一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，该方法采用位移升降装置和桩间土压力盒，所述位移升降装置包括升降执行器、位移传感器、轴力计、内套筒、外套筒、上法兰和下法兰，位移传感器、轴力计分别与外部的位移监测仪、轴力监测仪连接，利用轴力监测仪测得桩顶平均应力F0，计算桩顶的面积为S0，所述桩间土压力盒埋设于承台底部，桩间土压力盒与外部的压力监测仪连接，利用压力监测仪测得桩间土平均应力F1，计算桩间土的面积为S1；承台在不同沉降量下的桩土荷载分担比K＝(F0*S0)/(F1*S1)。本发明专利技术能快速测定桩土荷载分担比系数，能够显著减少原位测试或模型试验的组数，操作便捷，大量减小试验工作量，降低试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法
本专利技术属于桩基工程
，具体涉及一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法。
技术介绍
随着城市化建设的发展，大规模的群桩基础应用越来越广泛，群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用，使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩不同，模型试验与工程实测均表明，在一定条件下，群桩的承载力将高于单桩承载力之和，考虑承台下土体的抗力，可有效提高群桩基础的承载能力，具有巨大的经济效益。《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)中对于考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值的计算提出了计算公式，有力的提升了群桩基础竖向承载力设计的水平，降低了工程造价，这些计算公式没有考虑承台下土体在不同沉降量条件下土体抗力的差别，而且计算公式中承台效应系数的取值在同一条件下的取值是一个区间，但是其对于具体的取值并不明确。现有的群桩基础桩土荷载分担比的测试方法需要开展桩径、桩长、承台尺寸与沉降等影响因素在不同组合条件下的桩土荷载分担比试验，需要大量的原位测试或模型试验，操作繁琐，试验工作量极大，既降低了工作效率，又增加了测试成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作便捷、效率高、成本低的群桩基础桩土荷载分担比的测试方法。本专利技术提供的这种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，该方法采用位移升降装置和桩间土压力盒；所述位移升降装置包括升降执行器、位移传感器、轴力计、内套筒、外套筒、上法兰和下法兰，升降执行器、位移传感器、轴力计位于内套筒内部，并与内套筒固定连接，位移传感器、轴力计安装于升降执行器的顶端，内套筒位于外套筒中，并能相对外套筒上下滑动，轴力计及内套筒与上法兰的下端连接，上法兰的上端与承台连接，升降执行器及外套筒的下端与下法兰的上端连接，下法兰的下端与桩基础固定连接，通过升降执行器的上下位移实现承台的升降；其中，位移传感器、轴力计分别与外部的位移监测仪、轴力监测仪连接，通过位移监测仪得到承台的沉降量，利用轴力监测仪测得桩顶平均应力F0，计算桩顶的面积为S0；所述桩间土压力盒埋设于承台底部，桩间土压力盒与外部的压力监测仪连接，利用压力监测仪测得桩间土平均应力F1，计算桩间土的面积为S1；承台在不同沉降量下的桩土荷载分担比K，由下式计算得出：K＝(F0*S0)/(F1*S1)。在一个具体实施方式中，升降执行器包括液压伸缩器和设置于地面上的液压伺服器，以控制承台的沉降。在一个具体实施方式中，升降执行器、位移传感器、轴力计与内套筒通过内置支架固定连接。在一个具体实施方式中，位移监测仪、轴力监测仪和压力监测仪通过读数电缆分别与位移传感器、轴力计和桩间土压力盒连接，以实时监测位移、轴力、桩间土应力的变化，当达到试验要求的沉降位移时对位移进行锁定。