[发明专利]一种测量负摩阻力中性点的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程中桩基工程领域，涉及一种测量负摩阻力中性点的装置及方法，具体是一种用于测定桩侧土体对桩体的负摩阻力中性点的装置，及其测定方法。

背景技术

桩身存在负摩阻力时，桩侧土的固结沉降随深度是逐步发展的。当到达某一深度后，桩侧土与桩之间相对位移为零，即桩的下沉量和桩侧土的沉降量相等，此位置称为中性点。中性点处桩身负摩阻力为零，桩身轴力最大。中性点以上，桩身受负摩阻力作用；中性点以下，桩身上受正摩阻力作用。中性点是摩阻力、桩土相对位移和轴力沿桩身变化的特征点，是研究负摩阻力问题的一个重要参数。桩侧土固结初期，中性点位置较高，桩身大部分区段为正摩擦力，随着桩侧土的固结，土的沉降逐渐增大，中性点也逐渐下移，中性点以上的桩侧摩阻力方向发生改变，桩承受更多的负摩阻力，使桩身轴力增加。

正确计算负摩阻力导致的下拉荷载首要问题就是如何合理确定中性点深度。尽管各国学者提出了几种常用的经验计算公式，但桩土相互作用下中性点位置呈动态变化过程，其受到多种因素的影响，如桩侧软土层的位置、厚度，桩侧土和桩端土的物理力学性质等，而现有规范中没有考虑这点。中性点的考虑中如何反映施工过程以及以后使用过程中可能遇到的因素变化，对于桩在负摩阻力作用下的合理设计意义重大。

目前，中性点的深度计算公式还有待完善，中性点位置的获取主要依靠现场试验。但是现场试验的测定方法并不是直接测得中性点的深度，而是通过桩身应力反算桩身沉降，对比土中分层沉降，计算出桩土位移零点，求取中性点深度。该方法试验过于繁琐，土中分成沉降也不太容易测得。

本发明给出的测量负摩阻力中性点的装置可以通过本身数据，直接得到桩侧负摩阻力中性点的深度。为工程实践和负摩阻力的研究提供了很好的现场试验支持。

发明内容

技术问题：负摩阻力研究中，其中性点的确定是不可或缺的一个重要环节，只有通过准确的中性点深度才能计算出桩侧负摩阻力对桩体的影响。准确确定中性点位置对负摩阻力的研究发展有着重要的意义。目前，负摩阻力中性点的准确深度只能通过现场试验来确定，但当下的现场试验并不能直接测定负摩阻力中性点深度，试验步骤繁琐，试验周期过长，并且必须通过采集数据的在处理才能确定出中性点的位置，可能会产生一定的误差，本发明给出的测量负摩阻力中性点的装置及方法，可以直接测得中性点的位置，并且试验原理简单，价格经济合理。

技术方案：本发明的测量负摩阻力中性点的装置。

包括：液压装置、液压测变盒、传感器和应变采集仪，其中液压测变盒包括切入式测变片、测变保护壳、液压推进杆，每个液压测变盒都由液压导管链接。

所述液压测变盒为5面密封，另一端用塑料膜密封，防止加固材料的侵入。液压测变盒内部放置液压推动杆与液压导管相连，靠近塑料膜一侧放置切入式测变片，一段制成刀口状，易切入桩周土内部。切入式测变片内放置较为灵敏的应变片以测定桩侧土体与桩体自身的应力。传感器竖立在试验钢筋上方，通过导线与下方每一个切入式测变片内的应变片相连以获得测定数据。

负摩阻力中性点的测定实施方法为：

①每个液压测变盒通过液压导线和传感线链接，固定在钢筋上，间隔0.2-0.5m布设一个；

②成孔结束后将此试验钢筋随钢筋笼一起沉入孔内；

③所述试验钢筋靠边放置，使得固定在钢筋上的液压测变盒塑料封口段紧贴桩侧土体放置。

④灌注混凝土或其他加固材料后，待到养护结束后，启动上部的液压装置通过液压导管使得液压测变盒内的切入式测变片进入桩侧土体中。