單樁橫向載荷試驗(yàn)試驗(yàn)成果的整理分析

單樁橫向載荷試驗(yàn)繪制水平荷載與力作用點(diǎn)位移關(guān)系曲線

繪制該圖時(shí)，對(duì)單循環(huán)連續(xù)加載法試驗(yàn)，其荷載作用點(diǎn)的位移可取荷載穩(wěn)定時(shí)間內(nèi)的最后一次讀數(shù)。對(duì)多循環(huán)加載可取各級(jí)荷載作用下最后一次循環(huán)的位移值，有了該曲線即可判斷該樁的承載力。中、長(zhǎng)樁在水平荷載作用下，隨著荷載增加，樁前土體開始出現(xiàn)塑性區(qū)，并不斷向前、向深度方向擴(kuò)展，一直到樁身破壞為止，因此其承載力主要取決于樁本身的材料強(qiáng)度。

單樁橫向載荷試驗(yàn)確定試樁的特征荷載與極限承載力

（1）臨界荷載

混凝土樁（包括預(yù)制樁和灌注樁）的最大彎矩截面的受拉區(qū)開始出現(xiàn)微小裂紋時(shí)的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的荷載為臨界荷載，在力和位移（H-Y_H）關(guān)系曲線上，該級(jí)荷載引起的位移增量將比上級(jí)有明顯增加；如繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，lgH-lgY_H圖上將出現(xiàn)第一個(gè)折線交點(diǎn)。

（2）極限荷載

當(dāng)混凝土樁的最大彎矩截面的受拉區(qū)混凝土全部退出工作，鋼筋發(fā)生屈服時(shí)，或鋼樁該截面最大應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力時(shí)，相應(yīng)的狀態(tài)稱為極限狀態(tài)。對(duì)應(yīng)的水平荷載稱為極限荷載。在H-Y_H曲線上該荷載作用下的位移急劇增加，并出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在lgH-lgY_H圖中將出現(xiàn)第二個(gè)折線交點(diǎn)。對(duì)鋼樁則僅出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于極限荷載的第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有些部門考慮到上部建筑物不允許產(chǎn)生較大位移。對(duì)這類試樁可根據(jù)各部門相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的允許地面位移來確定其承載力，并和樁身強(qiáng)度確定的承載力相比較，取其小值為該樁的極限承載力。由于試樁和實(shí)際工程樁的樁頂約束、自由長(zhǎng)度等很難完全保持一致，所以試驗(yàn)得到的承載力僅代表試樁的承載力。

一般采用單向多循環(huán)加卸載法，每級(jí)荷載增量為預(yù)估水平極限承載力的

一般采用千斤頂施加水平力，力的作用線應(yīng)通過工程樁基承臺(tái)標(biāo)高處，千斤頂與試樁接觸處宜設(shè)置球鉸，以保證作用力能水平通過樁身軸線。樁的水平位移宜用大量程百分表量測(cè)，若須測(cè)定地面以上樁身轉(zhuǎn)角，在水平力作用線以上500mm左右還應(yīng)安裝一或兩只百分表。固定百分表的基準(zhǔn)樁與試樁的凈距不少于一倍試樁直徑。

單樁橫向載荷試驗(yàn)簡(jiǎn)介

進(jìn)行單樁的橫向靜載試驗(yàn)的目的是通過試驗(yàn)確定試樁的橫向承載能力、推求樁周土的橫向地基系數(shù)，以確定實(shí)際工程樁在水平荷載作用下的受力特性。因?yàn)樵囼?yàn)樁一般設(shè)置為豎直方向，施加的荷載便成為水平，故也稱為水平荷載試驗(yàn)或水平推力試驗(yàn)。

單樁橫向載荷試驗(yàn)試驗(yàn)的目的

通過試驗(yàn)一般可以獲得下列成果：

（1）確定試樁的承載能力。檢驗(yàn)和確定試樁的承載能力是試驗(yàn)的主要目的之一。試樁的承載力可直接由試驗(yàn)施加的荷載和其作用點(diǎn)的位移的關(guān)系曲線來判斷，也可根據(jù)實(shí)測(cè)的樁身應(yīng)變來判定。

（2）確定試樁在各級(jí)荷載作用下的彎矩分布規(guī)律。樁身彎矩是判斷和檢驗(yàn)樁身強(qiáng)度的依據(jù)，同時(shí)也是推求地基不同深度處地基系數(shù)的依據(jù)。因此要求通過試驗(yàn)?zāi)鼙M量精確求得試樁在各級(jí)荷載作用下的彎矩分布圖。一般來講試樁的條件（如樁頂約束、自由長(zhǎng)度、抗彎剛度等）很難和工程樁的情況完全保持一致，所以要確定工程樁在水平荷載作用下的受力特性，必須把試樁成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而利用試樁求得的地基反力系數(shù)是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。

