[发明专利]一种高应变法测试桩的承载力的方法

权利要求书

1.一种高应变法测试桩的承载力的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1.仪器设备安装：在桩身分别等间距布置串列式的应变计和串列式的加速度传感器，并将其分别连接于应变测试仪和加速度测试仪；最下端的应变计和加速度传感器均位于桩端处；

步骤2.数据采集：采用重锤敲击桩顶，利用应变测试仪测试桩身不同位置处的应变信号，同时利用加速度测试仪测试桩身不同位置处的加速度信号并转换成速度信号；

步骤3.桩的承载力计算：根据测得的桩身不同位置处的应变，计算得到桩身各段的总摩阻力和桩端总端阻力；根据测得的桩身不同位置处的速度，计算得到桩身各段的动摩阻力和桩端动端阻力，桩身各段的总摩阻力与动摩阻力之差即为静摩阻力，桩端总端阻力与桩端动端阻力之差即为桩端静端阻力，最后将所求得的静摩阻力和桩端静端阻力累加，即得到桩的极限承载力。

2.如权利要求1所述的高应变法测试桩的承载力的方法，其特征在于所述的步骤1具体如下：

1-1.下放钢筋笼时，沿桩身通长对称布置两根钢管，并保证均处于竖直状态；

1-2.待桩身混凝土浇筑完毕之后，将N+1个串列式应变计和N个串列式加速度传感器分别放置于两根钢管内，相邻应变计之间及加速度传感器之间的距离为1～2米；其中串列式应变计自上而下编号分别为0，1，2，……，i-1，i，……，N-1，N，串列式加速度传感器自上而下编号分别为1，2，……，i，……，N，随后在钢管内浇筑配制好的水泥浆液将串列式应变计和加速度传感器密封在钢管内。

3.如权利要求2所述的高应变法测试桩的承载力的方法，其特征在于所述的步骤2具体如下：

2-1.待桩身混凝土强度达到高应变测试要求时，在桩顶面钢管口与桩身外延之间切割出一条具有一定深度的窄缝，通过窄缝将导线引出，应变计和加速度传感器分别连接在应变测试仪和加速度测试仪上；

2-2.在桩顶铺设一定厚度的干沙当作垫层，将重锤吊至一定高度后放下敲击桩顶，通过应变测试仪测试桩身不同位置处的应变信号，通过加速度测试仪测试桩身不同位置处的加速度信号并转换成速度信号。

4.如权利要求2所述的高应变法测试桩的承载力的方法，其特征在于所述的步骤3具体如下：

3-1.第i段桩桩身静摩阻力计算，i＝1,2,…,N-1

根据编号为i-1和i的应变计分别所测得的桩身应变ε_i-1和ε_i，可得第i段桩的总摩阻力f_i为：

f_i＝EAε_i-1-EAε_i

其中：E和A分别为桩的弹性模量和横截面积；

第i段桩的总摩阻力f_i包括动摩阻力f_di和静摩阻力f_si两部分，根据加速度传感器i测得的速度v_i，可得动摩阻力f_di为：

f_di＝v_iδ_iS_i

其中：S_i和δ_i分别为第i段桩桩侧表面积及桩侧土阻尼系数；

据此可求得第i段桩的静摩阻力为：

f_si＝f_i-f_di＝EAε_i-1-EAε_i-v_iδ_iS_i

3-2.第N段桩桩身静摩阻力及桩端静端阻力计算

根据编号为N-1和N的应变计分别所测得的桩身应变ε_N-1和ε_N，可得第N段桩的总摩阻力f_N和桩端总端阻力f_b之和为：

f_N+f_b＝EAε_N-1-EAε_N

第N段桩的总摩阻力f_N包括动摩阻力f_dN和静摩阻力f_sN两部分，桩端总端阻力f_b包括动端阻力f_bd和静端阻力f_bs两部分，根据编号为N的加速度传感器测得的速度v_N，可得第N段桩动摩阻力f_dN和桩端动端阻力f_bd分别为：

f_dN＝v_Nδ_NS_N；

f_bd＝v_Nδ_bS_b

其中：S_b和δ_b分别为桩端截面积和桩端土阻尼系数；

据此可求得第N段桩的静摩阻力f_sN和桩端静端阻力f_bs之和为：

f_sN+f_bs＝EAε_N-1-EAε_N-v_Nδ_NS_N-v_Nδ_bS_b

3-3.在求得每段桩的静摩阻力和桩端静端阻力之后，可得桩的极限承载力为：