附录H 岩石地基载荷试验要点.docx
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附录H岩石地基载荷试验要点
第一章附录H岩石地基载荷试验要点
H.0.1本附录适用于确定完整、较完整、较破碎岩石地基作为天然地基或桩基础持力层时的承载力。
H.0.2采用圆形刚性承压板,直径为300mm。
当岩石埋藏深度较大时,可采用钢筋混凝土桩,但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。
H.0.3测量系统的初始稳定读数观测应在加压前,每隔10min读数一次,连续三次读数不变可开始试验。
H.0.4加载应采用单循环加载,荷载逐级递增直到破坏,然后分级卸载。
H.0.5加载时,第一级加载值应为预估设计荷载的1/5,以后每级应为预估设计荷载的1/10。
H.0.6沉降量测读应在加载后立即进行,以后每10min读数一次。
H.0.7连续三次读数之差均不大于0.01mm,可视为达到稳定标准,可施加下一级荷载。
H.0.8加载过程中出现下述现象之一时,即可终止加载:
1.沉降量读数不断变化,在24h内,沉降速率有增大的趋势;
2.压力加不上或勉强加上而不能保持稳定。
注:
若限于加载能力,荷载也应增加到不少于设计要求的两倍。
H.0.9卸载及卸载观测应符合下列规定:
1.每级卸载为加载时的两倍,如为奇数,第一级可为3倍;
2.每级卸载后,隔10min测读一次,测读三次后可卸下一级荷载;
3.全部卸载后,当测读到半小时回弹量小于0.01mm时,即认为达到稳定。
H.0.10岩石地基承载力的确定应符合下列规定:
1.对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限。
符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载。
将极限荷载除以3的安全系数,所得值与对应于比例界限的荷载相比较,取小值。
2.每个场地载荷试验的数量不应少于3个,取最小值作为岩石地基承载力特征值。
3.岩石地基承载力不进行深宽修正。
第二章附录J岩石饱和单轴抗压强度试验要点
J.0.1试料可用钻孔的岩芯或坑、槽探中采取的岩块。
J.0.2岩样尺寸一般为ф50mm×100mm,数量不应少于6个,进行饱和处理。
J.0.3在压力机上以每秒500kPa~800kPa的加载速度加荷,直到试样破坏为止,记下最大加载,做好试验前后的试样描述。
J.0.4根据参加统计的一组试样的试验值计算其平均值、标准差、变异系数,取岩石饱和单轴抗压强度的标准值为:
ƒrk=ψ·ƒm (J.0.4-1)
(J.0.4-2)
式中:
ƒm——岩石饱和单轴抗压强度平均值(kPa);
ƒrk——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa);
ψ——统计修正系数;
n——试样个数;
δ——变异系数。
第三章附录K附加应力系数α、平均附加应力系数α
K.0.1矩形面积上均布荷载作用下角点的附加应力系数α。
(表K.0.1-1)、平均附加应力系数α(表K.0.1-2)。
表K.0.1-1矩形面积上均布荷载作用下角点附加应力系数α
注:
l—基础长度(m);b—基础宽度(m);z—计算点离基础底面垂直距离(m)。
表K.0.1-2矩形面积上均布荷载作用下角点的平均附加应力系数α
续表k.0.1-2
K.0.2.矩形面积上三角形分布荷载作用下的附加应力系数α、平均附加应力系数α(表K.0.2)。
矩形面积上三角形分布荷载作用下的附加应力系数α与平均附加应力系数α
表K.0.2
续表K.0.2
续表K.0.2
K.0.3圆形面积上均布荷载作用下中点的附加应力系数α、平均附加应力系数α(表K.0.3)。
表K.0.3 圆形面积上均布荷载作用下中点的附加应力系数α与平均附加应力系数
K.0.4圆形面积上三角形分布荷载作用下边点的附加应力系数α、平均附加应力系数α(表K.0.4)。
表K.0.4 圆形面积上三角形分布荷载作用下边点的附加应力系数α与平均附加应力系数α
第四章附录L挡土墙主动土压力系数是ka
L.0.1挡土墙在土压力作用下,其主动压力系数应按下列公式计算:
式中:
q——地表均布荷载(kPa),以单位水平投影面上的荷载强度计算。
图L.0.1 计算简图
L.0.2对于高度小于或等于5m的挡土墙,当填土质量满足设计要求且排水条件符合本规范第6.7.1条的要求时,其主动土压力系数可按图L.0.2查得,当地下水丰富时,应考虑水压力的作用。
