[发明专利]一种基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法

权利要求书

1.一种基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，步骤如下：

S1：将桩身沿深度方向离散为n个桩单元(8)，在每段桩单元(8)中心位置固定加速度计(6)；

S2：采用重锤(2)锤击桩顶，使桩-土之间通过产生相对位移达到极限承载状态，并通过各加速度计(6)分别记录桩身振动过程中各桩单元(8)中心位置的加速度时程曲线；再对每一段桩单元(8)的加速度时程曲线进行积分，得到各桩单元(8)中心位置的速度时程曲线和位移时程曲线；同时，通过直接测量或计算得到各桩单元(8)振动过程中单元的顶面(9)和底面(10)处的轴力时程曲线；

S3：基于各桩单元(8)中心位置的速度时程曲线，选择各桩单元(8)振动过程中速度第一次为零的时刻t₀作为计算时刻，计算各桩单元所受土阻力，该时刻的土阻力视为静态极限土阻力；

其中除桩端处的桩单元外，其余任意第i段桩单元(8)的静态极限土阻力R_is计算公式为：

R_is＝f_i1(t₀)-f_i2(t₀)-m_ia_i(t₀),i＝1,2,…,n-1

式中，f_i1(t₀)为第i段桩单元顶面处的轴力时程曲线中t₀时刻的轴力值，f_i2(t₀)为第i段桩单元底面处的轴力时程曲线中t₀时刻的轴力值，m_i为i段桩单元的质量，a_i(t₀)为第i段桩单元中心位置的加速度时程曲线中t₀时刻的加速度值；

对于桩端处的桩单元，其静态极限土阻力R_ns计算公式为：

R_is＝f_i1(t₀)-m_ia_i(t₀),i＝n

S4：将n段桩单元(8)的静态极限土阻力累加，得到整根桩的竖向极限土阻力。

2.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，每个所述的离散桩单元(8)，其轴向长度相同，或者按土层分布划分为不同长度。

3.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，所述桩身预留轴向的中心孔道，所述加速度计(6)采用机械装置或充气气囊固定在中心孔道的内壁上。

4.如权利要求3所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，所述加速度计(6)的信号传输线沿中心孔道从桩顶穿出，连接到数据采集系统中，或者通过无线传输与数据采集系统构成通信连接。

5.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，所述重锤(2)采用自由落体方式锤击桩顶，或采用蒸汽锤、内燃式柴油锤，使桩-土间产生足量的相对位移，桩侧土达到极限状态。

6.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，所述的速度时程曲线由加速度时程曲线经过一次积分得到，再次积分后得到所述的位移时程曲线。

7.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，各桩单元(8)的轴力时程曲线，通过直接测量顶面(9)和底面(10)的轴力获得；或者通过粘贴应变片测定动态应变再计算轴力而获得；或者根据加速度计(6)信号，二次积分得到位移后，利用相邻桩单元位移差获得桩单元顶面(9)和底面(10)平均轴向应变，进而计算轴力。

8.如权利要求1所述的基于离散桩单元的单桩竖向极限承载力动态测试方法，其特征在于，在进行正式测试前，先用橡胶锤轻敲桩顶，检验各加速度计是否正常工作。