单桩横向载荷试验试验装置

一般采用千斤顶施加水平力，力的作用线应通过工程桩基承台标高处，千斤顶与试桩接触处宜设置球铰，以保证作用力能水平通过桩身轴线。桩的水平位移宜用大量程百分表量测，若须测定地面以上桩身转角，在水平力作用线以上500mm左右还应安装一或两只百分表。固定百分表的基准桩与试桩的净距不少于一倍试桩直径。

单桩横向载荷试验简介

进行单桩的横向静载试验的目的是通过试验确定试桩的横向承载能力、推求桩周土的横向地基系数，以确定实际工程桩在水平荷载作用下的受力特性。因为试验桩一般设置为竖直方向，施加的荷载便成为水平，故也称为水平荷载试验或水平推力试验。

单桩横向载荷试验试验的目的

通过试验一般可以获得下列成果：

（1）确定试桩的承载能力。检验和确定试桩的承载能力是试验的主要目的之一。试桩的承载力可直接由试验施加的荷载和其作用点的位移的关系曲线来判断，也可根据实测的桩身应变来判定。

（2）确定试桩在各级荷载作用下的弯矩分布规律。桩身弯矩是判断和检验桩身强度的依据，同时也是推求地基不同深度处地基系数的依据。因此要求通过试验能尽量精确求得试桩在各级荷载作用下的弯矩分布图。一般来讲试桩的条件（如桩顶约束、自由长度、抗弯刚度等）很难和工程桩的情况完全保持一致，所以要确定工程桩在水平荷载作用下的受力特性，必须把试桩成果进行转化，而利用试桩求得的地基反力系数是实现这种转化的关键。

（3）弹性地基系数的确定。目前国内常用弹性地基系数法来近似确定水平荷载作用下桩的受力特性，最常用的方法有张法、C法、m法、K法等。它们各自假定了地基反力系数沿深度的不同分布图式，因此都有一定的适用范围。通过试验能选择一种比较符合实际的计算图式及相应的地基系数，以供设计使用。

（4）推求实际地基反力系数。实际地基反力系数沿深度的分布图式是比较复杂的，且随侧向位移的变化是非线性的。弹性地基系数法虽然使用比较方便，但误差较大，其值往往受到不同试验条件的影响，取值困难。因此，最好的方法是通过试验直接获得地基不同深度处的土抗力和侧向位移之间的关系，并用它来分析工程桩在水平荷载作用下的受力特性。

总之，进行桩的横向静载试验的目的之一是确定试验区域的地基，特别是浅层地基的力学性能，因此试验场地必须具有代表性，尤其是试桩区的浅层地基必须能代表实际工程的情况。

一般采用单向多循环加卸载法，每级荷载增量为预估水平极限承载力的

单桩横向载荷试验绘制水平荷载与力作用点位移关系曲线

绘制该图时，对单循环连续加载法试验，其荷载作用点的位移可取荷载稳定时间内的最后一次读数。对多循环加载可取各级荷载作用下最后一次循环的位移值，有了该曲线即可判断该桩的承载力。中、长桩在水平荷载作用下，随着荷载增加，桩前土体开始出现塑性区，并不断向前、向深度方向扩展，一直到桩身破坏为止，因此其承载力主要取决于桩本身的材料强度。

单桩横向载荷试验确定试桩的特征荷载与极限承载力

（1）临界荷载

混凝土桩（包括预制桩和灌注桩）的最大弯矩截面的受拉区开始出现微小裂纹时的状态称为临界状态，所对应的荷载为临界荷载，在力和位移（H-Y_H）关系曲线上，该级荷载引起的位移增量将比上级有明显增加；如绘制在双对数坐标系中，lgH-lgY_H图上将出现第一个折线交点。

（2）极限荷载

当混凝土桩的最大弯矩截面的受拉区混凝土全部退出工作，钢筋发生屈服时，或钢桩该截面最大应力达到屈服应力时，相应的状态称为极限状态。对应的水平荷载称为极限荷载。在H-Y_H曲线上该荷载作用下的位移急剧增加，并出现明显转折点。在lgH-lgY_H图中将出现第二个折线交点。对钢桩则仅出现对应于极限荷载的第二个转折点。国内有些部门考虑到上部建筑物不允许产生较大位移。对这类试桩可根据各部门相应规范规定的允许地面位移来确定其承载力，并和桩身强度确定的承载力相比较，取其小值为该桩的极限承载力。由于试桩和实际工程桩的桩顶约束、自由长度等很难完全保持一致，所以试验得到的承载力仅代表试桩的承载力。

单桩横向极限承载力单桩横向承载力简介

桩的横向承载力是指桩在与桩轴线垂直方向受力时的承载力。桩在横向力作用下的工作情况较轴向受力时要复杂些，但仍然是从保证桩身材料和地基强度与稳定性以及桩顶水平位移满足使用要求来分析和确定桩的横轴向承载力。

