷载为极限承载力。“取P—S曲线(采用P轴与S轴成2：3的比例绘制)发生明显陡降的起始点(第二拐点)所对应的荷载为极限荷载。(b) S-lgP曲线法除按P—S曲线的特点判定极限承载力外，还可以“取S-logP曲线出现陡降直线段的起始点所对应的荷载为极限荷载”。(c) lgS-lgP曲线法“取lgS-lgP曲线第二直线段与第三直线段的交点所对应的荷载为极限荷载。2.2 根据沉降随时间的变化特征判定极限承载力 取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载为极限荷载或者由低荷载情况下的直线，向沉降量增加方向变成趋向于凹形曲线的界限所对应的荷载值为屈服荷载值。在利用Q-S曲线和S-lgt曲线判定极限承载力时，应注意以下3点：(1) Q-S曲线上的极限荷载点是第二拐点，亦即P--S曲线后部由曲线受为直线的转折点，该点才是桩发生急剧的、不停滞的沉降的起点。常有人把“曲率最大点”作为第二拐点，以致低估了桩的承载力。(2) S-lgt曲线族中标志着土对桩的支承失效(破坏)的曲线应具备两个特点：一是斜率显著增大(比前一级)，二是向下屈折，变为双折线甚至三折线．并且尾部斜率呈增大趋势(不收敛)。常看到把斜率稍微增大的曲线所对应的荷载定为极限荷载的，显然是不合理的。有一种意见认为，除考虑曲线向下弯曲外，还应结合各曲线间距是否存在明显增大来判断，如果曲线向下弯曲，而且各曲线间距明显增大，那么前一级荷载即为桩的极限荷载。(3) 应将Q-S曲线与S-lgt曲线相对照进行判定．两者相互吻合方可确认。2.3 根据桩顶沉降量判定极限承载力（a）规定：“当符合终止加载条件第二点时(即桩顶总沉降量达到40mm后。继续增加二级或二级以上荷载仍无陡降段)，在Q－S曲线上取桩顶总沉降量S＝40mm时的相应荷载值”为极限承载力。有些文献认为：现行规范规定桩顶下沉量S＝40mm时的荷载作为极限荷载是沿用前苏联50年代的标准，当时主要依据小直径桩的试验资料，因此不适用于大直径桩。(b)“对于缓变型Q—S曲线，一般可取S＝40~60mm对应的荷载，对于大直径桩可取S＝(0.03~0.06)D(D为桩端直径，大直径取低值，小直径取高值)所对应的荷载值”为极限荷载值；“对于细长桩(L／D＞80)可取S＝60~80mm对应的荷载值”为极限荷载值。2.4 　根据桩的残余沉降量判定极限承载力在多级循环加载情况下，各级荷载阶段均可卸至零荷载状态。因此，可以测定桩的残余沉降量，从而绘出塑性变形曲线，即荷载—残余沉降量曲线。据Schernck的方法，由纵轴残余沉降量的规定值引一与卸载曲