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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，而且桩的埋深越大，这种现象越明显，见图2-22所示。
图2-22 单桩竖向抗拔荷载作用下，桩和桩周土的基本破坏模式
一、单桩竖向抗拔静载试验装置
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所组成(图2-23)。
图2-23 单桩竖向抗拔静载试验装置示意图
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倍。反力架系统应具有至少倍的安全系数。
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，必须独立于测量扰动环境之外。
二、单桩竖向抗拔静载试验的技术规范
单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法。需要时，也可采用多循环加载卸载方法。慢速维持荷载法可按下面要求进行：
1.加、卸载等级
采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，第一级可取分级荷载的2倍，以后逐级加载至破坏或达到试验要求。终止加载后，开始卸载。卸载也应逐级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍。加、卸载时，应使荷载传递均匀、连续、无冲击。每级荷载在维持过程中的变化幅度，不得超过分级荷载的± 10%。
2.桩顶上拔量的测量
加载时，每级荷载施加后按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶上拔量，以后每隔30min测读一次。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读桩顶下沉回弹量；卸载至零后，测读桩顶残余上拔量，维持时间为3h，其测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。试验时应注意观察桩身混凝土的开裂情况。
3.变形相对稳定标准
在每级荷载作用下，桩顶的上拔量在每小时内不超过，并连续出现两次，可视为稳定。当桩顶上拔量达到相对稳定时，方可施加下一级荷载。
4.终止加载标准
当出现下列情况之一时，可终止加载：
(1)在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量的5倍；
(2)按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时；
(3)按钢筋抗拉强度控制，钢筋应力达到钢筋强度标准值的倍；
(4)对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。
如果在较小荷载下出现某级荷载的桩顶上拔量大于前一级荷载下的5倍时，应分析原因。对试验桩，必要时可继续加载，当桩身混凝土出现多条环向拉张裂缝后，桩顶位移会出现小的突变，但此时并非真正达到桩的极限抗拔力。
三、桩的抗拔极限承载力的确定
首先将试验数据转换为相关判断曲线。这类曲线的形式有：上拔荷载U与桩顶上拔量δ之间的关系曲线(U—δ曲线)和桩顶上拔量δ与时间对数之间的曲线(δ—lgt曲线)。但当上述两种曲线难以判别时，可辅以δ—lgU曲线或lgU—lgδ曲线，以确定拐点位置。拐点的具体确定方法如下：
(1)根据曲线特征确定桩的抗拔极限承载力对于陡变型的U—δ曲线，可根据U—δ曲线的特征点，即：与陡升起始点相对应的荷载值为桩的抗拔极限承载力。
典型的单桩竖向抗拔U—δ曲线可分三段：第一段为直线段，U—δ按比例增加；第二段为曲线段，随着桩土相对位移的增大，上拔位移量比侧阻力增加的速率快；第三段呈近似直线段，此时即使上拔荷载增加很小，桩的位移量仍急剧上升，同时桩周地面往往出现环向裂缝；第三段起始点所对应的荷载值，即为桩的竖向抗拔极限承载力值(图2-24)。
(2)根据上拔量随时间变化特征，确定桩的抗拔极限承载力取δ—lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值，如图2-25。
图2-24 根据U—δ曲线特征确定桩的抗拔极限承载力
