1、個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途基樁橫向靜載實驗進行基樁的橫向靜載實驗的目的是通過實驗確定試樁的橫向承載能力、推求樁周土的橫向地基系數，以確定實際工程樁在水平荷載作用下的受力特性。因為實驗樁一般設置為豎直方向，施加的荷載便成為水平，故也稱為水平荷載實驗或水平推力實驗。通過實驗一般可以獲得下列成果：1）確定試樁的承載能力。檢驗和確定試樁的承載能力是實驗的主要目的之一。試樁的承載力可直接由實驗施加的荷載和其作用點的位移的關系曲線來判斷，也可根據實測的樁身應變來判定。b5E2RGbCAP2）確定試樁在各級荷載作用下的彎矩分布規律。樁身彎矩是判斷和檢驗樁身強度的依據，同時也是推求地基不同深

2、度處地基系數的依據。因此要求通過實驗能盡量精確求得試樁在各級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，必須把試樁成果進行轉化，而利用試樁求得的地基反力系數是實現這種轉化的關鍵。plEanqFDPw3）彈性地基系數的確定。目前國內常用彈性地基系數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沿深度的不同分布圖式，因此都有一定的適用范圍。通過實驗能選擇一種比較符合實際的計算圖式及相應的地基系數，以供設計使用。DXDiTa9E3d個

3、人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途4）推求實際地基反力系數。實際地基反力系數沿深度的分布圖式是比較復雜的，且隨側向位移的變化是非線性的。彈性地基系數法雖然使用比較方便，但誤差較大，其值往往受到不同實驗條件的影響，取值困難。因此，最好的方法是通過實驗直接獲得地基不同深度處的土抗力和側向位移之間的關系，并用它來分析工程樁在水平荷載作用下的受力特性。RTCrpUDGiT總之，進行樁的橫向靜載實驗的目的之一是確定實驗區域的地基，特別是淺層地基的力學性能，因此實驗場地必須具有代表性，尤其是試樁區的淺層地基必須能代表實際工程的情況。5PCzVD7HxA實驗設備與方法一）實驗設備實驗設備應根據現場的

4、具體條件靈活采用，其原則是合理、安全、簡便。它通常包括加載系統、反力系統和基準系統三個部分。圖6-19示出了常用的單循環加載方式和往復式多循環加載方式的現場實驗設備布置。圖6-20是某現場實驗的方案設計，該方案按照相應規范的要求設置了較長的傳力柱。jLBHrnAILg2/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途雙向往復荷載i(b)單向荷載6圖649試驗裝置圖例1一反力地；2一試橋;3預埋鋼板；4一往復式千斤頂；5一臥式千斤頂；拉力傳感器；7壓力傳感器；8較支插第；球支座；1Q一反力支座】一基鹿點；12基鹿梁；13位移傳感器；14一局部加強鋼板千斤頂傳力柱回填土設計地面試樁錨桿巖層圖6-

5、20橫向靜載實驗設備布置示意圖1 .加載系統試樁時一般都采用臥式千斤頂加載，用測力環或測力傳感器測定施加的荷載值，或采用聯于千斤頂的標準壓力表測定油壓，根據千斤頂率定曲線換算施加的荷載。對往復式循環實驗可采用雙向往復式油壓千斤頂。水平荷載實驗，特別是懸臂較長的試樁，其作用點的位移較大，所以要求千斤頂有較大的行程。在試樁時，為防止力3/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途作用點處產生局部擠壓破壞，須用鋼墊塊進行局部補強。XHAQX74J0X2 .反力系統反力系統的選用應充分利用試樁周圍的現有條件，但必須滿足其承載能力應大于最大預估荷載的1.21.5倍，其作用力方向上的剛度不應小于試樁

6、本身的剛度。最常用的方法是利用試樁周圍的工程樁或豎向靜載實驗用的錨樁作為反力墩。可根據需要把二根甚至四根樁連成整體作為反力墩，有條件時也可利用周圍現有結構物作反力座，必要時可澆筑專門的支墩作為反力架。LDAYtRyKfE3 .基準系統設置基準系統是為了量測樁在力作用點處的截面位移和轉角，在陸上試樁時可用人士1.5m以上的鋼纖或型鋼作為基準樁。在港口碼頭設置基準樁時，因為水深較大，可采用專門設置的樁作基準樁。同組試樁的基準樁一般不少于2個。擱置在基準樁上的基準梁要有一定的剛度，以減少晃動。整個基準系統應保持相對獨立。為減少溫度對量測的影響，基準梁應采取簡支形式，并應能避免日光直曬。Zzz6ZB2