在一个具体实施方式中，桩基础采用灌注桩施工方式，在浇筑混凝土前，将螺栓焊接到桩基础的钢筋笼上，待混凝土凝结硬化后，位移升降装置的下法兰通过螺母与桩基础进行连接固定。在一个具体实施方式中，在承台地基土上布置若干桩间土压力盒，桩间土压力盒位于桩基础之间的中心线和对角线上，以测试桩间土平均应力。在一个具体实施方式中，桩间土压力盒为钢弦式压力测试盒。在一个具体实施方式中，位移升降装置的上法兰与承台之间固定有加强钢垫板，以防止位移升降装置受力后陷入承台。在一个具体实施方式中，位移升降装置的上法兰与加强钢板垫通过螺栓固定，从加强钢垫板安装承台模板，布置承台钢筋，再浇筑承台混凝土，使加强钢垫板、螺栓、承台形成整体。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：本专利技术所述群桩基础桩土荷载分担比的测试方法采用的装置结构简单，利用位移升降装置来实现承台的沉降控制，通过承台底部的桩间土压力盒来实现在任意给定承台沉降量条件下的桩土荷载分担比的计算，从而达到测试不同荷载、不同承台沉降量条件下桩土荷载分担比的目的，能快速测定桩土荷载分担比系数，该方法能够显著减少原位测试或模型试验的组数，操作便捷，大量减小试验工作量，降低试验成本，提高工作效率，为掌握群桩基础的工作原理，做到合理设计，具有重要意义。附图说明图1为本专利技术一个实施例的位移升降装置的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例的群桩基础桩土荷载分担比测试模型图。图3为本专利技术一个实施例的桩间土压力盒的埋设位置图。图中：1—位移升降装置；2—桩间土压力盒；3—升降执行器；4—位移传感器；5—轴力计；6—内套筒；7—外套筒；8—上法兰；9—下法兰；10—承台；11—桩基础；12—位移监测仪；13—轴力监测仪；14—压力监测仪；15—液压伺服器；16—内置支架；17—螺栓；18—加强钢垫板。具体实施方式下面结合附图对本次模型试验的具体实施作进一步描述。本专利技术提供的这种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，该方法采用位移升降装置1和桩间土压力盒2；所述位移升降装置1包括升降执行器3、位移传感器4、轴力计5、内套筒6、外套筒7、上法兰8和下法兰9，升降执行器3、位移传感器4、轴力计5位于内套筒6内部，并与内套筒6固定连接，位移传感器4、轴力计5安装于升降执行器3的顶端，内套筒6位于外套筒7中，并能相对外套筒7上下滑动，轴力计5及内套筒6与上法兰8的下端连接，上法兰8的上端与承台10连接，升降执行器3及外套筒7的下端与下法兰9的上端连接，下法兰9的下端与桩基础11固定连接，通过升降执行器3的上下位移实现承台10的升降，具体如图1所示；其中，位移传感器4、轴力计5分别与外部的位移监测仪12、轴力监测仪13连接，通过位移监测仪12得到承台10的沉降量，利用轴力监测仪13测得桩顶平均应力F0，计算桩顶的面积为S0；所述桩间土压力盒2埋设于承台10底部，桩间土压力盒2与外部的压力监测仪14连接，利用压力监测仪14测得桩间土平均应力F1，计算桩间土的面积为S1；承台在不同沉降量下的桩土荷载分担比K，由下式计算得出：K＝(F0*S0)/(F1*S1)。升降执行器3包括液压伸缩器和外部的液压伺服器15，液压伺服器15为液压伸缩器提供动力，由液压伸缩器实现承台位移的升降。升降执行器3、位移传感器4、轴力计5与内套筒6通过内置支架16固定连接。位移监测仪12、轴力监测仪13和压力监测仪14通过读数电缆分别与位移传感器4、轴力计5和桩间土压力盒2连接，以实时监测位移、轴力、桩间土应力的变化，当达到试验要求的沉降位移时对位移进行锁定。在承台10地基土上布置若干桩间土压力盒2，桩间土压力盒2位于桩基础之间的中心线和对角线上，具体如图3所示。在本实施例中，桩间土压力盒采用钢弦式压力测试盒。