一种根据Q-S曲线辅助分析桩身极限摩阻的方法

桩的侧摩阻力分布曲线的理论分析和实际比较关键词：侧摩阻力桩土相互作用分布曲线荷载传递机理问题的提出：施加于桩顶的轴向荷载是如何通过桩土之间的相互作用传递给地基的？即桩对周围土体性质和应力状态将引起什么变化。

了解这个问题有助于加深对桩基承载力的理解。

桩的荷载传递机理研究揭示的是桩—土之间力的传递与变形协调的规律，因而是桩的承载力机理和桩—土共同作用分析的重要理论依据。

研究表明：桩在外荷载Q的作用下，首先是桩身上部受到压缩而产生相对土的向下位移；与此同时，桩的侧表面受到土的向上摩阻力Qs的作用。

随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量逐渐增加，桩身下部的摩阻力也逐渐发挥，桩身荷载传递到桩底，桩底土层受到压缩而产生桩端阻力Qp。

即桩顶荷载Q通过桩侧阻力和桩端阻力传递到桩周围土层中。

这里，重点研究侧摩阻力q s的大小与分布。

一．桩侧阻力沿深度分布由于问题的复杂性，精确的研究要通过推力并辅以实验验证，才能比较接近真实。

这里先从受力分析方面入手，进行理想化分析。

一）桩侧阻力实质是摩擦力，而摩擦力的大小和两方面的因素有关。

（1）摩擦系数f (2) 作用与摩擦面上的压力G即土力学的基本知识：土的侧应力随深度的增大而增大，这一点类似水的压力。

我们把滑动摩擦力F等同桩的侧摩阻力，土的侧应力（压力）等同木块的压力。

土的侧压力随深度增加而增加，桩的侧摩阻力必将随桩的深度而线性增加。

据此，桩侧摩阻力沿深度呈三角形分布。

如图：二）1．首先回顾一下材料力学中，剪切胡可定律：在剪切比例及县范围内，切应力与切应变成正比。

对桩而言，桩身轴力随深度增加而减小。

而桩侧土因受到摩擦力（桩表面侧摩擦力，实为剪应力）而产生剪切变形，姑且理解为摩擦力的大小和剪切便形成线性关系。

据此，桩侧摩阻力沿深度呈梯形或倒三角形分布。

如图：2．桩身下段的侧摩阻力桩身下段的侧摩阻力，取决于桩身下段的位移大小。

对于端承桩，位移较小，侧阻较小；对于摩擦桩，位移较大，侧阻力较大。

浙江省建设厅地基础基础岗位考试试题库一、桩基工程学概论试题基桩动测理论知识试题（一）一、填空题1、当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的----；且不小于------。

2、静载试验检测数量在同一条件下不应于-----根，且不宜少于总桩数的-- ；当工程桩总数在--- 根以内时，不应少于-----根。

3、低应变测试中时域信号记录的时间段长度应在-----时刻后延续不少于----，幅频信号分析的频率范围上限不应小于------- 。

4、根据我国JCJ106-2003《建筑桩基检测技术规范》对确定单桩竖向极限承载力中的有关规定：○1对于陡降型Q-s曲线，取-------------------的荷载值；○2根据沉降随时间变化的的确定；取---- 曲线尾部出现-----------------荷载值；○3某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，取-------荷载值；○4对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取--------对应的荷载值；当桩长大于-----时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于-------的桩，可取--------（D为桩端直径）对应的荷载值。

5、基桩动测仪是用于冲击或振动荷载作用下，对工程桩的--------和-----------检测的测试分析仪器，它通常由---------和---------两个分系统组成，测量系统由-----------及---------放大器、----------------组成；分析系统由-------------------或其它微处理系统组成。

6、钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状。

7、钻芯法载取混凝土抗压芯样试件，当桩长为10~30m时，每孔载取----组芯样；当桩长小于------时，可取----- 组，当桩长大于------时，可取--------- 组。

