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单桩竖向抗拔静载试验的设备主要由:主梁、次梁、反力桩或反力支墩等的反力装置;千斤顶等的加载装置;压力表、压力传感器或荷重传感器等的荷载测量装置;千分表或位移传感器等位移测量装置等。
单桩竖向抗拔静载试验宜采用反力桩(或工程桩)提供支座反力。反力桩顶面应平整并具有足够强度,以保证反力梁的稳定性;反力桩顶面直径(或边长)不宜小于反力梁的宽度,否则应加垫钢板,以确保试验设备安装稳定性;也可据现场情况采用天然地基提供支座反力;两边支座处的地基强度应相近,且两边支座与地面的接触面积宜相同。施加于地基的压应力,不宜超过地基承载力特征值的1.5倍。反力架系统应具有至少1.2倍的安全系数。 选用千斤顶、测量仪表、压力传感器或荷重传感器时,应注意具有足够的行程和量程。安装测试系统必须保证其受力的独立性,考虑到有可能出现桩周土破坏锥而影响量测的准确性,基准梁和千分表的安装,抗拔支座,必须独立于测量扰动环境之外。
单桩竖向抗拔静载荷试验是采用接近于竖向抗拔桩来确定单桩的竖向抗拔极限承载力的试验方法。国内、外桩的抗拔试验惯用方法是慢速维持荷载法。 在上拔荷载作用下,桩身首先将荷载以摩阻力的形式传递到桩周土中,其规律与承受竖向抗压荷载时一样,侧摩阻力也是从上到下逐步发挥,只不过力的方向刚好相反。初始阶段,上拔阻力主要由浅部土层提供,桩身的拉应力主要分布在桩的上部,随着桩身上拔位移量的增加,桩身应力逐渐向下扩展,桩的中、下部的上拔土阻力逐渐发挥。当桩端位移量超过某一数值(通常为6~10mm)时,就可以认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限,其后抗拔阻力就会下降。此时,如果继续增加上拔荷载,就会产生破坏。破坏时往往会使桩周土也一起产生剪切破坏,并表现为在桩的周围产生环状拉张裂隙、向上隆起的桩周土破坏锥,抗拔支座规范,而且桩的埋深越大,这种现象越明显。
影响单桩坚向抗拔承载力的因素很多,归纳起来有以下几个方面: (1)桩周土体的影响: 桩周土的性质、土的抗剪强度、侧压力系数和土的应力历史等都会对单桩竖向抗拔承载力产生一定的影响。一般说来,在粘土中,抗拔支座生产厂家,桩的抗拔极限侧阻力与土的不排水抗剪强度接近;在砂土中,桩的抗拔极限侧阻力可用有效应力法来估计,砂土的抗剪强度越大,桩侧单位面积的极限抗拔侧阻力也就越大。 (2)桩自身因素的影响: 桩侧表面的粗糙程度越大,则桩的抗拔承载力就越大,且这种影响在砂土中比在粘土中更明显;此外,桩截面形状、桩长、桩的刚度和桩材的泊松比等都会对单桩竖向抗拔承载力产生不同程度的影响。 (3)施工因素的影响:在施工过程中,桩周土体的扰动、打人桩中的残余应力、桩身完整性、桩的倾斜角度等也将影响单桩竖向抗拔承载力的大小。 (4)休止时间的影响:从成桩到开始试验之间的休止时间长短对单桩竖向抗拔承载力影响是明显的;另外、桩顶的加载方式、荷载维持时间、加载卸载过程等对单桩竖向抗拔承载力也有影响。
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