[发明专利]基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法及系统

说明书

本发明提供了基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法及系统，其中方法包括：获取海量的高应变测试数据，提取所述高应变测试数据中的力学参数，构建基础数据库；利用大数据分析技术，对基础数据库中的力学参数按照管桩所属土层类型进行分类统计和计算，得到各类型土层对应的标准力学参数；利用有限元分析将待分析管桩沿长度方向划分为N个长为L_i、直径为d的管桩单元；构建各管桩单元的桩侧荷载传递函数；构建桩端荷载传递函数；计算出桩侧阻力和桩端阻力，将所述桩侧阻力和桩端阻力作用于管桩单元各结点，根据作用结果绘制待分析管桩的Q‑S曲线，并根据Q‑S曲线特征确定所述待分析管桩的极限承载力，输出待分析管桩承载力性状分析结果。

技术领域

本发明涉及工程建设领域，具体涉及基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法及系统。

背景技术

预应力管桩作为最主要的桩型，对工程结构的安全起着至关重要的作用，为确保工程安全，通常需要对预应力管桩进行荷载试验，以确定其竖向承载力是否满足设计要求。

现有技术中，预应力管桩竖向承载力分析方法主要有理论法、规范法和原位测试法。

理论法中由勘察地质报告提供参数，由于提供的参数准确度不高，容易引起计算误差；规范法采用规定的简单公式计算桩的竖向承载力，也容易引起计算误差。

在原位测试法中，主要有静载试验法和高应变测试法。通常对桩进行高应变检测，高应变检测的标准原理就是往桩顶轴向施加一个冲击力，使桩产生足够的贯入度，实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应，通过波动理论分析，判定单桩竖向抗压承载力及桩身完整性。其中，若冲击力小，将无法充分激发桩端承载力，进而导致分析结果存在一定的误差；而静载试验存在费用高、时间长，影响现场实际施工进展等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供了基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法，该方法包括以下步骤：

获取海量的高应变测试数据，提取所述高应变测试数据中的力学参数，构建基础数据库，其中所述高应变测试数据为对以往对各管桩进行高应变测试而产生的测试数据，所述力学参数包括各管桩的桩侧阻力、桩端阻力、桩端位移；

利用大数据分析技术，对基础数据库中的力学参数按照管桩所属土层类型进行分类统计和计算，得到各类型土层对应的标准力学参数，所述标准力学参数包括标准桩侧阻力、标准桩端阻力、标准桩端位移；

利用有限元分析将待分析管桩沿长度方向划分为N个长为L_i、直径为d的管桩单元；

构建各管桩单元的桩侧荷载传递函数；

根据所述待分析管桩的桩端所属土层的坚硬程度构建桩端荷载传递函数；

根据构建的桩侧荷载传递函数和桩端荷载传递函数计算出桩侧阻力和桩端阻力，将所述桩侧阻力和桩端阻力作用于管桩单元各结点，根据作用结果绘制待分析管桩的Q-S曲线，并根据Q-S曲线特征确定所述待分析管桩的极限承载力，输出待分析管桩承载力性状分析结果。

在本发明第一方面的一种可能实现的方式中，采用高应变实测曲线拟合法提取所述高应变测试数据中的力学参数。

在本发明第一方面的一种可能实施的方式中，根据所述待分析管桩的桩端所属土层的坚硬程度构建桩端荷载传递函数，包括：

当桩端所属土层为软土层时，按照下列公式构建桩端荷载传递函数：

当桩端所属土层为硬土层时，按照下列公式构建桩端荷载传递函数：