单桩横向极限承载力单桩水平承载力的影响因素

在水平荷载作用下，桩身产生挠曲变形，并挤压桩侧上体产生对桩侧的抗力。当水平荷载较小时，这一抗力主要由靠近地面部分的土体提供的，土体的变形也主要是弹性变形。随着荷载加大，桩身的变形也加大，表层土将由上至下逐渐发生屈服，水平荷载向更深层上体传递。当变形达到桩所不能允许的程度，或者桩周土丧失稳定性时，就达到了桩的水平极限承载力。

桩的水平承载力也应该满足桩周土稳定性、桩身强度和允许位移这三个方面的要求。因此，地基土质条件、桩的人土深度、桩身截面刚度、桩身材料强度、桩间距、桩顶嵌固程度以及上部结构的性质，都是影响桩的水平承载力的因素。地基土的抗力就越大，桩的水平承载力也就越高。抗弯性能差的桩，比如低配筋率的灌注桩，常因桩身断裂而破坏；抗弯性能好的钢筋混凝土桩或钢桩，承载力主要受周围土体的性质所控制。桩顶在承台中受到的嵌固作用越强，桩可能产生的水平位移越小，但桩身弯矩会土质越好，桩人土越深，越大。刚度大的桩的桩身变形小。

单桩横向极限承载力单桩横向承载力的破坏机理及计算

桩在横向荷载作用下，桩身产生横向位移或挠曲，并与桩侧土协调变形。桩身对土产生侧向压应力，同时桩侧土反作用于桩，产生侧向土抗力。桩土共同作用，互相影响。在横向力或弯矩作用下，单桩可能因出现下列情况而破坏：

①桩身由于荷载产生的弯矩过大而断裂；

②桩周土被挤出，从而导致桩的整体转动、倾倒或桩顶位移过大。单桩的横向承载力与桩的入土深度、桩的截面强度和抗弯刚度、桩顶和桩底的嵌固条件、荷载性质、有无轴向荷载同时作用、桩周土的强度与变形性质以及上部构筑物特性等许多因素有关，可分别按刚性桩和柔性桩计算。

刚性桩：当桩径较大，入土深度较小或周围土层较松软，即桩的刚度远大于土层刚度。桩的相对刚度较大时，受横向力作用时桩身挠曲变形不明显，如同刚体一样围绕桩轴某一点转动。如果不断增大横向荷载，则可能由于桩侧土强度不够而失稳，使桩丧失承载的能力或破坏。因此，基桩的横向承载力可能由桩侧土的强度及稳定性决定，破坏荷载可按桩在土中绕桩身某点旋转而使四周土体达到极限平衡的条件求得。

柔性桩：当桩径较小，入土深度较大或周围土层较坚实，即桩的相对刚度较小。此时桩侧土有足够大的抗力，桩身发生挠曲变形，其侧向位移随着入土深度增大而逐渐减小，以至达到一定深度后，几乎不受荷载影响。形成一端嵌固的地基梁，桩的变形呈所示的波状曲线。如果不断增大横向荷载，可使桩身在较大弯矩处发生断裂或使桩发生过大的侧向位移超过了桩或结构物的容许变形值。因此，基桩的横向承载力将由桩身材料的抗弯强度或侧向变形条件决定。柔性桩的上部尽管亦会使土因塑性挤出而破坏，但由于桩嵌固较深，不会出现整体转动，因此须计算桩身内弯矩沿深度的分布，并确定最大弯矩值及其位置，以及荷载与桩顶变位间的关系。柔性桩的计算方法有：基床系数法、弹性半空间法以及有限元法等。

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)规定，单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、人土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素，应通过现场水平载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验试验，宜采用慢速维持荷载法。

当作用于桩基上和外力主要为水平力时，应根据使用要求对桩顶变位的限制，对桩基的水平承载力进行验算。当外力作用面的桩距较大时，桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时，应计算土抗力的作用。当水平推力较大时，宜设置斜桩。

《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)规定，单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定：

（1）对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定，试验方法可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)执行。

（2）对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10 mm(对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6 mm)所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。

（3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值。

（4）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值(参见规范原文)。

（5）对于混凝土护壁的挖孔桩，计算单桩水平承载力时，其设计桩径取护壁内直径。

（6）当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩水平静载试验资料时，可按公式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值(参见规范原文)。

（7）验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时，应将上述（2）~（5）款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80；验算地震作用桩基的水平承载力时，宜将按上述（2）~（5）款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25.。 2100433B

单桩竖向静载荷试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀的传至建筑物基桩上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q—s 曲线及s—lg t等辅助曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。