单桩水平承载力技术指南

1.影响单桩水平承载力的因素

桩的水平承载力，系指与桩轴方向垂直的承载力。工业与民用建筑中的桩基础，一般以承受竖向荷载为主，但在风荷载及地震荷载等作用下，桩基础上作用有较大的水平荷载时，必须对桩的水平承载力进行验算。

在水平荷载和弯矩的作用下，桩身挠曲变形，并挤压桩侧土体，土体对桩侧产生水平抗力，其大小和分布与桩的变形、土质条件以及桩的入土深度等因素有关。在出现破坏以前，桩身的水平位移与土的变形是协调的，相应的桩身产生内力。随着位移和内力的增大，对于低配筋的灌注桩而言，通常桩身首先出现裂缝，然后断裂破坏；对于抗弯性能好的混凝土预制桩，桩身虽未断裂，但桩侧土体明显开裂和隆起，桩的水平位移将超出建筑物变形允许值，使桩处于破坏状态。

单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素，应通过现场水平荷载试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验。桩基抵抗水平力很大程度上依赖于承台底阻力和承台侧面阻力，带承台桩基的水平载荷试验能反映桩基在水平力作用下的实际工作情况。当作用在桩基上的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。当水平力较大时，可设斜桩来承担水平推力。

2.单桩水平静载荷试验

桩的水平静载荷试验是确定桩水平承载力的最可靠办法，能真实地反映现场影响桩水平承载力的各种因素。

（1）加荷装置。水平载荷试验常采用横向放置的千斤顶加荷，如图8-7所示。

图8-7　单桩水平静载荷试验装置

桩在水平荷载作用下，桩顶同时产生横向位移和转动。为了自始至终使水平力的作用点和受力面不变，千斤顶应有球支座装置。

观测装置原则上与垂直载荷试验相似。量测桩顶水平位移一般不少于2 个测点，且与中轴线对称布置。观测装置的固定点位置，应与试桩保持足够的距离，以免影响观测精度。

（2）加荷方法。加荷时可采用连续加荷法或循环加荷法。与垂直静载荷试验一样，荷载需分级施加，每次加荷等级为估计的最大水平荷载的1/15～1/8，一般为5～10kN，过软的土可以采用2kN为级差。

当出现下列情况之一时，认为桩已破坏，即可终止试验：(www.xing528.com)

1）桩身已断裂。

2）桩侧地面表现出明显裂缝或隆起。

3）桩顶水平位移超过30～40mm（软土取较大值）。

卸载按照2 倍加载等级逐渐卸载，每30min卸一级荷载，并于每次卸载前测读位移。

（3）极限荷载的确定。通过对试桩资料的整理分析，确定桩的水平极限荷载（水平极限承载力）。

根据试验数据绘制荷载—位移（H0—X0）曲线及荷载—位移梯度 [H0—（ΔX0/ΔH0）]曲线，如图8-8所示，取H0—（ΔX0/ΔH0）曲线的第一拐点为临界荷载，取第二拐点或H0—X0曲线的陡降起点为极限荷载。若桩身设有应力测读装置，还可根据最大弯矩点变化特征判定临界荷载和极限荷载，如图8-9所示。

图8-8　单桩H0—（ΔX0/ΔH0）曲线　

图8-9 单桩H0—σg曲线

临界荷载Hcr是指桩身开裂，受拉区混凝土不参加工作时的桩顶水平荷载。极限荷载Hu是相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶水平荷载。对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载荷试验结果取地面处水平位移为10mm所对应的荷载为单桩水平承载力特征值。对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取临界荷载Hcr为单桩水平承载力特征值。

对于重要工程，可模拟承台竖向荷载的实际情况进行试验。