桩基静载试验q-s曲线桩基静载试验是一种常用的测试方法，用于评估和验证岩土工程中桩基的承载力和变形特性。

而q-s曲线则是描述桩基在不同荷载作用下的荷载-沉降关系曲线，是评价桩基性能的重要指标之一。

桩基静载试验是通过在桩顶施加荷载，并测量相应的荷载-沉降数据来分析桩基的变形和承载能力。

在测试过程中，首先需要选择合适的试验荷载，然后将荷载施加到桩顶，通过称重仪器或应变计等设备实时记录荷载和沉降数据。

随着荷载的增加，桩基会发生变形和沉降，不同荷载水平下的荷载-沉降关系数据被记录下来，并绘制成q-s曲线。

q-s曲线可以分为负荷增加段，停止负荷增加段和负荷解除段三个阶段。

在负荷增加段，随着施加荷载的增加，桩基开始发生变形，并逐渐进入弹性阶段。

在停止负荷增加段，施加荷载保持不变，桩基的变形和沉降趋于稳定。

在负荷解除段，取消施加荷载，桩基开始恢复弹性变形，最终恢复到未施加荷载前的状态。

通过分析q-s曲线，可以得出许多有关桩基性能的重要信息。

首先，我们可以通过斜率来判断桩基的刚度，斜率越大，说明桩基的刚度越高。

其次，我们可以通过曲线的平台区域来判断桩基的极限承载力，平台区域越宽，说明桩基的承载力越高。

此外，我们还可以从曲线的变形落差来评估桩基的沉降量，变形落差越大，说明桩基的沉降量越大。

根据q-s曲线的分析结果，可以进一步评估桩基的可靠性和安全性。

如果q-s曲线的平台区域较宽而斜率较大，说明桩基在承载能力和变形方面都具有较好的性能，可以认为桩基是可靠和安全的。

相反，如果q-s曲线的平台区域较窄而斜率较小，说明桩基在承载能力和变形方面存在较大的不确定性，需要进一步的分析和评估。

总之，q-s曲线是评估和验证桩基承载力和变形特性的重要曲线之一。

通过桩基静载试验和q-s曲线的分析，可以了解桩基的变形和承载能力，评估其可靠性和安全性，为岩土工程设计和施工提供重要参考依据。

2001年增刊 矿产与地质第15卷2001年10月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY增刊高应变检测在某工程基桩检测中的应用①廖章良(江西金浔有色工程技术有限公司,江西九江332000)摘　要:通过动静对比,取得高应变检测实测曲线拟合法有关参数,能较准确地测试出相同工程地质和施工条件下其他基桩的单桩承载力。

利用高应变Case法能准确分析桩身完整性。

关键词:Case法;动静对比;实测曲线拟合法;单桩极限承载力;江西中图分类号:TU753.3 文献标识码:B 文章编号:1001-5663(2001)增刊-0621-06九江某工程是九江市最重要的建筑物之一。

其基础桩采用反循环钻孔灌注桩,桩径Υ800～1200mm,桩长大于40m,桩端持力层为砾砂土,是以摩擦为主的端承摩擦桩。

通过对两根Υ800mm桩做动静对比试验取得有关高应变检测参数后,我们成功的利用高应变检测实测曲线拟合法解决了该工程单桩承载力的检测问题,取得了良好的测试效果。

1　动静对比桩高应变检测Case法分析选取E-3-11#和E-8-37#桩做动静对比分析。

在静载试验前,进行了高应变检测,采取了可靠的信号。

图1为两根桩高应变Case法的分析结果。

从力波、速度波和上、下行波综合分析,E-3-11#桩桩身完整,桩底信号清晰,测试信号非常理想;E-8-37#桩桩底信号清晰,在1017m s(即距桩头1815m处)力波减小,速度波增大,桩身完整性系数Β为88(018≤Β<110),图2为桩身完整系数分析图。

结合工程地质情况,该处为淤泥质粉质粘土与含砾粉质粘土交界处,判断该桩在1815m处较微缩径,测试信号非常理想。

2　高应变检测实测曲线拟合法分析以传感器所在截面作为计算边界面,以Case法实测的速度值作为已知的边界条件,对E -3-11#和E-8-37#桩的Case分析结果进行实测曲线拟合法计算分析(软件为武汉岩海公司开发研制的Cc w ap c软件),通过调整各项桩土参数,不断计算力曲线,计算的收敛标准由计①收稿日期:2001-09-18　作者简介:廖章良(1971-　),男,江西南康人,工程师。