图2-25 根据δ—lgt曲线特征确定桩的抗拔极限承载力
(3)当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载为该桩的抗拔极限承载力值。
(4)根据lgU—lgδ曲线确定单桩竖向抗拔极限承载力时，可取lgU—lgδ双对数曲线第二拐点所对应的荷载，为桩的竖向极限抗拔承载力值。
四、单桩竖向抗拔承载力特征值
单桩竖向抗拔极限承载力统计值，按以下方法确定：成桩工艺、桩径和单桩竖向抗拔承载力设计值相同的受检桩数不少于3根时，可进行单位工程单桩竖向抗拔极限承载力统计值计算；参加统计的受检桩试验结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗拔极限承载力；当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因并结合工程具体情况综合确定。必要时可增加受检桩数量；对桩数为3根或3根以下的柱下承台，应取最小值。
单位工程同一条件下的单桩竖向抗拔承载力特征值，应按单桩竖向抗拔极限承载力统计值的一半取值。当工程桩不允许带裂缝工作时，取桩身开裂的前一级荷载作为单桩竖向抗拔承载力特征值，并与按极限荷载一半取值确定的单桩竖向抗拔承载力特征值，宜相比后取小值。
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关于土木工程专业毕业论文参考文献
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江秀梅+刘洋
谈公路工程软基处理中PHC桩检测工作
论文关键词：公路工程软基处理PHC桩试验检测
论文摘 要 ：PHC桩应用于公路工程软基处理，已有多个年头，从应用到公路工程建设领域后，对于质量检测工作一直为人们所关注、重视。由于试验检测工作的准确性直接决定了软基处理质量，因此，必须确保试验数据和检测工作的质量。为了达到这一目的，必须对检测工作的各项要求进行了解掌握，下面，本人将结合自身检测工作经验，和大家一起来探讨一下关于PHC桩的各个检测事宜。 PHC桩（预应力砼管桩）在当今公路工程施工建设中，作为主要的软基处理方式之一，并不少见。对于其施工技术的和控制，目前已趋成熟，部、建设部近年来不断对PHC桩相关规范进行更新、修订，使其生产和施工得到了较好控制。然而，对于一名刚刚涉及试验检测工作的技术人员来说，如何对PHC桩进行进场检测，及如何在施打完成后对其进行事后检测，都是初次接触检测工作时必须面对的一个个问题。为了让更多初入行者能更快、更全面掌握PHC桩相关检测事宜，本人结合自身多年试验检测工作经验，从实践和便于监控检测的角度出发，对PHC桩的检测要求和相关检测事宜作一些和归纳。 一、进场质量主要检测要求 管桩无论是委托预制或是直接购买，都要把好原质量关，对于委托的单位或是购买的预制场家均应具备高强预应力管桩加工生产的施工资质，确定厂家前应会同监理、业主等前往实地认真考察，并了解该厂以前生产的产品使用效果，确保是正规的、合格的生产厂家。如果直接购买已有的产品，则在生产场地对产品进行认真论证，反复推敲?，各种证件、手续一应俱全，成品桩的外观应无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无裂隙，桩径、管壁厚度、桩尖中心线、顶面平整度、桩体弯曲等规范有强制性要求的，必须符合有关要求，管桩起吊中应免受振动、冲撞，确保运至现场的产品是合格的产品。 管桩运到工地后，应对进入工地的所有管桩的规格、型号、尺寸、外观质量、尺寸偏差、管桩堆放及桩身破损情况等进行全面检查，不符合要求的桩禁止使用。应由有资质的检测单位对进入施工场地的管桩进行随机见证抽样检测，检测应符合下列规定： （一）沉桩前，每个厂家生产的每一种桩型随机抽取一节管桩桩节进行破坏性检测，检测项目为预应力钢筋的搞拉强度、钢筋数量、钢筋直径（可检查每延米重量）、钢筋布置、端板材质及厚度、尺寸偏差、外观质量、钢筋保护层厚度等。当抽检结果出现不符合质量要求时，应加倍检测，若再发现不合格的桩节，该批管桩不准使用并必须撤离现场。未经抽检不得施工工程桩。 （二）沉桩过程中每栋物应随机抽查已截下的桩头，进行钢筋数量、钢筋直径、预应力钢筋抗拉强度、钢筋布置、端板尺寸及钢筋保护层厚度的检测，检测数量每单体工程不应小于总管桩数的1%，且不得少于3根。 （三）应对闭口桩尖的钢板厚度、桩尖尺寸、焊缝质量等进行检测，检测数量每栋建筑物不应少于总桩数的1%，且不应少于2个桩尖。 工程桩施工前应按有关规定进行单桩竖向抗压静载荷试验，并应压至破坏。当拟采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力的验收检测时，应先对试桩进行高应变检测，再进行单桩竖向静载荷试验并压至破坏，取得可靠的动静对比资料后，方可在验收检测中实施高应变法。对比试验数量不应少于3根，当预估总桩数少于50根时，不应少于2根。 二、单桩静载试验检测要求 当岩土工程条件简单且以压桩力控制桩长或岩石土工程条件简单且有类似经验时，可用工程桩进行单桩竖向抗压静载荷试验，但应按有关规定增加一倍的检测数量，检测应符合下列规定： （一）单栋建筑物每一条件下的桩的试验数量不应少于6根（总桩数少于50根时，不少于4根），其中有3根（总桩数少于50根时为2根）应在大量工程桩施工前进行试验。 （二）岩土工程条件相同的同一场地多栋物，当工程桩条件相同时，每栋建筑物的试验数量不应少于2根，且每一施工单位所施工桩的检测数量不应少于6根。其中每栋建筑物有1根，每个施工单位有3根桩应在大量工程桩施工前进行试验。高层建筑及试验结果离散性较大时，应由设计单位酌情增加试验数量。 （三）除去施工前进行的试验外，余下的试验宜在工程桩施工完成并按桩顶设计标高截桩后随机抽检试验；当基坑开挖较深、坑内试验困难时，也可由设计单位指定桩位，在工程桩施工过程中进行试验。 （四）单栋建筑物某一条件下的桩总数少于30根，且为裙楼、附楼下的次要桩时，至少应进行一根桩的静载荷试验。 （五）当按上述要求进行试验后，在施工正常的情况下，工程桩可不再进行单桩承载力的验收。 （六）不应采用高应变法部分或全部取代上述单桩竖向抗压静载荷试验的检测。所有工程桩应逐根对桩孔内壁进行灯光照射目测或孔内摄影检查，观察孔内是否进土、渗水，有无明显破损、错位、挠曲现象，并作出详细记录，注明发现缺陷的位置以及进土、进水的深度。 三、桩位、垂直度、水平位移的主要检测要求 （一）工程桩的`桩顶标高应进行检验，其偏差不应超过+20mm、-50mm。 （二）开挖基坑中应对工程桩的外露桩头或在桩孔内进行桩身垂直度检测，抽检数量不应少于总桩数的5%，在基坑开挖中如发现土体位移或运行影响桩身垂直度时，应加大检测数量。对倾斜率大于3%的桩不应使用：对倾斜率为1%~2%（含2%）及2%~3%的桩宜分别进行各不少于2根的单桩竖向抗压静载荷试验，并将试验得出的单桩抗压承载力乘以折减系数，作为该批桩的使用依据。载荷试验最大加载最量应为设计要求的单桩极限承载力，试验中可同时进行桩顶水平位移的测量。 四、桩身完整性检测主要要求 工程桩应进行桩身完整性的验收检测。采用低应变法检测时，甲级设计等级的桩基，抽栓数量不应小于总桩数的30%，且不应少于20根。其他桩基抽检数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根。 每个承台下抽检的桩数不应少于1根，且单桩、两桩承台下的桩应全数检测。抗拔桩、以桩身强度控制设计的抗压桩、超过25层的高层建筑基桩及倾斜度大于1%的桩应全数检测。当采用低应变法检测桩身完整性时，应符合以下规定： （一）出现裂缝和缺陷的永久结构的抗拔桩或以承受水平力为主的桩应意在为III类或IV类桩。 （二）桩身的混凝土受损及桩身出现斜裂缝或垂直裂缝的受压桩应判为III类或IV类桩。 （三）桩身出现轻微缺陷的受压桩宜先判为III类桩，最终判定桩的类别时，应挖开浅部的缺陷进行检查核对，结合低应变波形判别评价。挖开检查时，当裂缝长度小于桩截面周长的1/3且为水平裂缝时，可将相似波形的桩改判为II类桩。 五、结束语 总之，作为一名合格的试验检测技术人员，除了要对各种试验检测规程、检测规范的要求做到了如指掌之外，更重要的，要注得自身工作经验和专业技术的提高，因为当一组不合格的数据由于个人经验不足出现误判时，给工程带来的，往往是质量事故的发生。因此，作为质量评判的主要角色，我们必须严阵以待，谨小慎微，认真做好专业经验的培养和检测技能的提高，只有这样，才能为工程建设质量保驾护航。 参考文献： 1.建筑地基与基础施工质量验收规范GB50202-2002[S] 2.卢春华.静压高强度预应力混凝土管桩施工技术[J].科技情报,2005
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