桩基静载试验应用

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一般情况下，桩基静载试验的成果数据，如单桩承载力、沉降量等均认为是准确、可靠的，这已为无数的工程实例证明。

桩基静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而发展起来的。新中国成立以前，在国内基本上没有桩基静载测试技术的发展（当时期还少有高楼大厦），新中国成立以后，桩基静载测试技术才逐步发展起来，就拿西南边陲省份云南来讲，50年代末和60年代初，就有了在预制桩上进行的静载试验，但因为桩基础的使用量很少，故试验的数量也少。进入到80年代以后，随着改革开放的深入，基础建设规模的逐年加大，特别是灌注桩在工程上的广泛应用，我国的桩基静载测试技术也进入了一个全新的发展时期。

桩基测试技术理论的发展本身促进了桩土荷载传递机理理论的研究，而这一直是国内外岩土工程界研究的热点，在这方面我国的学者也通过试验研究发表了许多自己的理论方法。我国的沈保汉分析了大量的为测试位移和应力数据而埋有实测元件的试桩资料，结果表明：

实验结果

(1)S—㏒Q法的极限荷载是桩侧摩阻力得到充分发挥时的荷载，相应于极限荷载时的极限桩顶下沉量Su（即桩土间相对位移量）与桩的类型、桩径和施工方法等有关；对于同一施工类型的桩，一般说来，按摩擦桩、端承摩擦桩和摩擦端承桩的顺序排列，Su依次增大；

(2)大直径钻孔桩的Su值比小直径钻孔桩的Su值大；

(3)打入式预制桩和钻孔灌注桩的Su也有较大差别

(4)施工工艺和施工质量对钻孔桩的极限荷载Qu和极限桩顶下沉量Su有较大影响。

在桩的破坏模式研究方面，赵明华认为应分为三种模式，即：屈曲破坏、整体剪切破坏、刺入破坏；沈保汉认为应分为四种模式，即：端承摩擦桩的整体剪切破坏、摩擦桩的整体剪切破坏、摩擦端承桩的刺入剪切破坏、端承桩的屈曲破坏。

在依靠桩的下沉量确定桩的极限承载力方面，我国《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）规定：当Q－s曲线无明显的拐点时，可取桩顶总沉降量为40㎜时相应的荷载值为单桩极限承载力；《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）规定：对于缓变型Q～s曲线一般可取s=40～60mm对应的荷载，对大直径桩可取s=0.03～0.06D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)所对应的荷载值；对于细长桩(l/d>80)可取s=60～80mm对应的荷载。沈保汉建议，对直径为0.3m～0.5m的打套管成孔灌注桩可采用桩顶下沉量为桩径的10%所对应的荷载为极限荷载；对于钻孔扩底灌注桩可取桩顶下沉量为扩大头直径7%所对应的荷载为极限荷载。

数学解法

在判定桩的屈服荷载方面我国的牛冬生和沈保汉建议按试验数据的数学特征来确定Q—s曲线上的屈服荷载，其解法如下：

A．求某级荷载Q下的Q—s曲线斜率K

B．求K的二阶导数

C．绘制折线连接图，在此图上，每级荷载的数学特征极为明显，如图1所示，B的荷载接近S—lgQ曲线的极限荷载Qu，而峰值A的荷载相应于Q—S曲线上的屈服荷载Qy。

在极限承载力的预估计算方面我国陈宗岳在1978年按最小曲率半径导得的Qu式为：

赵明华更提出了调整双曲线法预估计算极限承载力，公式为：

随着各种预测理论的研究，我国有学者提出了灰色预测理论预估极限承载力。灰色预测理论是近二十年才发展起来一种新理论。它己广泛地应用于工业、农业、能源、交通、社会科学等诸多领域，最近几年，已有不少人将这一理论应用于岩土工程，并取得了明显的效果。利用这种方法，可以通过载荷试验的部分己知数据对不同沉降时相应的桩身荷载值进行预测。

基本原理

该方法的基本原理是以一组完全的单桩竖向抗压静载荷试验Q—s曲线为基础，取该曲线的前几级荷载下沉降原始数据进行分析，进而对Q—s曲线的发展趋势作出预测。考虑到一般静载荷试验做到破坏时的加荷级数为10—15级。故一般取前10级建立相应的GM(1，1)模型进行预测。预测所选用的级数少，经济效益越明显：预测时所选用的级数多，预测精度会有所提高，但当级数过多时，就失去了预测的意义。灰色预测方法对于以沉降控制来确定承载力的大直径桩、超长桩和嵌岩桩效果明显。

以第k级荷载下的沉降量△S（k）为一个数据，可以得到一组数据序列△S，△S（△S（1），△S（2），…，△S（k））。将S进行累加生成可得到另外一组数据，S=（S（1），S（2），…，S（k））。其中，其中S（k）为第k级荷载作用下的累加沉降量。

对于等量加荷试验，可对S（k）建立如下的GM(1，1)预测模型：式中、u—待定系数；

由最小二乘法，可有下式得到待定系数、u：

式中则这样我们就可以得到不同荷载下响应的沉降量，进而就可以确定对应沉降下单桩的竖向抗压承载力值。

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