（3）彈性地基系數(shù)的確定。目前國(guó)內(nèi)常用彈性地基系數(shù)法來近似確定水平荷載作用下樁的受力特性，最常用的方法有張法、C法、m法、K法等。它們各自假定了地基反力系數(shù)沿深度的不同分布圖式，因此都有一定的適用范圍。通過試驗(yàn)?zāi)苓x擇一種比較符合實(shí)際的計(jì)算圖式及相應(yīng)的地基系數(shù)，以供設(shè)計(jì)使用。

（4）推求實(shí)際地基反力系數(shù)。實(shí)際地基反力系數(shù)沿深度的分布圖式是比較復(fù)雜的，且隨側(cè)向位移的變化是非線性的。彈性地基系數(shù)法雖然使用比較方便，但誤差較大，其值往往受到不同試驗(yàn)條件的影響，取值困難。因此，最好的方法是通過試驗(yàn)直接獲得地基不同深度處的土抗力和側(cè)向位移之間的關(guān)系，并用它來分析工程樁在水平荷載作用下的受力特性。

總之，進(jìn)行樁的橫向靜載試驗(yàn)的目的之一是確定試驗(yàn)區(qū)域的地基，特別是淺層地基的力學(xué)性能，因此試驗(yàn)場(chǎng)地必須具有代表性，尤其是試樁區(qū)的淺層地基必須能代表實(shí)際工程的情況。

單樁橫向極限承載力單樁橫向承載力簡(jiǎn)介

樁的橫向承載力是指樁在與樁軸線垂直方向受力時(shí)的承載力。樁在橫向力作用下的工作情況較軸向受力時(shí)要復(fù)雜些，但仍然是從保證樁身材料和地基強(qiáng)度與穩(wěn)定性以及樁頂水平位移滿足使用要求來分析和確定樁的橫軸向承載力。

單樁橫向極限承載力單樁水平承載力的影響因素

在水平荷載作用下，樁身產(chǎn)生撓曲變形，并擠壓樁側(cè)上體產(chǎn)生對(duì)樁側(cè)的抗力。當(dāng)水平荷載較小時(shí)，這一抗力主要由靠近地面部分的土體提供的，土體的變形也主要是彈性變形。隨著荷載加大，樁身的變形也加大，表層土將由上至下逐漸發(fā)生屈服，水平荷載向更深層上體傳遞。當(dāng)變形達(dá)到樁所不能允許的程度，或者樁周土喪失穩(wěn)定性時(shí)，就達(dá)到了樁的水平極限承載力。

樁的水平承載力也應(yīng)該滿足樁周土穩(wěn)定性、樁身強(qiáng)度和允許位移這三個(gè)方面的要求。因此，地基土質(zhì)條件、樁的人土深度、樁身截面剛度、樁身材料強(qiáng)度、樁間距、樁頂嵌固程度以及上部結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，都是影響樁的水平承載力的因素。地基土的抗力就越大，樁的水平承載力也就越高。抗彎性能差的樁，比如低配筋率的灌注樁，常因樁身斷裂而破壞；抗彎性能好的鋼筋混凝土樁或鋼樁，承載力主要受周圍土體的性質(zhì)所控制。樁頂在承臺(tái)中受到的嵌固作用越強(qiáng)，樁可能產(chǎn)生的水平位移越小，但樁身彎矩會(huì)土質(zhì)越好，樁人土越深，越大。剛度大的樁的樁身變形小。

單樁橫向極限承載力單樁橫向承載力的破壞機(jī)理及計(jì)算

樁在橫向荷載作用下，樁身產(chǎn)生橫向位移或撓曲，并與樁側(cè)土協(xié)調(diào)變形。樁身對(duì)土產(chǎn)生側(cè)向壓應(yīng)力，同時(shí)樁側(cè)土反作用于樁，產(chǎn)生側(cè)向土抗力。樁土共同作用，互相影響。在橫向力或彎矩作用下，單樁可能因出現(xiàn)下列情況而破壞：

①樁身由于荷載產(chǎn)生的彎矩過大而斷裂；

②樁周土被擠出，從而導(dǎo)致樁的整體轉(zhuǎn)動(dòng)、傾倒或樁頂位移過大。單樁的橫向承載力與樁的入土深度、樁的截面強(qiáng)度和抗彎剛度、樁頂和樁底的嵌固條件、荷載性質(zhì)、有無軸向荷載同時(shí)作用、樁周土的強(qiáng)度與變形性質(zhì)以及上部構(gòu)筑物特性等許多因素有關(guān)，可分別按剛性樁和柔性樁計(jì)算。