本专利技术的这种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，具体步骤如下：(一)位移升降装置的安装；(二)桩间土压力盒的安装；(三)桩土荷载分担比系数的测定。下面以一个具体实施例来说明本专利技术公开的群桩基础桩土荷载分担比的测试方法。(一)位移升降装置的安装本实施例模型为四桩承台，如图2所示，试验采用直径为300mm的灌注桩，桩长为8m，承台尺寸为1650mm×1650mm×700mm。(1)采用灌注桩施工方式，在浇筑混凝土前，将6个长为210mm的螺栓焊接到桩基础的钢筋笼上，待混凝土凝结硬化后，将位移升降装置的下法兰与桩基础进行连接固定；(2)位移升降装置的上法兰通过6个长为210mm螺栓与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，其特征在于，该方法采用位移升降装置(1)和桩间土压力盒(2)；所述位移升降装置(1)包括升降执行器(3)、位移传感器(4)、轴力计(5)、内套筒(6)、外套筒(7)、上法兰(8)和下法兰(9)，升降执行器(3)、位移传感器(4)、轴力计(5)位于内套筒(6)内部，并与内套筒(6)固定连接，位移传感器(4)、轴力计(5)安装于升降执行器(3)的顶端，内套筒(6)位于外套筒(7)中，并能相对外套筒(7)上下滑动，轴力计(5)及内套筒(6)与上法兰(8)的下端连接，上法兰(8)的上端与承台(10)连接，升降执行器(3)及外套筒(7)的下端与下法兰(9)的上端连接，下法兰(9)的下端与桩基础(11)固定连接，通过升降执行器(3)的上下位移实现承台(10)的升降；其中，位移传感器(4)、轴力计(5)分别与外部的位移监测仪(12)、轴力监测仪(13)连接，通过位移监测仪(12)得到承台(10)的沉降量，利用轴力监测仪(13)测得桩顶平均应力F0，计算桩顶的面积为S0；所述桩间土压力盒(2)埋设于承台(10)底部，桩间土压力盒(2)与外部的压力监测仪(14)连接，利用压力监测仪(14)测得桩间土平均应力F1，计算桩间土的面积为S1；承台在不同沉降量下的桩土荷载分担比K，由下式计算得出：K＝(F0*S0)/(F1*S1)。...

【技术特征摘要】
1.一种群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，其特征在于，该方法采用位移升降装置(1)和桩间土压力盒(2)；所述位移升降装置(1)包括升降执行器(3)、位移传感器(4)、轴力计(5)、内套筒(6)、外套筒(7)、上法兰(8)和下法兰(9)，升降执行器(3)、位移传感器(4)、轴力计(5)位于内套筒(6)内部，并与内套筒(6)固定连接，位移传感器(4)、轴力计(5)安装于升降执行器(3)的顶端，内套筒(6)位于外套筒(7)中，并能相对外套筒(7)上下滑动，轴力计(5)及内套筒(6)与上法兰(8)的下端连接，上法兰(8)的上端与承台(10)连接，升降执行器(3)及外套筒(7)的下端与下法兰(9)的上端连接，下法兰(9)的下端与桩基础(11)固定连接，通过升降执行器(3)的上下位移实现承台(10)的升降；其中，位移传感器(4)、轴力计(5)分别与外部的位移监测仪(12)、轴力监测仪(13)连接，通过位移监测仪(12)得到承台(10)的沉降量，利用轴力监测仪(13)测得桩顶平均应力F0，计算桩顶的面积为S0；所述桩间土压力盒(2)埋设于承台(10)底部，桩间土压力盒(2)与外部的压力监测仪(14)连接，利用压力监测仪(14)测得桩间土平均应力F1，计算桩间土的面积为S1；承台在不同沉降量下的桩土荷载分担比K，由下式计算得出：K＝(F0*S0)/(F1*S1)。2.根据权利要求1所述的群桩基础桩土荷载分担比的测试方法，其特征在于，升降执行器(3)包括液压伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨慧，江学良，石洪涛，赵富发，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43