載重板試驗

載重板試驗

載重板試驗是指利用載重板在受到一定壓力的情況下在土壤裡面的下陷程度,來測定土壤的基礎安全載重。

概念

載重板試驗是利用載重板測量土壤的載重量。試驗中在載重板上加壓,觀察測量載重板在土壤之中的下陷程度,得出土壤的載重量。

求土壤載重量的方法

基礎設計中最重要問題之一,是決定基礎的安全載重。求土壤載重量的方法,有實驗室的複雜方法,(用試驗決定凝聚力,內摩擦,單位重等等)也有實地載重試驗的簡單方法。有時僅恃觀察土樣,即可決定。

土壤載重量的實地試驗

圖1 圖1

土壤載重量的實地試驗,是先掘一試坑,與預定的基礎底同深,上置—載重板.每次加重量後,測出板的沉陷,同時決定相當土壤裂毀時的最大壓力。土壤的安全載重便是這最大壓力除以安全率(1.5或2)。

圖1是土壤載重試驗的布置。重量是加在平板上,再由平板下面的本柱傳入載重板。平板須藉旁邊的鍥形物以保持其正常位置。坑內四周填以砂土,以防隆起。沉陷可以水平儀或記錄板(見圖1)測定之。重量逐漸增加,每次增加緩測定其沉陷。

載重和沉降的關係曲線

圖2 圖2

圖2是載重和沉陷的典型關係曲線。這曲線普通可分為三段。ab段是土壤的 初步壓縮,也是底土因為開挖受擾動而呈疏鬆狀態後的再度固結。bc段代表土壤真正的 彈性曲線。cd是土壤超過彈性限度後,正 逐漸裂毀。得到這曲線後,試驗必須再重做一次,而將壓力逐漸加到略小於c點的值,靜待若干時候,如在這壓力下繼續發生沉陷,則以更稍小的壓力來試驗。

若基礎單位面積的設計荷重預定是若干磅,我們應先以這荷重加上,直至24小時中無沉陷為止。每隔24小時(或稍短)測沉陷一次,以決定沉陷的速率。然後再加百分之五十的荷重,同上法測定其沉陷率。

剪力關係

因為土壤的剪應力與基礎的單位壓力成正比,所以載重板下面的土壤剪應力與實際建築物下面妁剪應力相等。可是土壤的抗剪強度是與總壓力成正比,所以載重板下面土壤的抗剪強度,應較建築物下面土壤的抗剪強度為小。故載重試驗所得的最大載重值,是偏於安全方面。

圖3 圖3

載重板四周如沒有固定(即沒有超荷重),所得的結果往往過於安全。圖3是表示載重板四周有無固定對於載重量的影響。所以許多建築規範都規定載重板面積必須與試坑底面積相等。

如果不研究其他有關因素,載重試驗的結果便無價值。例如試坑的荷重很小,所以影響所及的地區也比較小,而實際基礎壓力將使很大的土體小產生應力。試坑下的一寸軟質土層,試驗時只有不甚顯著的應變,而在基礎完成之後,卻因此而產生很大的沉陷。故設計基礎前,離基底很深的土質,也應預先了解。

地基係數理論

圖4 圖4

圖4表示在一完全剛性的基腳下,基面壓力A與地基性質(即應力與變形的性質)的關係,並不簡單。如基腳是非剛性體,則兩者的關係,更為複雜。因此,即令對於實際基面應力的分布,作一粗略的估計,其遇程也是很複雜的,但是如果對於基面應力,毫無所知,則對基腳的設計,無法進行。因此在實用上,必須根據簡單的假定,以估種計基面應力,然後再用一足夠的安全因素,以輔救簡單假定可能引致的誤差。

載重板試驗 載重板試驗
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簡化的步驟是:①假定受重荷面稽的任何一部分的沉陷,完全與臨近部分無關(這一假定,當然不正確);②假定在基面上應力 與相應的沉陷 間的比值 ,為一常敷(其單位為gr/cm)。

載重板試驗 載重板試驗

即:

換言之,即土壤表面的沉陷,假定是直接與荷重成比例的。

圖5 圖5
載重板試驗 載重板試驗

這一比值 ,稱為地基反應係數;上述假定的理論稱為地基係數理論。根據這一理論常用的基礎模型,即用若干代彈簧替土壤在深度t處,位於剛性基板之上。彈簧彼此不相連線,但每個都是可以壓縮的。 如圖5。

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