荷載板試驗(yàn)試驗(yàn)操作

地基在荷載作用下達(dá)到破壞狀態(tài)的過程可分為三個(gè)階段（圖2）

壓密階段（直線變形階段）

相當(dāng)于P-S曲線上的oa段，p-s曲線接近于直線，土中各點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度，土體處于彈性平衡狀態(tài)，這一階段荷載板沉降主要是由于土中孔隙的減少引起，土顆粒主要是豎向變位，且隨時(shí)間漸趨穩(wěn)定而土體壓密，所以也稱為壓密階段。曲線上相應(yīng)于a點(diǎn)的荷載稱為比例界限Pr。

剪切階段

相當(dāng)于p-s曲線上的ab段。這一階段p-s曲線已不再保持純屬關(guān)系，沉降的增長率( △S/△P)先隨荷載的增加而增大。在這個(gè)階段，除土體裁的壓密外，在承壓板邊緣已有小范圍局部土體的剪應(yīng)力達(dá)到或超過了土體的抗剪強(qiáng)度，并開始向周圍土體發(fā)生剪切破壞（產(chǎn)生塑性變形區(qū)）；土體的變形是由于土中孔隙的壓縮和土顆粒剪切移動(dòng)同時(shí)引起的，土顆粒同時(shí)發(fā)生豎向和側(cè)向變位，且隨時(shí)間不易穩(wěn)定，故稱之為局部剪切階段。隨著荷載的的繼續(xù)增加，土中塑性區(qū)的范圍也逐步擴(kuò)大，直到土中形成連續(xù)的滑動(dòng)面，由荷載板兩側(cè)擠出而破壞。因此，剪切階段也是地基中塑性區(qū)的發(fā)生及發(fā)展階段。相應(yīng)于P-S曲線上b點(diǎn)的荷載稱為極限荷載Pu。

破壞階段

相應(yīng)于P-S曲線上的段bc。當(dāng)荷載超過極限荷載后，荷載板急劇下沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩(wěn)定，同時(shí)土中形成連續(xù)滑動(dòng)面，土從承壓板下擠出，在承壓板周圍土體發(fā)生隆起及環(huán)狀或放射狀裂隙，故稱之為破壞階段。該階段在滑動(dòng)土體范圍內(nèi)各點(diǎn)的剪應(yīng)力達(dá)到或超過土體的抗剪強(qiáng)度；土體變形主要由土顆粒剪切變位引起，土粒主要是側(cè)向移動(dòng)，且隨時(shí)間不能達(dá)到穩(wěn)定，地基土失穩(wěn)而破壞。2100433B

荷載板試驗(yàn)就是在欲試驗(yàn)的土層表面放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板，在其上逐級(jí)增量持續(xù)時(shí)間相同或接近，測記每級(jí)荷載板作用下荷載板沉降量和穩(wěn)定值，加載至總沉降量為25mm，或達(dá)到加載設(shè)備的最大容量為止，然后卸載，記錄土的回彈值，持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于一級(jí)荷載增量的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)記錄繪制荷載P和沉降量S的關(guān)系曲線（圖1）。分析研究地基土的強(qiáng)度與變形特征，求得地基土容許承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)荷載最大保證載荷

采用在不允許發(fā)生靜態(tài)損壞的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可能作用在機(jī)器上的真實(shí)最大載荷。在載荷的一次作用下就會(huì)發(fā)生靜態(tài)損壞，因此，如果每次測量的最大載荷值發(fā)生變化，為了預(yù)估真實(shí)的最大值，該值必須經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)處理(例如，極值統(tǒng)計(jì))。

試驗(yàn)荷載防滑保證載荷

采用在不允許發(fā)生滑動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可能作用在機(jī)器上的最大載荷。在載荷的一次作用下，滑動(dòng)也會(huì)發(fā)生，因此，如果測量得到的載荷值發(fā)生變化，該值必須經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

試驗(yàn)荷載防松保證載荷

采用在不允許發(fā)生松動(dòng)(這里指致命的旋轉(zhuǎn)松動(dòng))的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可能作用在機(jī)器上的最大交變載荷。“交變載荷”是一種作用方向反復(fù)交替變換的載荷。因?yàn)榛瑒?dòng)反復(fù)發(fā)生，必定在螺栓和螺栓孔之間的間隙中發(fā)生向左、向右的交替反復(fù)滑動(dòng)。因此，一個(gè)左右交替變化方向的系統(tǒng)外部剪切載荷，即一個(gè)交變載荷是必不可少的。如果載荷只在一個(gè)方向重復(fù)，螺栓和螺栓孔之間的滑動(dòng)將只發(fā)生一次，而不會(huì)發(fā)生反復(fù)滑動(dòng)，也不會(huì)有旋轉(zhuǎn)松動(dòng)的進(jìn)展。因此，不需要考慮這種類型的載荷。

交變載荷從其零點(diǎn)算起，如果兩個(gè)方向的大小相等，則此交變載荷稱之為“完全交變載荷”；如果兩個(gè)方向的大小不相等，則稱之為“部分交變載荷”。在部分交變載荷的情況下，應(yīng)用較小一方的載荷是適宜的。原因是，為了發(fā)生反復(fù)的滑動(dòng)，被聯(lián)接件在較小載荷的作用下發(fā)生滑動(dòng)才是不可缺少的。

即使在單一的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下沒有交變載荷的產(chǎn)生，通過兩個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的組合，交變載荷也可能產(chǎn)生。正因如此，考慮運(yùn)轉(zhuǎn)條件的組合也是重要的。

試驗(yàn)荷載防分離保證載荷

采用在不允許被聯(lián)接件出現(xiàn)分離的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可能作用在機(jī)器（或部件）上的最大載荷。自然，只有將被聯(lián)接件分開方向上的載荷才應(yīng)當(dāng)考慮。

試驗(yàn)荷載防疲勞保證載荷

疲勞斷裂的發(fā)生是通過疲勞損傷的積累而產(chǎn)生的，疲勞損傷是由載荷的頻繁反復(fù)作用而引起的。如果脈動(dòng)載荷的大小是恒定的，則采用最大值；如果脈動(dòng)載荷的大小是變化的，且在它們的組合作用下導(dǎo)致疲勞斷裂，則應(yīng)該估算在機(jī)器的生命(使用壽命)周期內(nèi)，載荷的大小和該載荷作用的次數(shù)，通過線性累積損傷規(guī)律(Miner’s Law)預(yù)測其耐久性壽命?；蛘撸鶕?jù)估算的頻次比施加不同大小的載荷，進(jìn)行耐久性試驗(yàn)(程序加載耐久性試驗(yàn))。

因此，在無限壽命的情況下，可以采用可能的最大反復(fù)載荷。然而，在有限壽命的情況下，必須考慮載荷的大小及重復(fù)頻率的組合(載荷累積頻率分布曲線)。