L.0.3按图L.0.2查主动土压力系数时,图中土类的填土质量应满足下列规定:
1.I类碎石土,密实度应为中密及以上,干密度应大于或等于2000kg/m3;
2.Ⅱ类砂土,包括砾砂、粗砂、中砂,其密实度应为中密及以上,干密度应大于或等于1650kg/m3;
3.Ⅲ类黏土夹块石,干密度应大于或等于1900kg/m3;
4.Ⅳ类粉质黏土,干密度应大于或等于1650kg/m3。
图L.0.2-1挡土墙主动土压力系数是ka
(一)
(a)Ⅰ类土土压力系数(δ=1/2φ,q=0)
图L.0.2-2挡土墙主动土压力系数是ka
(二)
(a)Ⅱ类土土压力系数(δ=1/2φ,q=0)
图L.0.2-3挡土墙主动土压力系数是ka(三)
(a)Ⅲ类土土压力系数(δ=1/2φ,q=0,H=5m)
图L.0.2-4挡土墙主动土压力系数是ka(四)
(a)Ⅳ类土土压力系数(δ=1/2φ,q=0,H=5m)
第五章附录M岩石锚杆抗拔试验要点
M.0.1在同一场地同一岩层中的锚杆,试验数不得少于总锚杆的5%,且不应少于6根。
M.0.2试验采用分级加载,荷载分级不得少于8级。
试验的最大加载量不应少于锚杆设计荷载的2倍。
M.0.3每级荷载施加完毕后,应立即测读位移量。
以后每间隔5min测读—次。
连续4次测读出的锚杆拔升值均小于0.01mm时,认为在该级荷载的位移已达到稳定状态,可继续施加下—级上拔荷载。
M.0.4当出现下列情况之一时,即可终止锚杆的上拔试验:
1.锚杆拔升值持续增长,且在1h内未出现稳定的迹象;
2.新增加的上拔力无法施加,或者施加后无法使上拔力保持稳定;
3.锚杆的钢筋已被拔断,或者锚杆锚筋被拔出。
M.0.5符合上述终止条件的前一级上拔荷载,即为该锚杆的极限抗拔力。
M.0.6参加统计的试验锚杆,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为锚杆极限承载力。
极差超过平均值的30%时,宜增加试验量并分析极差过大的原因,结合工程情况确定极限承载力。
M.0.7将锚杆极限承载力除以安全系数2为锚杆抗拔承载力特征值(Rt)。
M.0.8锚杆钻孔时,应利用钻孔取出的岩芯加工成标准试件,在天然湿度条件下进行岩石单轴抗压试验,每根试验锚杆的试样数不得少于3个。
M.0.9试验结束后,必须对锚杆试验现场的破坏情况进行详尽的描述和拍摄照片。
第六章附录N大面积地面荷载作用下地基附加沉降量计算
N.0.1由地面荷载引起柱基内侧边缘中点的地基附加沉降计算值可按分层总和法计算,其计算深度按本规范公式(5.3.7)确定。
N.0.2参与计算的地面荷载包括地面堆载和基础完工后的新填土,地面荷载应按均布荷载考虑,其计算范围:
横向取5倍基础宽度,纵向为实际堆载长度。
其作用面在基底平面处。
N.0.3当荷载范围横向宽度超过5倍基础宽度时,按5倍基础宽度计算。
小于5倍基础宽度或荷载不均匀时,应换算成宽度为5倍基础宽度的等效均布地面荷载计算。
N.0.4换算时,将柱基两侧地面荷载按每段为0.5倍基础宽度分成10个区段(图N.0.4),然后按式(N.0.4)计算等效均布地面荷载。
当等效均布地面荷载为正值时,说明柱基将发生内倾;为负值时,将发生外倾。
(N.0.4)
式中:
qeq——等效均布地面荷载(kPa);
βi——第i区段的地面荷载换算系数,按表N.0.4查取;
qi——柱内侧第i区段内的平均地面荷载(kPa);
pi——柱外侧第i区段内的平均地面荷载(kPa)。
表N.0.4地面荷载换算系数βi
注:
a、b见本规范表7.5.5。
图N.0.4 地面荷载区段划分
1—地面堆载;2—大面积填土
第七章附录P冲切临界截面周长及极惯性矩计算公式
P.0.1冲切临界截面的周长um以及冲切临界截面对其重心的极惯性矩Is,应根据柱所处的部位分别按下列公式进行计算:
图P.0.1-1
1.对于内柱,应按下列公式进行计算:
um=2c1+2c2 (P.0.1-1)
(P.0.1-2)
c1=hc+h0 (P.0.1-3)
c2=bc+h0 (P.0.1-4)
cAB=c1/2 (P.0.1-5)
式中:
hc——与弯矩作用方向一致的柱截面的边长(m);
bc——垂直于hc的柱截面边长(m)。
2.对于边柱,应按式(P.0.1-6)~式(P.0.1-11)进行计算。
公式(P.0.1-6)~式(P.0.1-11)适用于柱外侧齐筏板边缘的边柱。
对外伸式筏板,边柱柱下筏板冲切临界截面的计算模式应根据边柱外侧筏板的悬挑长度和柱子的边长确定。
