横向静载荷试验成果-《土力学与地基基础》

水平静荷载试验是研究水平荷载作用下性状的重要手段，也是确定单桩水平承载力的最可靠方法。桩承受水平荷载的试验可在两根桩间放置一个千斤顶，在这两根桩间施加水平力。如果做力矩产生水平位移的试验，可在地面上一定高度给桩施加水平力，必要时还可进行带承台桩的载荷试验。

1.试验装置

试验装置包括加载系统和位移观测系统。加载系统采用水平施加荷载的千斤顶，位移观测系统采用安装在基准架上的百分表或电感位移计。

2.试验方法

1）单向多循环加卸载法

此法主要模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力和机器扰力等循环性动力水平荷载。

试验加载分级加载量一般取预估横向极限荷载的1/10～1/15。图8.20中，一级荷载为1.5×10 kN。根据桩径大小并适当考虑土层软硬，对于直径300～1000 mm的桩，每级荷载增量可取2.5～20 kN。每级荷载施加后，恒载每4 min测读横向位移，然后卸载至0，停2 min测读残余横向位移，至此完成一个加卸载循环。5次循环后，开始加下一级荷载。当桩身折断或水平位移超过30～40 mm（软土取40 mm）时，终止试验。

2）慢速连续加载法

此法模拟桥台、挡土墙等长期静止水平荷载的连续荷载试验，类似于竖直静载试验慢速法。荷载分级同上，每级荷载施加后维持其恒定值，并按5 min、10 min、15 min、30 min……测读位移值，直至每小时位移值小于0.1 mm，开始加下一级荷载。当加载至桩身折断或位移超过30～40 mm，便终止加载。卸载时按加载量2倍逐级进行，每30 min卸载一级，并于每次卸载前测读一次位移。

3.成果资料

常规循环荷载试验一般绘制“水平力-时间-位移”（H0-t-x0）曲线（图8.20）；连续荷载试验常绘制“水平力-位移”（H0-x0）曲线（图8.21）和“水平力-位移梯度”（H0-Δx0/ΔH0）曲线（图8.22）。利用荷载循环试验资料，取每级循环荷载下的最大位移作为该荷载下的位移值，亦可绘制上述各种曲线关系。

图8.20　水平力-时间-位移（H0-t-x0）关系曲线

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图8.21　水平力-位移（H0-x0）曲线

图8.22　水平力-位移梯度（H0-Δx0/ΔH0）曲线

4.按成果资料确定单桩水平承载力

1）单桩水平临界荷载

单桩水平临界荷载Hcr是指桩断面受拉区混凝土退出工作前所受最大荷载，通常取单桩水平临界荷载为单桩水平承载力设计值。单桩水平临界荷载Hcr可按下列方法综合确定。

（1）取循环荷载试验（H0-t-x0）曲线突变点前一级荷载为Hcr。

（2）取H0-Δx0/ΔH0曲线第一直线段终点所对应的荷载为Hcr。

2）单桩水平极限荷载

单桩水平极限荷载Hu是指桩身材料破坏或产生结构所能承受的最大变形前的最大荷载。单桩水平极限荷载可按下列方法综合确定。

（1）取（H0-t-x0）曲线明显陡降，即位移包络线向下弯曲的前一级荷载为Hu。

（2）取H0-Δx0/ΔH0曲线第二直线段终点所对应的荷载为Hu。

得到水平极限荷载Hu，除以安全系数Fs=1.5～2.0即得到水平承载力特征值RHa。采用水平静载试验确定单桩横向设计承载力时，还应注意按上述强度确定的极限荷载时的位移是否超过结构使用要求的水平位移，否则应按变形条件来控制。水平位移容许值根据桩身材料强度、土发生横向抗力的要求及墩台结构顶部使用要求来确定。可取试桩在地面处水平位移不超过6～10 mm，定位确定单桩横向承载力的判断标准，以满足结构物、桩和土的变形安全度要求。