单桩竖向抗压静载虚拟仿真实验教学指导书课程名称：单桩竖向抗压静载虚拟仿真实验专业类代码：0810负责人：蒋刚、刘恒联系电话：13851847278、13390928668申报学校：南京工业大学填表日期：2021年6月5日推荐单位：南京工业大学中华人民共和国教育部制二〇二一年四月
1 单桩竖向抗压静载虚拟仿真实验 教学指导书 课程名称：单桩竖向抗压静载虚拟仿真实验 专业类代码：0810 负责人：蒋刚、刘恒 联系电话：13851847278、13390928668 申报学校：南京工业大学 填表日期：2021 年 6 月 5 日 推荐单位：南京工业大学 中华人民共和国教育部制 二○二一年四月
目录1编制依据A2实验项目32.1桩基承受外部荷载时的变形情况：32.2桩基的允许承载力和极限承载力；32.3计算划分桩身摩阻力和桩端阻力；2.4实测桩身摩阻力和桩端阻力（对研究性试验）2.5分析判断桩身质量。-2.6实验前准备工作.32.7调查研究与方案制定33试验准备.33.1安全要求43.2试验仪器仪表的安装调试.44试验基本要求45单桩竖向静载实验25.1理论依据.....55.2实验准备66高压油泵及液压千斤使用操作规程.87百分表操作要求C8检测数据处理C2
2 目录 1 编制依据. 3 2 实验项目. 3 2.1 桩基承受外部荷载时的变形情况；. 3 2.2 桩基的允许承载力和极限承载力；. 3 2.3 计算划分桩身摩阻力和桩端阻力；. 3 2.4 实测桩身摩阻力和桩端阻力（对研究性试验）； . 3 2.5 分析判断桩身质量。. 3 2.6 实验前准备工作. 3 2.7 调查研究与方案制定. 3 3 试验准备. 3 3.1 安全要求. 3 3.2 试验仪器仪表的安装调试. 4 4 试验基本要求. 4 5 单桩竖向静载实验. 4 5.1 理论依据. 5 5.2 实验准备. 6 6 高压油泵及液压千斤使用操作规程. 8 7 百分表操作要求. 9 8 检测数据处理. 9
1编制依据1、《施工图设计文件》：2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000)：3、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)：4、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7一89）；5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94一94）；6、《桥梁桩基计算和检测》赵明华，北京：人民交通出版社，2000；7、《桩承载力自平衡测试法，岩土工程学报》龚维明、蒋永生、翟晋；8、《桩基静载荷检测中存在的问题，工程质量》季宜海、邓壮志；2实验项目2.1桩基承受外部荷载时的变形情况；2.2桩基的允许承载力和极限承载力；2.3计算划分桩身摩阻力和桩端阻力；2.4实测桩身摩阻力和桩端阻力（对研究性试验）2.5分析判断桩身质量。2.6实验前准备工作2.7调查研究与方案制定3试验准备3.1安全要求1、试验前应将试验所用的千斤顶，油泵调试好，将所用的荷载传感器、应变仪等试验仪器在标准压力机下经过严格率定，并认真填写记录表。2、在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不遭损伤，以保证现场试验数据的准确无误。3、现场吊装安置加载设备时，应采取必要的安全措施，保证设备的安放位置正确和人员设备的安全。4、反力架的安装和焊接要牢固可靠，对于不符合要求的反力装置不能进行3
3 1 编制依据 1、《施工图设计文件》； 2、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)； 3、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)； 4、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）； 5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）； 6、《桥梁桩基计算和检测》赵明华，北京：人民交通出版社，2000； 7、《桩承载力自平衡测试法，岩土工程学报》龚维明、蒋永生、翟晋； 8、《桩基静载荷检测中存在的问题，工程质量》季宜海、邓壮志； 2 实验项目 2.1 桩基承受外部荷载时的变形情况； 2.2 桩基的允许承载力和极限承载力； 2.3 计算划分桩身摩阻力和桩端阻力； 2.4 实测桩身摩阻力和桩端阻力（对研究性试验）； 2.5 分析判断桩身质量。 2.6 实验前准备工作 2.7 调查研究与方案制定 3 试验准备 3.1 安全要求 1、试验前应将试验所用的千斤顶，油泵调试好，将所用的荷载传感器、应 变仪等试验仪器在标准压力机下经过严格率定，并认真填写记录表。 2、在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不遭损伤，以保证现场试 验数据的准确无误。 3、现场吊装安置加载设备时，应采取必要的安全措施，保证设备的安放位 置正确和人员设备的安全。 4、反力架的安装和焊接要牢固可靠，对于不符合要求的反力装置不能进行