第 6 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 6 2023 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2023 DOI:10.12170/20220625002黄山田，鲁华伟，于文太，等. 打桩过程互层土中桩基侧摩阻力变化研究[J]. 水利水运工程学报，2023（6）：126-132. （HUANG Shantian, LU Huawei, YU Wentai, et al. Study on change of friction in pile driving in interlayered soil[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（6）: 126-132. （in Chinese））打桩过程互层土中桩基侧摩阻力变化研究黄山田1，鲁华伟1，于文太1，董付庆1，谢圣杰2，李飒2(1. 海洋石油工程股份有限公司，天津 300461； 2. 天津大学建工学院，天津 300072)摘要: 准确确定打桩过程中的单位侧摩阻力，是提高桩基可打入性分析精度的重要途径。

基于某互层土场地现场静力触探数据及高应变动测结果，分析打桩过程中单位侧摩阻力的变化规律。

现场打桩全过程动测数据分析显示，与常规场地类似，打桩过程中同一深度的单位侧摩阻力随着贯入深度的增加而降低，总侧摩阻力表现出明显的衰减趋势；土体的互层分布对单位侧摩阻力随深度的变化趋势影响显著，表现为在砂土及粉土层中单位侧摩阻力也出现明显降低。

现有的半理论半经验公式无法正确描述上述情况，对于互层土场地，建议黏土层可基于灵敏度确定折减因子，砂土和粉土宜采用与上层黏土相同的折减因子。

采用该方法计算得到的单位侧摩阻力与实测值基本吻合。

该方法可用于互层土场地的打桩计算，提高桩基可打入性分析精度。

关　键　词：钢管桩；静力触探；侧摩阻力；互层土中图分类号：TU473.1 文献标志码：A 文章编号：1009-640X(2023)06-0126-07随着海洋工程的快速发展，钢管桩得到越来越普遍的应用。

单桩坚向抗压静载试验是工程中常见的地基基础试验之一。

本文将重点讨论在这种试验中典型的缓变形q-s曲线。

1. 试验概述单桩坚向抗压静载试验是通过施加垂直于桩轴的荷载，观测桩身变形和土体应力响应的试验。

试验过程中，通常会施加逐渐增大的荷载，以观测桩身在不同载荷下的应变变化。

2. q-s曲线的定义在单桩坚向抗压静载试验中，q-s曲线是指荷载与桩端阻抗的关系曲线。

其中，q表示单位桩顶荷载与桩端侧摩阻力的比值，s表示单位桩顶位移。

q-s曲线通过试验数据绘制而成，能够直观反映桩基在受力过程中的变形特性。

3. 典型的缓变形q-s曲线经过大量试验数据的统计与分析，单桩坚向抗压静载试验中得到的q-s曲线具有一定的规律。

其中，典型的缓变形q-s曲线具有以下特点： - 起始阶段：在荷载较小的情况下，桩基的变形较小，q-s曲线近似为一条水平直线，表示单位桩顶荷载与桩端侧摩阻力的比值基本保持不变。

- 中间阶段：随着荷载的增加，桩身开始变形，q-s曲线逐渐向上弯曲，表示单位桩顶荷载与桩端侧摩阻力的比值逐渐增大。

- 极限阶段：当荷载达到一定数值时，桩基将逐渐接近塑性极限状态，此时q-s曲线的斜率急剧增大，表示单位荷载与单位位移的比值也急剧增大。

4. 工程意义q-s曲线作为单桩坚向抗压静载试验的重要输出，具有重要的工程意义：- 通过q-s曲线可以评估桩基的承载力和变形特性，为工程设计提供依据。

- 通过q-s曲线可以评估桩基在不同荷载作用下的变形特性，为土力学研究提供数据支持。

- 通过q-s曲线可以评估桩基在动荷载作用下的响应特性，为地震工程研究提供参考。

5. 结论在单桩坚向抗压静载试验中，典型的缓变形q-s曲线具有一定的规律，通过对q-s曲线的研究和分析，不仅可以深入理解桩基的力学特性，还可以为工程设计和科研提供重要的数据支持。