当边柱外侧的悬挑长度小于或等于(h0+0.5bc)时,冲切临界截面可计算至垂直于自由边的板端,计算c1及IS值时应计及边柱外侧的悬挑长度;当边柱外侧筏板的悬挑长度大于(h0+0.5bc)时,边柱柱下筏板冲切临界截面的计算模式同内柱。
图P.0.1-2
um=2c1+2c2 (P.0.1-6)
(P.0.1-7)
c1=hc+h0/2 (P.0.1-8)
c2=bc+h0 (P.0.1-9)
(P.0.1-10)(P.0.1-11)
式中:
——冲切临界截面重心位置(m)。
3.对于角柱,应按式(P.0.1-12)~式(P.0.1-17)进行计算。
公式(P.0.1-12)~式(P.0.1-17)适用于柱两相邻外侧齐筏板边缘的角柱。
对外伸式筏板,角柱柱下筏板冲切临界截面的计算模式应根据角柱外侧筏板的悬挑长度和柱子的边长确定。
当角柱两相邻外侧筏板的悬挑长度分别小于或等于(h0+0.5bc)和(hc+0.5hc)时,冲切临界截面可计算至垂直于自由边的板端,计算c1、c2及Is值应计及角柱外侧筏板的悬挑长度;当角柱两相邻外侧筏板的悬挑长度大于(h0+0.5bc)和(h0+0.5hc)时,角柱柱下筏板冲切临界截面的计算模式同内柱。
图P.0.1-3
um=c1+c2 (P.0.1-12)
(P.0.1-13)
c1=hc+h0/2 (P.0.1-14)
c2=bc+h0/2 (P.0.1-15)
(P.0.1-16)(P.0.1-17)
第八章附录Q单桩竖向静载荷试验要点
Q.0.1单桩竖向静载荷试验的加载方式,应按慢速维持荷载法。
Q.0.2加载反力装置宜采用锚桩,当采用堆载时应符合下列规定:
1.堆载加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值。
2.堆载的限值可根据其对试桩和对基准桩的影响确定。
3.堆载量大时,宜利用桩(可利用工程桩)作为堆载的支点。
4.试验反力装置的最大抗拔或承重能力应满足试验加荷的要求。
Q.0.3试桩、锚桩(压重平台支座)和基准桩之间的中心距离应符合表Q.0.3的规定。
表Q.0.3试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离
注:
d—试桩或锚桩的设计直径,取其较大者(如试桩或锚桩为扩底桩时,试桩与锚桩的中心距尚不应小于2倍扩大端直径)。
Q.0.4开始试验的时间:
预制桩在砂土中入土7d后。
黏性土不得少于15d。
对于饱和软黏土不得少于25d。
灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后,才能进行。
Q.0.5加荷分级不应小于8级,每级加载量宜为预估极限荷载的1/8~1/10。
Q.0.6测读桩沉降量的间隔时间:
每级加载后,每第5min、10min、15min时各测读一次,以后每隔15min读一次,累计1h后每隔半小时读一次。
Q.0.7在每级荷载作用下,桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm时可视为稳定。
Q.0.8符合下列条件之一时可终止加载:
1.当荷载-沉降(Q-s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段,且桩顶总沉降量超过40mm;
2.△sn+1/△sn≥2,且经24h尚未达到稳定;
3.25m以上的非嵌岩桩,Q-s曲线呈缓变型时,桩顶总沉降量大于60mm~80mm;
4.在特殊条件下,可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于100mm。
注:
1.△sn——第n级荷载的沉降量;△sn+1——第n+1级荷载的沉降量;
2.桩底支承在坚硬岩(土)层上,桩的沉降量很小时,最大加载量不应小于设计荷载的两倍。
Q.0.9卸载及卸载观测应符合下列规定:
1.每级卸载值为加载值的两倍;
2.卸载后隔15min测读一次,读两次后,隔半小时再读一次,即可卸下一级荷载;
3.全部卸载后,隔3h再测读一次。
Q.0.10单桩竖向极限承载力应按下列方法确定:
1.作荷载-沉降(Q-s)曲线和其他辅助分析所需的曲线。
2.当陡降段明显时,取相应于陡降段起点的荷载值。
3.当出现本附录Q.0.8第2款的情况时,取前一级荷载值。
4.Q-s曲线呈缓变型时,取桩顶总沉降量s=40mm所对应的荷载值,当桩长大于40m时,宜考虑桩身的弹性压缩。
