[发明专利]反向自平衡试桩法上、下段桩最佳预留间距的计算方法

说明书

本发明公开了一种反向自平衡试桩法上、下段桩最佳预留间距的计算方法，建立通用的计算分析模型，可针对桩周土，桩端土，桩体及基岩，充分考虑其基本的承载特性和受力方式等因素，将复杂的三维计算模型转化成平面应变问题，建立了桩‑土基础简化分析模型，并推导了桩顶变形及桩身内力的计算公式，本发明基于弹性理论方法，建立了反向自平衡试桩法桩‑土相互作用计算分析模型，进一步推导了反向自平衡试桩法在上段桩受压时的极限位移。在反向自平衡试桩法实践中，可提高设计精度，较为准确的测试到基桩的极限承载力。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种基桩的承载力测试技术，具体涉及一种反向自平衡试桩法上、下段桩最佳预留间距的计算方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着经济的进一步发展，高新技术被应用于各个领域。高速公路、铁路、高层建筑、近海建筑物等广泛应用桩基的基础建设项目发展迅速，桩基础通常在地下或水下，属隐蔽工程，而且其施工程序较多、技术要求高、施工难度大，容易出现质量问题，基桩承载力是反映桩身材料、桩侧土与桩端土性状、施工方法的综合指标，所以，研究基桩承载力对实际工程来说非常重要。桩基自平衡检测法由于加载装置简单可有效检测桩基承载力，同时可以有效解决水下、边坡、地下等特殊环境下的静载试验难题，并且可以针对各特定地层的特性有效地进行大吨位静载试验，桩基自平衡检测法其以方法独特、操作简便等特性赢得了信赖。但是由于自平衡检测法与传统静载试验桩的受力状态有所差别，使得自平衡试验桩负向摩阻力向正向摩阻力的转换系数无法确定。专利CN 111894051公布了一项桩基承载力反向自平衡模型试验装置及其试验方法，通过下段桩顶部、上段桩顶部两个千斤顶依次施加上段桩和下段桩相背运动及相向运动的荷载。其相对于桩基自平衡检测法的优势在于可以有效解决负摩阻力转换系数的确定问题，同时还可以测得基桩抗拔承载力。桩体做相向运动主要是为了获得上段桩侧摩阻力，但如果桩体接触之前上段桩侧摩阻力未达到极限状态，则基桩极限承载力会低于实际值。为了较为准确测得基桩极限承载力，在荷载箱底部与上段桩底部预留一定间距，但如果桩距过小会则上、下段桩未发挥极限阻力就接触产生相互挤压，难以获得极限承载力；如果上、下段桩间预留距离过大，虽然能够使桩侧摩阻力充分发挥，得到桩的极限承载力，但是提高了试桩法对荷载箱的规格要求，增加了试验费用，同时也增加了试桩结束后荷载箱处桩体的浇筑混凝土工作量，后期浇筑段越长，影响基桩的整体性，进而影响基桩的强度。因此有必要设计一套算法计算反向自平衡试桩法上、下段桩间最佳预留间距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反向自平衡试桩法上、下段桩最佳预留间距的计算方法，用于计算较优的上、下段桩最佳预留间距，防止桩侧阻力未充分发挥时上、下段桩产生相互挤压，同时避免因最佳预留间距过大造成的人力、物力及财力的浪费。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种反向自平衡试桩法上、下段桩最佳预留间距的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据桩-土尺寸确定上段桩桩底极限位移∂₁计算公式如下：

公式（7）