希望本文的讨论能够对相关领域的研究人员和工程师提供一定的帮助与启发。

由于单桩坚向抗压静载试验的工程意义以及q-s曲线在工程设计和土力学研究中的重要性，近年来对这一领域的研究逐渐增多。

基础⼯程-第3章课后习题答案1.试述桩的分类。

（⼀）按承台位置分类。

可分为⾼桩承台基础和低桩承台基础，简称⾼桩承台和低桩承台。

（⼆）按施⼯⽅法分类。

可分为沉桩（预制桩）、灌注桩、管桩基础、钻埋空⼼桩。

（三）按设置效应分类。

可分为挤⼟桩、部分挤⼟桩和⾮挤⼟桩。

（四）按桩⼟相互作⽤特点分类。

可分为竖向受荷桩（摩擦桩、端承桩或柱桩）、横向受荷桩（主动桩、被动桩、竖直桩和斜桩）、桩墩（端承桩墩、摩擦桩墩）。

（五）按桩⾝材料分类。

可分为⽊桩（包括⽵桩）、混凝⼟桩（含钢筋和混凝⼟桩和预应⼒钢筋混凝⼟桩）、钢桩和组合桩。

2.桩基设计原则是什么？桩基设计·应⼒求做到安全适⽤、经济合理、主要包括收集资料和设计两部分。

1.收集资料（1）进⾏调查研究，了解结构的平⾯布置、上部荷载⼤⼩及使⽤要求等；（2）⼯程地质勘探资料的收集和阅读，了解勘探孔的间距、钻孔深度以及⼟层性质、桩基确定持⼒层；（3）掌握施⼯条件和施⼯⽅法，如材料、设备及施⼯⼈员等；2.设计步骤（1）确定桩的类型和外形尺⼨，确定承台埋深；（2）确定单桩竖向承载⼒特征值和⽔平承载⼒特征值；（3）初步拟定桩的数量和平⾯布置；( 4 )确定单桩上的竖向和⽔平承载⼒，确定群桩承载⼒；( 5 )必要时验算地基沉降；( 6 )承台结构设计；( 7 )绘制桩和承台的结构及施⼯图；3.设计要求《建筑地基基础设计规范》（GB 50007 —2011）第8.5.2条指出，桩基设计应符合下列规范：（1）所有桩基均应进⾏承载⼒和桩⾝强度计算。

对预制桩，尚应进⾏运输、吊装和锤击等中的强度和抗裂验算。

（2）桩基沉降量验算应符合规范第8.5.15条规定。

（3）桩基的抗震承载⼒验算应符合现⾏国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）的相关规定。

（4）桩基宜选⽤中、低压缩性⼟层作为桩端持⼒层。

（5）同⼀结构单元内的桩基，不宜选⽤压缩性差异较⼤的⼟层作为桩端持⼒层，不宜采⽤部分摩擦桩和部分端承桩。

桩的静载试验Q-S曲线延伸方法的探讨
龚昌基;龚兵
【期刊名称】《福建建筑》
【年(卷),期】2001(000)001
【摘要】现场静载试验目前仍是确定单桩竖向承载力的主要方法,由于条件限制,实际工程试桩往往很难达到规范规定的极限状态.本文推出一种曲线拟合方法:对试桩的Q-s数据,采用几种不同的数学模型进行回归分析,从中找出相关程度最好的一种模式,以其推算所得作为该试桩的极限承载力推算值.作者收集了689根试桩记录,以其中s已超过40mm而未出现"骤沉”的58根记录,按本文方法试算,结果说明该方法具有较好的实用性.本文还对该方法的应用范围作了一些限制和说明.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】龚昌基;龚兵
【作者单位】福建省建筑设计研究院;福建省建筑设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU47
【相关文献】
1.一种根据Q-S曲线辅助分析桩身极限摩阻的方法 [J], 郅正华;张广斌;冀智勇
2.基于长桩Q-S曲线的桩身摩阻分析方法 [J], 郅正华;李华伟;秦俊超
3.桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析 [J], 段文峰;廖雄华;金菊顺;王幼青
4.考虑桩-土接触面及桩底土非线性的单桩Q-s曲线分析 [J], 宋和平;张克绪;胡庆
立
5.竖向受荷灌注桩Q-S曲线数值模拟方法的探讨 [J], 林向明;杨军志
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920412813.X(22)申请日 2019.03.28(73)专利权人 中交路桥建设有限公司地址 100027 北京市东城区东中街9号东环广场A座路桥大厦8层(72)发明人 杨元海　姜志刚　王安文　王栋　(74)专利代理机构 北京兆君联合知识产权代理事务所(普通合伙) 11333代理人 初向庆(51)Int.Cl.E02D 33/00(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种桩基土层极限侧摩阻力测试系统(57)摘要本实用新型提供一种桩基土层极限侧摩阻力测试系统，包括一插打于待测试侧摩阻力的土层中的钢护筒，钢护筒底部设有一位于测试土层内的混凝土桩，混凝土桩底部设有一层虚土，钢护筒内壁上焊接有一反力架，混凝土桩顶部与反力架之间设有一顶推千斤顶。