剛性樁：當(dāng)樁徑較大，入土深度較小或周圍土層較松軟，即樁的剛度遠(yuǎn)大于土層剛度。樁的相對(duì)剛度較大時(shí)，受橫向力作用時(shí)樁身撓曲變形不明顯，如同剛體一樣圍繞樁軸某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果不斷增大橫向荷載，則可能由于樁側(cè)土強(qiáng)度不夠而失穩(wěn)，使樁喪失承載的能力或破壞。因此，基樁的橫向承載力可能由樁側(cè)土的強(qiáng)度及穩(wěn)定性決定，破壞荷載可按樁在土中繞樁身某點(diǎn)旋轉(zhuǎn)而使四周土體達(dá)到極限平衡的條件求得。

柔性樁：當(dāng)樁徑較小，入土深度較大或周圍土層較堅(jiān)實(shí)，即樁的相對(duì)剛度較小。此時(shí)樁側(cè)土有足夠大的抗力，樁身發(fā)生撓曲變形，其側(cè)向位移隨著入土深度增大而逐漸減小，以至達(dá)到一定深度后，幾乎不受荷載影響。形成一端嵌固的地基梁，樁的變形呈所示的波狀曲線。如果不斷增大橫向荷載，可使樁身在較大彎矩處發(fā)生斷裂或使樁發(fā)生過大的側(cè)向位移超過了樁或結(jié)構(gòu)物的容許變形值。因此，基樁的橫向承載力將由樁身材料的抗彎強(qiáng)度或側(cè)向變形條件決定。柔性樁的上部盡管亦會(huì)使土因塑性擠出而破壞，但由于樁嵌固較深，不會(huì)出現(xiàn)整體轉(zhuǎn)動(dòng)，因此須計(jì)算樁身內(nèi)彎矩沿深度的分布，并確定最大彎矩值及其位置，以及荷載與樁頂變位間的關(guān)系。柔性樁的計(jì)算方法有：基床系數(shù)法、彈性半空間法以及有限元法等。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2011)規(guī)定，單樁水平承載力特征值取決于樁的材料強(qiáng)度、截面剛度、人土深度、土質(zhì)條件、樁頂水平位移允許值和樁頂嵌固情況等因素，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)水平載荷試驗(yàn)確定。必要時(shí)可進(jìn)行帶承臺(tái)樁的載荷試驗(yàn)試驗(yàn)，宜采用慢速維持荷載法。

當(dāng)作用于樁基上和外力主要為水平力時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用要求對(duì)樁頂變位的限制，對(duì)樁基的水平承載力進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)外力作用面的樁距較大時(shí)，樁基的水平承載力可視為各單樁的水平承載力的總和。當(dāng)承臺(tái)側(cè)面的土未經(jīng)擾動(dòng)或回填密實(shí)時(shí)，應(yīng)計(jì)算土抗力的作用。當(dāng)水平推力較大時(shí)，宜設(shè)置斜樁。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008)規(guī)定，單樁的水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）對(duì)于受水平荷載較大的設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑樁基，單樁水平承載力特征值應(yīng)通過單樁水平靜載試驗(yàn)確定，試驗(yàn)方法可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2003)執(zhí)行。

（2）對(duì)于鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身正截面配筋率不小于0.65%的灌注樁，可根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果取地面處水平位移為10 mm(對(duì)于水平位移敏感的建筑物取水平位移6 mm)所對(duì)應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值。

（3）對(duì)于樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，可取單樁水平靜載試驗(yàn)的臨界荷載的75%為單樁水平承載力特征值。

（4）當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí)，可按公式估算樁身配筋率小于0.65%的灌注樁的單樁水平承載力特征值(參見規(guī)范原文)。

（5）對(duì)于混凝土護(hù)壁的挖孔樁，計(jì)算單樁水平承載力時(shí)，其設(shè)計(jì)樁徑取護(hù)壁內(nèi)直徑。

（6）當(dāng)樁的水平承載力由水平位移控制，且缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí)，可按公式估算預(yù)制樁、鋼樁、樁身配筋率不小于0.65%的灌注樁單樁水平承載力特征值(參見規(guī)范原文)。

（7）驗(yàn)算永久荷載控制的樁基的水平承載力時(shí)，應(yīng)將上述（2）~（5）款方法確定的單樁水平承載力特征值乘以調(diào)整系數(shù)0.80；驗(yàn)算地震作用樁基的水平承載力時(shí)，宜將按上述（2）~（5）款方法確定的單樁水平承載力特征值乘以調(diào)整系數(shù)1.25.。 2100433B

單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，是一種原位測(cè)試方法，其基本原理是將豎向荷載均勻的傳至建筑物基樁上，通過實(shí)測(cè)單樁在不同荷載作用下的樁頂沉降，得到靜載試驗(yàn)的Q—s 曲線及s—lg t等輔助曲線，然后根據(jù)曲線推求單樁豎向抗壓承載力特征值等參數(shù)。