自锚试桩荷载-位移曲线转换方法技术

本发明专利技术公开了一种自锚试桩荷载

【技术实现步骤摘要】
自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法


[0001]本专利技术涉及土木工程领域，具体是自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法。

技术介绍

[0002]现有的竖向抗压桩的Q的获得方法是：在一根连续桩的桩顶施加竖直向下荷载，测定每级荷载Q
i
相对应的每级沉降S
i
，然后根据Q
i
和S
i
数据之间的关系绘制而得荷载
‑
位移曲线图。根据竖向抗压桩的Q
‑
S曲线，可以判断出单桩竖向抗压的各个荷载
‑
变形阶段，该方法是目前最可靠的获得单桩竖向抗压承载力的方法，简称为传统静载荷试验方法。
[0003]但是，传统静载荷试验采用重物堆载、锚桩等提供试验反力，如果单桩荷载过大，则需要较多的重物、锚桩，大幅度增加传统静载荷试桩的成本，并降低静载荷试桩效率。对于场地空间较小时，难以采用传统静载荷试验方法进行单桩静载荷试验，申请号为CN201711437337.9的《单桩抗压承载力检测装置及自锚测试方法》，简称为自锚试桩法提供了一种用于单桩承载力的检测装置和测试方法，但只是采用上段桩和下段桩承载力相加获得承载力，且也只提供了上段桩和下段桩荷载
‑
位移(Q
‑
s)曲线，并没有提供转换为传统静载荷试桩(抗压完整桩)荷载
‑
位移曲线。
[0004]因此需要一种能够改进方法获得抗压完整桩的承载力数据和荷载
‑
位移曲线图。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法，用以自锚试桩上段桩荷载
‑
位移曲线、下段桩荷载
‑
位移曲线向传统静载荷试桩(即抗压完整桩)荷载
‑
位移曲线的转换。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法，在土地层中设置自锚试桩，上段桩长为L1，上段桩自重为G
p
，下段桩长为L2，传统静载荷试桩整桩长度为L，L＝L1+L2，通过自锚试桩试验，获得第i级荷载Q
i
作用下的上段桩抗拉位移s
ui
、下段桩抗压位移s
di
，然后：
[0007]S1：基于获取的第i级荷载Q
i
作用下的上段桩抗拉位移s
ui
、下段桩抗压位移s
di
数据绘制上段桩Q
‑
s
u
曲线和下段桩Q
‑
s
d
曲线；
[0008]S2：计算位移转换系数β
u
：
[0009]β
u
＝k
d
/k
u
ꢀꢀ
(1)
[0010]其中，k
u
为上段桩Q
‑
s
u
曲线线性段的斜率，k
d
为下段桩Q
‑
s
d
曲线线性段的斜率；
[0011]S3：自锚试桩荷载转换为传统静载荷试桩荷载：
[0012]Q
whi
＝Q
eqi
+Q
i
ꢀꢀ
(3)
[0013]其中，Q
whi
为传统静载荷试桩的荷载，Q
eqi
为自锚试桩上段桩第i级荷载Q
i
转换为抗压桩的等效第i级荷载；
[0014]S4：自锚试桩位移转换为传统静载荷试桩位移：
[0015]s
whi
＝s
eqi
(线性段)
ꢀꢀ
(6
‑
1)
[0016]s
whi
＝s
eqi
+s
di
(非线性段)
ꢀꢀ
(6
‑
2)
[0017]其中，s
whi
为传统静载荷试桩的位移，s
eqi
为自锚试桩上段桩第i级荷载Q
i
时的位移转换为抗压桩的第i级等效位移：
[0018]s
eqi
＝β
u
s
ui
ꢀꢀ
(5)
[0019]S5：依据式(3)、(6
‑
1)和(6
‑
1)的计算结果绘制获得自锚试桩转换成传统静载荷试桩的Q
‑
s曲线。
[0020]作为本专利技术的自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法的改进：
[0021]所述自锚试桩上段桩第i级荷载Q
i
转换为抗压桩的等效第i级荷载按下式计算：
[0022]Q
eqi
＝α
u
(Q
i
‑
G
p
)
ꢀꢀ
(2)
[0023]结合式(3)得：Q
whi
＝α
u
(Q
i
‑
G
p
)+Q
i
＝(α
u
+1)Q
i
‑
α
u
G
p
ꢀꢀ
(4)
[0024]其中，α
u
为负摩阻力转换为正摩阻力的转换系数，对于黏性土、粉土取1.05
‑
1.4，对于砂土取1.4
‑
2。
[0025]本专利技术的有益效果主要体现在：
[0026]本专利技术解决了自锚试桩上段桩荷载
‑
位移曲线、下段桩荷载
‑
位移曲线向传统静载荷试桩荷载
‑
位移曲线的转换问题，使得自锚试桩能够在不采用重物堆载、不采用锚桩的情况下，也能获得传统静载荷试桩的荷载
‑
位移曲线，这将大幅度降低试桩成本，提高试桩效率，并适应试验场地空间过小情况下的试桩。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0028]图1为本专利技术的自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法流程图；
[0029]图2为实施例1和对比实验1中获得的Q
‑
s曲线的示意图；
[0030]图3为实施例2和对比实验2中获得的Q
‑
s曲线的示意图；
[0031]图4为实施例3和对比实验3中获得的Q
‑
s曲线的示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：
[0033]实施例1、自锚试桩荷载
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自锚试桩荷载
‑
位移曲线转换方法，在土地层中设置自锚试桩，上段桩长为L1，上段桩自重为G
p
，下段桩长为L2，传统静载荷试桩整桩长度为L，L＝L1+L2，通过自锚试桩试验，获得第i级荷载Q
i
作用下的上段桩抗拉位移s
ui
、下段桩抗压位移s
di
；其特征在于，包括步骤如下：S1：基于获取的第i级荷载Q
i
作用下的上段桩抗拉位移s
ui
、下段桩抗压位移s
di
数据绘制上段桩Q
‑
s
u
曲线和下段桩Q
‑
s
d
曲线；S2：计算位移转换系数β
u
：β
u
＝k
d
/k
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，k
u
为上段桩Q
‑
s
u
曲线线性段的斜率，k
d
为下段桩Q
‑
s
d
曲线线性段的斜率；S3：自锚试桩荷载转换为传统静载荷试桩荷载：Q
whi
＝Q
eqi
+Q
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，Q
whi
为传统静载荷试桩的荷载，Q
eqi
为自锚试桩上段桩第i级荷载Q
i
转换为抗压桩的等效第i级荷载；S4：自锚试桩位移转换为传统静载荷试桩位移：s
whi
＝s
eqi
(线性段)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6

【专利技术属性】
技术研发人员：马海龙，马宇飞，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：