7、Ltk無論基準系統還是反力系統均應設置在試樁的影響范圍之外。試樁的影響范圍可參考圖6-21,同時應注意遵循相關規范的規定。dvzfvkwMI14/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途刀:彼徑或樁寬a）單循環單向）加載時b）多循環加載時圖6-21水平試樁的影響范圍二）實驗方法對于實驗樁，目前國內、外大多采用樁頂自由的形式。為了模擬實際工程樁的受力狀態，也可采用樁頂固結的形式。但這種方法比較復雜，受力狀態也不容易控制，同時還受到其它條件的限制，故實驗條件很難達到理想的狀態。因此采用樁頂自由的形式是比較現實和合理的方法。對不同的約束形式，可由樁頂自由狀態下試樁得到的地基反力系數推算求得。

8、rqyn14ZNXI1 .加載方法實驗證明，荷載穩定時間、循環形式、周期、加荷速率等因素直接影響到樁的承載力。在實際結構物中，工程樁所受到的水平荷載形式十分復雜。為了模擬實際荷載的形式，國內外出現了眾多加載方法，僅美國規范ASTMD3966-811980）規定可選用的加載方法就有八種之多。國內各相關規范采用的方法也很不統一。總的說來，可分為單循環連續加載法和多循環加載法兩大類。EmxvxOtOco5/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途上海市標準地基基礎設計規范DBJ-08-11-89規定實驗采用單循環連續加載法。每級荷載加載量為預估最大荷載的1/10,每級卸載量為加載量的二倍。加

9、載每級維持20min,卸載每級維持10min,都是間隔5min測讀一次。卸到零荷載時維持30min,間隔10min測讀一次。此方法和ASTM同類加載方法相類似，并更簡單、明了。也有少數部門采用類似于垂直荷載的慢速加載實驗方法，其方法可參考垂直承載力實驗方法。SixE2yXPq5我國行業標準工業與民用建筑灌注樁基礎設計與施工規程JGJ4-80和天津市建筑地基基礎設計規范JBJl-88還推薦了一種多循環加載方法，規定每級荷載加載量為預估最大荷載的1/101/15,先加載到規定荷載，穩定4min后測讀，再卸載到零，停2min后測讀，此為一循環，每級荷載循環5次，便進入下一級荷載，一直到樁發生破壞，或

10、達到預定荷載為止。6ewMyirQFL采用多循環加載方法是為了模擬實際結構物的受力形式，但由于實際荷載的情況異常復雜，很難達到預期目的。此外循環荷載的施加給位移特別是內力的測試帶來許多不穩定因素，大大影響測試精度。因此目前最為大家所接受的方法是單循環連續加載法。至于循環次數多少和荷載穩定時間長短的影響，可通過專門的對比實驗來推求。圖6-22是日本進行的單循環和多循環對比實驗成果。圖6-23是我國三航局科研所進行的力作用點處的位移隨時間變化的情況。從這兩個實驗實例中可看出位移隨荷載的穩定時間及循環次數增加而增加，地基系數則隨之而減小。由于循環次數和穩定時間對位移6/16個人收集整理資料,僅供交流

11、學習,勿作商業用途和地基系數的影響是非常復雜的，荷載水平及地基性質的差異都會影響到它們的關系，因此，此規律僅供分析研究時參考。kavU42VRUs加406080100120商做幡拜次敷(七蹴H堂W咆第WESX圖6-22地面位移與荷載循環次數的關系圖6-23地面位移隨穩定時間的變化2 .量測方法 1）水平位移的量測位移量測一般使用電測位移計，它具有量測較大水平位移的特點,且能與數據自動采集裝置連機使用。有時也可使用百分表量測位移。量測時，將位移計用磁性表座固定在基準架上。在施力點、施力點上方一M及地面附近盡量接近地面）的樁截面兩側共安置六只位移計，可分別取其平均值求得這三個截面在水平力作用下的位

