[发明专利]一种定量分析桩的承载性状的方法

说明书

本发明公开了一种定量分析桩的承载性状的方法，依据构建的单桩竖向受压轴力简化模型建立端阻和摩阻对抗压极限承载力占比的表达式，引入特征线参量，得到用特征线参量和桩身压缩量表示的侧阻和端阻占比表达式。特征线参量由桩的已知参数得出，桩身压缩量可在Q‑S曲线上依照与特征线的相对关系进行拟合法或延长作图法，进而获得与桩顶荷载对应的桩身压缩量数值，将该压缩量数值代入公式计算或直接几何量测与特征线之间的距离，从而得到桩的摩阻和端阻对单桩抗压极限承载力占比的具体量值，实现了对桩的承载性状的定量分析。本发明的方法属于间接法确定桩的承载性状，实现桩的承载性状定量分析，且不增加试验成本，易于大范围推广。

技术领域

本发明涉及一种确定桩的承载性状的方法，属于岩土工程检测技术领域。

背景技术

在工程设计和施工中，确定桩的承载性状常用的方法有两种，一种叫做直接法，即在桩身及桩底埋设测力传感器，然后获得桩的摩阻和端阻的量值，根据摩阻和端阻对桩顶荷载的占比确定桩的承载性状，该方法成本高，效率低。另一种方法称为间接法，是依据Q-S的形态，做必要的切线，依据切线交点(切线与坐标轴或切线之间)确定侧阻和端阻的量值，这种方法属经验法，精确性不高，一般仅用于定性分析。

发明内容

本发明的构思是这样的：依据构建的单桩竖向受压轴力简化模型建立端阻和摩阻对桩顶荷载占比的表达式，引入特征线参量，得到用特征线参量和桩身压缩量表示的侧阻和端阻占比表达式。特征线参量由桩的已知参数得出，桩身压缩量可在Q-S曲线上依照与特征线的相对关系进行拟合法或延长作图法，进而获得与桩顶荷载对应的桩身压缩量数值，将该压缩量数值代入公式计算或直接几何量测与特征线之间的距离，从而得到桩的摩阻和端阻对桩顶荷载占比的具体量值，实现对桩的承载性状的定量分析。

具体的，本发明的分析方法包括以下步骤：

(1)构建简化的轴力模型

实践表明，单桩桩顶受压时，桩顶荷载通常由桩侧摩阻和桩端阻力共同承担，轴力曲线可由附图1所示的桩身通用轴力模型表示。

另外还存在两个特例，即：

桩顶荷载全部由桩侧阻力承担，其轴力模型如附图2所示。

桩顶荷载全部由桩端阻力承担，其轴力模型如附图3所以。

附图2、附图3两种特例定义为界限型桩的轴力模型。

(2)根据轴力模型推导侧阻和端阻占比的表达式

依照桩身通用轴力模型，参考桩侧阻力的概念和桩身压缩量的概念可得到如下两个公式。

Q＝Q_p+Q_s 式1

式中：Q---桩顶荷载，单位为kN；

Q_p---与桩顶荷载对应的桩端阻力，单位为kN；

Q_s---与桩顶荷载对应的桩侧阻力，单位为kN；

E---桩身弹性模量，单位为MPa；

L---桩长，单位为mm；

d---桩径，单位为m；

A---桩横截面积，单位为m²；

S₀---桩身压缩量，单位为mm。

组合式1、式2，整理后得到如下端阻力式3和侧阻力式4占比的表达式：