[发明专利]嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法及装置

权利要求书

1.嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)试验管桩(2)的桩身外壁安装FBG传感器(3)

①沿荷载加载方向在试验管桩(2)的桩身两侧间隔距离安装FBG传感器支座(1)；

②FBG传感器支座(1)安装完成后，将FBG传感器(3)安装到FBG传感器支座(1)上，并外涂结构胶进行保护；

③将FBG传感器光缆(4)进行固定，固定好后涂抹环氧树脂胶对光缆进行保护；

(2)试验管桩(2)内部安装光纤形状传感器(6)

①拼接好一根长度小于管桩桩长的测斜管(5)，将调试好的光纤形状传感器(6)插入测斜管(5)中，然后将测斜管(5)安装上管底盖并固定；

②将放置好光纤形状传感器(6)的测斜管(5)放入试验管桩(2)中，调整好位置使其贴着一侧的FBG传感器(3)，将测斜管(5)底部与试验管桩(2)底部平齐并通过螺栓(7)进行固定；

(3)数据采集

①在选好的试验地点处钻孔，灌注水泥，把试验管桩(2)用钢板焊接封住底部后再用吊车将其竖直吊放下去，静置7天等待水泥养护完成；

②7天后试验现场布置，首先将水平加载机构布置好，千斤顶(14)放置在升降平台(15)上，然后在千斤顶(14)与试验管桩(2)之间设置连接装置，以均衡地将千斤顶(14)的力传导至试验管桩(2)上，千斤顶(14)与连接装置之间设置压力传感器(13)，用以实时监测试验管桩(2)受到水平荷载的大小，最后将FBG传感器(3)的数据线和光纤形状传感器数据线(9)连接到光纤光栅解调仪(10)；

③试验开始，对试验管桩(2)进行多次连续的水平循环加载，采集桩身变形数据，待试验结束，将光纤形状传感器(6)用吊车向上拔出，保存好留至下次试验使用；

④通过采集的数据推导计算出土抗力p和桩身挠度y。

2.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：FBG传感器支座(1)的固定过程中，先用胶进行定位，之后采用点焊机将FBG传感器支座(1)焊接于桩身。

3.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：对于土抗力p，根据FBG传感器(3)测得波长数据λ，经过公式(1)(2)推导得到弯矩值M，然后将得到的弯矩值用6次多项式进行拟合，公式(3)，最后将拟合完的表达式通过二次微分得到土抗力分布，即公式(4)；

式中，λ为波长；λ₀为初始波长；K为传感器系数；ε为桩身应变；ε1、ε2为桩身同一高度处两侧应变；EI为桩的抗弯刚度；r为应变测点距中性层的距离，即半径；M为桩身弯矩；z为土层深度；a1,…,am为多项式系数。

4.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：对于桩身挠度y，根据形状传感装置测得波长数据λ₂，经过公式(5)(6)推导得到各测点曲率值k_i，然后将得到的曲率值表示为x的一次函数，公式(7)，再将曲率函数进行一次积分得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；

式中，λ₂为波长；λ₁为初始波长；K₁为传感器系数；ε为桩身应变；k_i为测点i处弯曲曲率，i为曲率测点编号，i∈[1,n]；ε_ij为测点i处第j个传感器实测应变值，j∈[1,3]；α_ij为测点i处第j个传感器与z轴之间的夹角；r为应变测点到中性层的距离；θ_i为测点i处转角值；y_i为测点i处挠度值。