12、移。y6v3ALoS89 2）樁身截面彎矩的量測彎矩不能直接通過量測得到，它要借助于量測得到的樁身應變來推算求得，故實驗得到的彎矩實質上是推算彎矩。根據大量實驗證7/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途明，鋼筋表面粘貼電阻應變片制成應變計來量測預制樁和灌注樁樁身應變效果較好。有時也采用鋼弦式鋼筋計或差動式鋼筋計，其穩定性較好，但靈敏度較差，適合于長期觀測實驗。鋼樁可直接把電阻片粘貼在樁表面，為防止打樁時引起應變片和導線的損壞，必須把它們設置在保護梢內。保護梢要盡量做到密封、不透水，應變片表面要采取嚴格的防潮措施。對閉口鋼管樁，也可把樁剖開，把應變片粘貼在內壁，再焊接起來。此法可省去

13、保護梢，但應變片表面仍需經過嚴格的防潮處理。為量測和彎矩有關的彎曲應變，各測試截面測點應成對布置在遠離中性軸的地方。在地面下1015倍樁徑的主要受力部份必須加密測試截面，截面間距一般不超過11.5倍樁徑。大于此深度，間距可適當加大。另外必須嚴格注意貼片工藝，保證各測點的質量和成活率。由實測樁身應變推算彎矩的方法請參考相關書籍。M2ub6vSTnP 3）樁撓曲變形量測量測樁的撓曲變形，可在樁內預埋測斜管，用測斜儀量測不同深度處樁截面傾角，利用樁頂實測水平位移值，即可推出樁在各級水平荷載作用下的撓曲線。對長樁來說，在橫向荷載作用下樁端的轉角和位移可看作為零，即可利用該邊界條件及實測各截面傾角自下而

14、上地求得樁的撓曲變形，而樁頂實測水平位移可供校核使用。一般情況下，由于測斜管埋設難度大，系統誤差也大，因而將會引起較大的量測誤差。較好的方法是利用應變片測得的各截面的彎曲應變推算樁軸線的撓曲變形。因為各測試截面成對布置的應變計，實8/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途質上就是一個固定式的微形測斜儀。由彎曲應變推算樁的撓曲變形精度較高，具體方法可參閱相關書籍。0YujCfmUCw 4）樁側土抗力的測量樁側土抗力的大小直接反映了橫向地基系數的大小和形式。最直接的測定方法是在樁側壁埋設土壓力盒。但由于樁側土壓力的分布比較復雜，同時影響土壓力量測值的因素很多，實際上很難能測出實際土抗力的

15、大小和分布規律。比較有效的方法是根據樁身彎矩的兩次微分來推求樁周的土抗力。eUts8ZQVRd此外在實驗過程中，要隨時觀測記錄地表面變形和樁身裂縫的開展情況。實驗成果的整理分析1 .繪制水平荷載與力作用點位移關系曲線繪制該圖時，對單循環連續加載法實驗，其荷載作用點的位移可取荷載穩定時間內的最后一次讀數。對多循環加載可取各級荷載作用下最后一次循環的位移值，有了該曲線即可判斷該樁的承載力。中、長樁在水平荷載作用下，隨著荷載增加，樁前土體開始出現塑性區，并不斷向前、向深度方向擴展，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度。sQsAEJkW5T2 .繪制在各級荷載作用下彎矩圖從實測應

16、變推求彎矩的方法略）。3 .確定試樁的特征荷載與極限承載力1）臨界荷載9/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途混凝土樁包括預制樁和灌注樁）的最大彎矩截面的受拉區開始出現微小裂紋時的狀態稱為臨界狀態，所對應的荷載為臨界荷載，在力和位移H-YH關系曲線上，該級荷載引起的位移增量將比上級有明顯增加，如圖6-24所示；如繪制在雙對數坐標系中，lgH-lgYH圖上將出現第一個折線交點，如圖6-25所示。該圖是上海某工程的實驗曲線，相應的臨界荷載為96kN。GMsIasNXkA2）極限荷載當混凝土樁的最大彎矩截面的受拉區混凝土全部退出工作，鋼筋發生屈服時，或鋼樁該截面最大應力達到屈服應力時，相