5.按上述方法判断有困难时,可结合其他辅助分析方法综合判定。
对桩基沉降有特殊要求者,应根据具体情况选取。
6.参加统计的试桩,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为单桩竖向极限承载力;极差超过平均值的30%时,宜增加试桩数量并分析极差过大的原因,结合工程具体情况确定极限承载力。
对桩数为3根及3根以下的柱下桩台,取最小值。
Q.0.11将单桩竖向极限承载力除以安全系数2,为单桩竖向承载力特征值(Ra)。
第九章附录R桩基础最终沉降量计算
R.0.1桩基础最终沉降量的计算采用单向压缩分层总和法:
(R.0.1)
式中:
s——桩基最终计算沉降量(mm);
m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数;
Esj,i——桩端平面下第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa);
nj——桩端平面下第j层土的计算分层数;
△hj,i——桩端平面下第j层土的第i个分层厚度,(m);
σj,i——桩端平面下第j层土第i个分层的竖向附加应力(kPa),可分别按本附录第R.0.2条和第R.0.4条的规定计算;
ψp ——桩基沉降计算经验系数,各地区应根据当地的工程实测资料统计对比确定。
R.0.2采用实体深基础计算桩基础最终沉降量时,采用单向压缩分层总和法按本规范第5.3.5条~第5.3.8条的有关公式计算。
R.0.3本规范公式(5.3.5)中附加压力计算,应为桩底平面处的附加压力。
实体基础的支承面积可按图R.0.3采用。
实体深基础桩基沉降计算经验系数ψps应根据地区桩基础沉降观测资料及经验统计确定。
在不具备条件时,ψps值可按表R.0.3选用。
表R.0.3实体深基础计算桩基沉降经验系数ψps
注:
表内数值可以内插。
图R.0.3 实体深基础的底面积
R.0.4采用明德林应力公式方法进行桩基础沉降计算时,应符合下列规定:
1.采用明德林应力公式计算地基中的某点的竖向附加应力值时,可将各根桩在该点所产生的附加应力,逐根叠加按下式计算:
(R.0.4-1)
式中:
σzp,k——第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力(kPa);
σzs,k——第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力(kPa)。
2.第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力可按下式计算;
(R.0.4-2)
式中:
Q——相应于作用的准永久组合时,轴心竖向力作用下单桩的附加荷载(kN);由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担,且Qp=αQ,α是桩端阻力比;桩的端阻力假定为集中力,桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成,其值分别为βQ和(1-α-β)Q,如图R.0.4所示;
l——桩长(m);
I p,k——应力影响系数,可用对明德林应力公式进行积分的方式推导得出。
图R.0.4 单桩荷载分担
3.第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力可按下式计算;
(R.0.4-3)
式中:
I s1,I s2——应力影响系数,可用对明德林应力公式进行积分的方式推导得出。
4.对于一般摩擦型桩可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线性增长的(即β=0),则(R.0.4-3)式可简化为:
(R.0.4-4)
5.对于桩顶的集中力:
(R.0.4-5)
6.对于桩侧摩阻力沿桩身均匀分布的情况:
(R.0.4-6)
7.对于桩侧摩阻力沿桩身线性增长的情况:
(R.0.4-7)
式中:
υ——地基土的泊松比;
r——计算点离桩身轴线的水平距离(m);
z——计算应力点离承台底面的竖向距离(m)。
8.将公式(R.0.4-1)~公式(R.0.4-4)代入公式(R.0.1),得到单向压缩分层总和法沉降计算公式:
(R.0.4-8)
R.0.5采用明德林应力公式计算桩基础最终沉降量时,相应于作用的准永久组合时,轴心竖向力作用下单桩附加荷载的桩端阻力比α和桩基沉降计算经验系数ψpm应根据当地工程的实测资料统计确定。
