荷载板试验试验原理

荷载板试验就是在欲试验的土层表面放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级增量持续时间相同或接近，测记每级荷载板作用下荷载板沉降量和稳定值，加载至总沉降量为25mm，或达到加载设备的最大容量为止，然后卸载，记录土的回弹值，持续时间应不小于一级荷载增量的持续时间。根据试验记录绘制荷载P和沉降量S的关系曲线（图1）。分析研究地基土的强度与变形特征，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。

地基在荷载作用下达到破坏状态的过程可分为三个阶段（图2）

压密阶段（直线变形阶段）

相当于P-S曲线上的oa段，p-s曲线接近于直线，土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态，这一阶段荷载板沉降主要是由于土中孔隙的减少引起，土颗粒主要是竖向变位，且随时间渐趋稳定而土体压密，所以也称为压密阶段。曲线上相应于a点的荷载称为比例界限Pr。

剪切阶段

相当于p-s曲线上的ab段。这一阶段p-s曲线已不再保持纯属关系，沉降的增长率( △S/△P)先随荷载的增加而增大。在这个阶段，除土体裁的压密外，在承压板边缘已有小范围局部土体的剪应力达到或超过了土体的抗剪强度，并开始向周围土体发生剪切破坏（产生塑性变形区）；土体的变形是由于土中孔隙的压缩和土颗粒剪切移动同时引起的，土颗粒同时发生竖向和侧向变位，且随时间不易稳定，故称之为局部剪切阶段。随着荷载的的继续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面，由荷载板两侧挤出而破坏。因此，剪切阶段也是地基中塑性区的发生及发展阶段。相应于P-S曲线上b点的荷载称为极限荷载Pu。

破坏阶段

相应于P-S曲线上的段bc。当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下沉，即使不增加荷载，沉降也不能稳定，同时土中形成连续滑动面，土从承压板下挤出，在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙，故称之为破坏阶段。该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度；土体变形主要由土颗粒剪切变位引起，土粒主要是侧向移动，且随时间不能达到稳定，地基土失稳而破坏。2100433B

试验荷载最大保证载荷

采用在不允许发生静态损坏的运转条件下，可能作用在机器上的真实最大载荷。在载荷的一次作用下就会发生静态损坏，因此，如果每次测量的最大载荷值发生变化，为了预估真实的最大值，该值必须经过统计学处理(例如，极值统计)。

试验荷载防滑保证载荷

采用在不允许发生滑动的运转条件下，可能作用在机器上的最大载荷。在载荷的一次作用下，滑动也会发生，因此，如果测量得到的载荷值发生变化，该值必须经过统计学处理。

试验荷载防松保证载荷

采用在不允许发生松动(这里指致命的旋转松动)的运转条件下，可能作用在机器上的最大交变载荷。“交变载荷”是一种作用方向反复交替变换的载荷。因为滑动反复发生，必定在螺栓和螺栓孔之间的间隙中发生向左、向右的交替反复滑动。因此，一个左右交替变化方向的系统外部剪切载荷，即一个交变载荷是必不可少的。如果载荷只在一个方向重复，螺栓和螺栓孔之间的滑动将只发生一次，而不会发生反复滑动，也不会有旋转松动的进展。因此，不需要考虑这种类型的载荷。

交变载荷从其零点算起，如果两个方向的大小相等，则此交变载荷称之为“完全交变载荷”；如果两个方向的大小不相等，则称之为“部分交变载荷”。在部分交变载荷的情况下，应用较小一方的载荷是适宜的。原因是，为了发生反复的滑动，被联接件在较小载荷的作用下发生滑动才是不可缺少的。

即使在单一的运转条件下没有交变载荷的产生，通过两个运转条件的组合，交变载荷也可能产生。正因如此，考虑运转条件的组合也是重要的。

试验荷载防分离保证载荷

采用在不允许被联接件出现分离的运转条件下，可能作用在机器（或部件）上的最大载荷。自然，只有将被联接件分开方向上的载荷才应当考虑。

试验荷载防疲劳保证载荷

疲劳断裂的发生是通过疲劳损伤的积累而产生的，疲劳损伤是由载荷的频繁反复作用而引起的。如果脉动载荷的大小是恒定的，则采用最大值；如果脉动载荷的大小是变化的，且在它们的组合作用下导致疲劳断裂，则应该估算在机器的生命(使用寿命)周期内，载荷的大小和该载荷作用的次数，通过线性累积损伤规律(Miner’s Law)预测其耐久性寿命。或者，根据估算的频次比施加不同大小的载荷，进行耐久性试验(程序加载耐久性试验)。

因此，在无限寿命的情况下，可以采用可能的最大反复载荷。然而，在有限寿命的情况下，必须考虑载荷的大小及重复频率的组合(载荷累积频率分布曲线)。