17、應的狀態稱為極限狀態。對應的水平荷載稱為極限荷載。在H-YH曲線上該荷載作用下的位移急劇增加，并出現明顯轉折點。在lgH-lgYH圖中將出現第二個折線交點。上例中的極限荷載為144kNo對鋼樁則僅出現對應于極限荷載的第二個轉折點。國內有些部門考慮到上部建筑物不允許產生較大位移。對這類試樁可根據各部門相應規范規定的允許地面位移來確定其承載力，并和樁身強度確定的承載力相比較，取其小值為該樁的極限承載力。由于試樁和實際工程樁的樁頂約束、自由長度等很難完全保持一致，所以實驗得到的承載力僅代表試樁的承載力。TIrRGchYzg建筑樁基技術規范JGJ94-94關于測試工作的規定為便于學習和比較，現將建筑樁

18、基技術規范JGJ94-94附錄E的條文列出于下：10/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途E.0.1實驗目的：采用接近于水平受力樁的實際工作條件的實驗圖E-1水平靜載實驗裝置方法確定單樁的水平承載力和地基土的水平抗力系數或對工程樁的水平承載力進行檢驗和評價；當埋設有樁身應力測量元件時，可測定出樁身應力變化，并由此求得樁身彎矩分布。7EqZcWLZNXE.0.2實驗設備與儀表裝置圖E-1)E.0.2.1采用千斤頂施加水平力，水平力作用線應通過地面標高處地面標高應與實際工程樁基承臺底面標高一致)。在千斤頂與試樁接觸處宜安置一球形較座，以保證千斤頂作用力能水平通過樁身軸線；lzq7IGf

19、02E11/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途ze青a嚷里無力作用點位修f由巾圖金州H-。曲線2S466Tfi9l0加3Q4050即7罌必臧300力隹用點位移Fh吟圖6-25lgH-lgYH曲線E.0.2.2樁的水平位移宜采用大量程百分表測量。每一試樁在力的作用水平面上和在該平面以上50cm左右各安裝一或二只百分表下表測量樁身在地面處的水平位移，上表測量樁頂水平位移，根據兩表位移差與兩表距離的比值求得地面以上樁身的轉角）。如果樁身露出地面較短，可只在力的作用水平面上安裝百分表測量水平位移；zvpgeqJIhk12/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途E.0.2.3固定

20、百分表的基準樁宜打設在試樁側面靠位移的反方向，與試樁的凈距不少于1倍試樁直徑。E.0.3實驗加載方法：宜采用單向多循環加卸載法，對于個別受長期水平荷載的樁基也可采用慢速維持加載法穩定標準可參照豎向靜載實驗）進行實驗。NrpoJac3v1E.0.4多循環加卸載實驗法，按下列規定進行加卸載和位移觀測：E.0.4.1荷載分級：取預估水平極限承載力的1/101/15作為每級荷載的加載增量。根據樁徑大小并適當考慮土層軟硬，對于直徑3001000mml樁，每級荷載增量可取2.520kN;1nowfTG4KIE.0.4.2加載程序與位移觀測：每級荷載施加后，恒載4min測讀水平位移，然后卸載至零，停2min

21、測讀殘余水平位移，至此完成一個加卸載循環，如此循環5次便完成一級荷載的實驗觀測。加載時間應盡量縮短，測量位移的間隔時間應嚴格準確，實驗不得中途停歇；fjnFLDa5ZoE.0.4.3終止實驗的條件：當樁身折斷或水平位移超過3040mm土取40mm時，可終止實驗。tfnNhnE6e5E.0.5單樁水平靜載實驗報告內容及資料整理E.0.5.1單樁水平靜載實驗簡況：整理成表格形式宜按表C-2）略）。對成樁和實驗過程發生的異常現象應作補充說明；HbmVN777sLE.0.5.2單樁水平靜載實驗記錄表宜按表E-1）略）。13/16個人收集整理資料,僅供交流學習,勿作商業用途E.0.5.3繪制有關實驗成果曲線：一般應繪制水平力-時間-位移X0H0-t-x0）、水平力-位移梯度H0-&h。）或水平力-位移雙對數lgH0-lgx0）曲線，當測量樁身應力時，尚應繪制應力沿樁身分布和水平力-最大彎矩截面鋼筋應力H0-（rg）等曲線。V7l4jRB8HsE.0.6單樁水平臨界荷載樁身受拉區混凝土明顯退出工作前的最大荷載）按下列方法綜合確定：E.0.6.1取H0-t-x0曲線出現突變相同荷載增量的條件下，出現比前一級明顯增大的位移增量）點的前一級荷載為水平