无地区经验时,ψpm值可按表R.0.5选用。
表R.0.5明德林应力公式方法计算桩基沉降经验系数ψpm
注:
表内数值可以内插。
第十章附录S单桩水平载荷试验要点
S.0.1单桩水平静载荷试验宜采用多循环加卸载试验法,当需要测量桩身应力或应变时宜采用慢速维持荷载法。
S.0.2施加水平作用力的作用点宜与实际工程承台底面标高一致。
试桩的竖向垂直度偏差不宜大于1%。
S.0.3采用千斤顶顶推或采用牵引法施加水平力。
力作用点与试桩接触处宜安设球形铰,并保证水平作用力与试桩轴线位于同一平面。
图S.0.3单桩水平静载荷试验示意
1—百分表;2—球铰;3—千斤顶;4—垫块;5—基准梁
S.0.4桩的水平位移宜采用位移传感器或大量程百分表测量,在力作用水平面试桩两侧应对称安装两个百分表或位移传感器。
S.0.5固定百分表的基准桩应设置在试桩及反力结构影响范围以外。
当基准桩设置在与加荷轴线垂直方向上或试桩位移相反方向上,净距可适当减小,但不宜小于2m。
S.0.6采用顶推法时,反力结构与试桩之间净距不宜小于3倍试桩直径,采用牵引法时不宜小于10倍试桩直径。
S.0.7多循环加载时,荷载分级宜取设计或预估极限水平承载力的1/10~1/15。
每级荷载施加后,维持恒载4min测读水平位移,然后卸载至零,停2min测读水平残余位移,至此完成一个加卸载循环,如此循环5次即完成一级荷载的试验观测。
试验不得中途停歇。
S.0.8慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应符合本规范第Q.0.5条、第Q.0.6条、第Q.0.7条的规定。
S.0.9当出现下列情况之一时,可终止加载:
1.在恒定荷载作用下,水平位移急剧增加;
2.水平位移超过30mm~40mm(软土或大直径桩时取高值);
3.桩身折断。
S.0..10单桩水平极限荷载Hu可按下列方法综合确定:
1.取水平力-时间-位移(H0-t-X0)曲线明显陡变的前一级荷载为极限荷载(图S.0.10-1);慢速维持荷载法取Ho—Xo曲线产生明显陡变的起始点对应的荷载为极限荷载;
2.取水平力-位移梯度(H0-△X0/△H0)曲线第二直线段终点对应的荷载为极限荷载(图S.0.10-2);
3.取桩身折断的前一级荷载为极限荷载(图S.0.10-3);
4.按上述方法判断有困难时,可结合其他辅助分析方法综合判定;
5.极限承载力统计取值方法应符合本规范第Q.0.10条的有关规定。
S.0.11单桩水平承载力特征值应按以下方法综合确定:
1.单桩水平临界荷载(Hcr)可取H0-△Xo/△H0曲线第一直线段终点或H0-σg曲线第一拐点所对应的荷载(图S.0.10-2、图S.0.10-3)。
图S.0.10-1H0-t-X0曲线
①—水平位移X0(mm);②—水平力;③—时间t(h)
图S.0.10-2H0-△X0/△H0曲线
①—位移梯度;②—水平力
图S.0.10-3H0-σg曲线
①—最大弯矩点钢筋应力;②—水平力
2.参加统计的试桩,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为单桩水平极限荷载统计值。
极差超过平均值的30%时,宜增加试桩数量并分析极差过大的原因,结合工程具体情况确定单桩水平极限荷载统计值。
3.当桩身不允许裂缝时,取水平临界荷载统计值的0.75倍为单桩水平承载力特征值。
4.当桩身允许裂缝时,将单桩水平极限荷载统计值的除以安全系数2为单桩水平承载力特征值,且桩身裂缝宽度应满足相关规范要求。
S.0.12从成桩到开始试验的间隔时间应符合本规范第Q.0.4条的规定。
第十一章附录T单桩竖向抗拔载荷试验要点
T.0.1单桩竖向抗拔载荷试验应采用慢速维持荷载法进行。
T.0.2试桩应符合实际工作条件并满足下列规定:
1.试桩桩身钢筋伸出桩顶长度不宜少于40d十500mm(d为钢筋直径)。
为设计提供依据的试验,试桩钢筋按钢筋强度标准值计算的拉力应大于预估极限承载力的1.25倍。
2.试桩顶部露出地面高度不宜小于300mm。
3.试桩的成桩工艺和质量控制应严格遵守有关规定。
试验前应对试验桩进行低应变检测,有明显扩径的桩不应作为抗拔试验桩。
4.试桩的位移量测仪表的架设位置与桩顶的距离不应小于1倍桩径,当桩径大于800mm时,试桩的位移量测仪表的架设位置与桩顶的距离可适当减少,但不得少于0
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