本实用新型可通过千斤顶对混凝土桩测试桩分级加载，测试出混凝土测试桩的极限侧摩阻力，并根据混凝土测试桩的桩长和桩径计算出与该土层的单位面积极限侧摩阻力，为桥梁桩基参数设计提供依据。

本实用新型依靠钢护筒自身的反力，不需成桩即可进行测试，操作简单，成本低，且在陆地和水中环境中均可适用。

权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209816941 U 2019.12.20C N 209816941U权　利　要　求　书1/1页CN 209816941 U1.一种桩基土层极限侧摩阻力测试系统，其特征在于：包括一钢护筒，所述钢护筒下端插打于待测试侧摩阻力的土层中，钢护筒底部设有一位于测试土层内的混凝土桩，所述混凝土桩底部设有一层虚土，钢护筒内壁上焊接有一反力架，混凝土桩顶部与所述反力架之间设有一顶推千斤顶。

2.根据权利要求1所述的桩基土层极限侧摩阻力测试系统，其特征在于：所述反力架包括两根沿钢护筒直径十字交叉的横杆，每根横杆的两端顶面分别焊接一竖杆，每根横杆的端部以及每根竖杆的侧面均与钢护筒内壁焊接；每根竖杆的上端与两横杆的交叉处焊接一斜撑杆。

一种温控的桩侧摩阻力试验装置
鲍旭明
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2016(042)021
【摘要】介绍了一种用于变化温度下的桩侧摩阻力与桩-土相对位移试验装置,分析了该装置的基本原理和使用方法,并通过控制循环水的温度,研究了温度对桩侧摩阻力及桩体沉降的影响方式和机理,为类似问题的研究奠定了基础.
【总页数】2页(P93-94)
【作者】鲍旭明
【作者单位】宁波大学岩土工程研究所,浙江宁波315211
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.3
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1.关于钻孔灌注桩动静测桩的对比分析及桩侧摩阻力标准值qs的取值问题探讨[J], 徐龙卿
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3.高速铁路螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位试验研究 [J], 叶阳升; 蔡德钩; 陈晓斌; 杨严龙; 陈锋
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基于Mindlin解的自锚试桩Q-s曲线研究
张钢泉;马海龙
【期刊名称】《水利规划与设计》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】文章在Mindlin应力解基础上结合分层总和法,于变形计算中引入地基修正变形模量,考虑地基土体的非线性变形,推导了计算自锚试桩上、下段桩加载在地基中引起变形的公式。

采用该方法对自锚试桩室内试验分析,结果表明:采用未修正变形模量计算得到,变形量仅能反映荷载低于承载力特征值阶段的Q-s曲线变化规律,修正变形模量后的变形量能较好地反映试桩加载至塑性破坏阶段的Q-s曲线变化规律,可为自锚试桩Q-s曲线向传统抗压桩Q-s曲线的转换提供新途径。

【总页数】6页(P111-116)
【作者】张钢泉;马海龙
【作者单位】浙江理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.1
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1.自平衡试桩Q-s曲线理论解析方法研究
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3.基于Mindlin解的拉力分散型锚杆锚固段应力分布规律研究
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