[发明专利]预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置及使用方法

权利要求书

1.一种预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，包括：

在预制桩外侧从上至下依次设置的固定部一、可降解乱丝叠层纤维板和固定部二；

所述固定部一和固定部二均设有空腔，两空腔之间通过滑动连杆相连，滑动连杆两端设有滑动部，滑动部被限位在所述空腔中上下滑动；

所述可降解乱丝叠层纤维板外侧设有多孔渗透板，用于包裹固定可降解乱丝叠层纤维板在滑移连杆外侧。

2.根据权利要求1所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述固定部一和固定部二通过贯入靴箍紧在预制桩外侧。

3.根据权利要求2所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述贯入靴设有便于与预制桩同步贯入土层的刃脚。

4.根据权利要求1所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，还包括垫圈，所述垫圈设在固定部一与预制桩外侧之间以及固定部二与预制桩外侧之间。

5.根据权利要求1所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述可降解乱丝叠层纤维板内浸润有有机膨润土泥浆。

6.根据权利要求1所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述滑动部设有便于在空腔中上下滑移的滑动滚珠，所述空腔中设有与所述滑动滚珠相匹配的滑轨。

7.根据权利要求1所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述固定部一和固定部二采用三瓣管；

所述三瓣管的形状依据预制桩的周身形状设置，三瓣管的每个管瓣两侧设有凹腔，相邻管瓣之间通过所述凹腔组成所述空腔。

8.根据权利要求5所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置，其特征在于，所述可降解乱丝叠层纤维板内浸润有机膨润土泥浆的过程包括：

将纯度在90％以上的钠基膨润土与质量比为15～25％的有机季铵盐混合搅拌均匀，加热至80～90℃温度，进行离子交换反应，控制离子交换时间为60～80min，反应后的混合物经100～115℃温度干燥后研磨成粉，制备成有机膨润土；

按有机膨润土：增粘剂：水＝1:0.01～0.02:6～8的比例制备成粘稠浆液浸润于可降解乱丝叠层纤维板。

9.一种基于权利要求1-8任意一项所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置的使用方法，其特征在于，包括：

依据土体地质勘察和基础设计资料，确定预制桩的设计参数和地质参数；

依据预制桩的设计参数和地质资料，计算预制桩的桩侧土体负摩阻力数值，根据桩侧土体负摩阻力数值计算出桩侧土体塑性区和弹性区的分布，进而确定负摩阻力的分布长度l₀；

依据负摩阻力的分布长度l₀计算确定减阻装置的滑移量程；

依据负摩阻力的分布长度l₀和滑移量程确定固定部一、可降解乱丝叠层纤维板、固定部二以及空腔的长度；

将确定长度后的固定部一、可降解乱丝叠层纤维板、固定部二安装于预制桩桩身；

施工安装所述装置的预制桩。

10.根据权利要求9所述的预制桩负摩阻力减阻和正摩阻力传递的装置的使用方法，其特征在于，所述弹性区的长度的确定过程为：

通过下式计算桩侧阻极限值：

其中，λ₁为侧摩阻力发挥系数；c为土体粘聚力；σ_sz为竖向附加应力；为桩土之间的摩擦角；

桩侧摩阻力沿桩侧按线性分布计算公式为：

其中，τ_min≤τ(z)≤τ_u，τ_min为设定的桩土最小侧摩阻力；K为土的侧压力系数，为桩土之间的有效摩擦角；k_r为引入的参数，其中，s₀为桩间距，z为自桩顶以下的深度；σ_s为桩顶同一平面上土体的应力；

联立方程(1-4)，(1-6)求得的深度z，获得塑性区范围l_0塑；

所述滑移量程的确定过程为：

通过下式计算桩侧土层的压缩量：

其中，e_0i为土体的初始孔隙比；e_1i为土体加载变形后的孔隙比；H_i为土体的计算厚度，∑H_i＝l_0塑；Δp_i为土层的平均附加应力；E_si为土层的模量；

公式(1-8)中Δs的计算可依据地质资料提供的相应参数，采用孔隙比e_1i或压缩模量E_si计算。