正式试验加载工作。图1反力装置示意图3.2试验仪器仪表的安装调试1、试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施，以保护仪器设备。试验用的应变仪、高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放，应变仪等精密仪器必须安放在工作桌（台）上。2、试验现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱拉乱扯电源、电线、防止漏电，触电等事故发生。3、百分表的安装调试符合静载试验要求，百分表应安装固定在支承于相对不动基础上的基准梁上，百分表的安装应使表轴线平行于被测位移的方向，不得倾斜。4、荷载传感器与电阻应变仪接通后应进行调试，检查其工作状态和性能，调试完毕后应记下所用仪器仪表的型号规格及其初始读数值。4试验基本要求1、在前述试验准备工作完成后方可进行正式试验。2、桩基试验的加卸程序和桩顶沉降测读时间间隔严格遵守规范中的有关规定和相应试验规程。3、试验过程中应注意记录现场天气变化情况及其对基准梁的影响，并将其在测量数据中消除。对试验过程中出现的各种意外或异常情况，应及时向试验现场负责人反映，并同甲方和设计人员及时协商处理。5单竖向静载实验本试验指导书适用于混凝土预制桩和以各种形式成孔的混凝土灌注桩的单4
4 正式试验加载工作。 图 1 反力装置示意图 3.2 试验仪器仪表的安装调试 1、试验现场必须搭起能防雨、遮阳的临时帐篷或设施，以保护仪器设备。 试验用的应变仪、高压油泵等仪器设备应按照就近、方便、安全的原则安放， 应变仪等精密仪器必须安放在工作桌（台）上。 2、试验现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱拉乱扯电 源、电线、防止漏电，触电等事故发生。 3、百分表的安装调试符合静载试验要求，百分表应安装固定在支承于相对 不动基础上的基准梁上，百分表的安装应使表轴线平行于被测位移的方向，不得 倾斜。 4、荷载传感器与电阻应变仪接通后应进行调试，检查其工作状态和性能， 调试完毕后应记下所用仪器仪表的型号规格及其初始读数值。 4 试验基本要求 1、在前述试验准备工作完成后方可进行正式试验。 2、桩基试验的加卸程序和桩顶沉降测读时间间隔严格遵守规范中的有关规 定和相应试验规程。 3、试验过程中应注意记录现场天气变化情况及其对基准梁的影响，并将其 在测量数据中消除。对试验过程中出现的各种意外或异常情况，应及时向试验现 场负责人反映，并同甲方和设计人员及时协商处理。 5 单桩竖向静载实验 本试验指导书适用于混凝土预制桩和以各种形式成孔的混凝土灌注桩的单
桩垂直静载试验。单桩静载试验方案的制定，要考虑桩的类型、试验方法、反力形式等多方面因素，做到先进、经济、合理，试验结果准确、可靠。单桩垂直静载试验加载方法主要有：慢速维持荷载法；多循环加、卸载法；快速维持荷载法。根据现行规范（JGJ106-2003J256-2003、DBJ02-202-92）规定，混凝土桩基一般应进行桩的垂直静载试验，以确定其垂直承载力，对某些情况还必须进行桩的水平及上拔静载试验。5.1理论依据1、桩身轴力计算公式Q=ng.E.A,+E,,(A-nAg)(1)式中：Eg、Eh一分别为钢筋、混凝土弹性模量；n一为钢筋根数；eg、eh一分别为钢筋、混凝土应变；A一桩身截面积；Ag一钢筋面积。2、桩侧摩阻力计算公式：T=Ω-Q2(2)元DA1式中：Q1、Q2一分别为荷载和桩端阻力；D一为桩身直径；△/一为桩长的变化值。桩基受力如下图。Q111NT+2个Q2图2某桩基受力图3、单桩竖向极限承载力外荷载O作用下，桩侧摩阻力Os与桩端阻力Op随桩土之间的相对位移逐渐发挥作用如下图，一般情况下，桩侧摩阻力发挥先于桩端阻力。单桩竖向极限承载力公式：Ou=Qsk +Qpk(3)式中：Qu一单桩竖向极限承载力；Qsk一单桩总极限侧阻力；Opk一单桩总极限端5
5 桩垂直静载试验。单桩静载试验方案的制定，要考虑桩的类型、试验方法、反力 形式等多方面因素，做到先进、经济、合理，试验结果准确、可靠。 单桩垂直静载试验加载方法主要有：慢速维持荷载法；多循环加、卸载法； 快速维持荷载法。根据现行规范（JGJ106-2003J256-2003、DBJ02-202-92）规定， 混凝土桩基一般应进行桩的垂直静载试验，以确定其垂直承载力，对某些情况还 必须进行桩的水平及上拔静载试验。 5.1 理论依据 1、桩身轴力计算公式 g ( ) Q n E A E A nA g g h h g = + − (1) 式中：Eg、Eh—分别为钢筋、混凝土弹性模量；n—为钢筋根数；εg、εh—分别 为钢筋、混凝土应变；A—桩身截面积；Ag—钢筋面积。 2、桩侧摩阻力计算公式： 1 2 = π Q Q D l − (2) 式中：Q1、Q2—分别为荷载和桩端阻力；D—为桩身直径；△l—为桩长的变化值。 桩基受力如下图。 图 2 某桩基受力图 3、单桩竖向极限承载力 外荷载 Q 作用下，桩侧摩阻力 QS 与桩端阻力 Qp 随桩土之间的相对位移逐 渐发挥作用如下图，一般情况下，桩侧摩阻力发挥先于桩端阻力。单桩竖向极限 承载力公式： Q Q Q u sk pk = + (3) 式中：Qu—单桩竖向极限承载力；Qsk—单桩总极限侧阻力；Qpk—单桩总极限端