[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

说明书

本发明涉及桩基现场试验数据采集技术领域，具体涉及嵌岩管桩水平加载p‑y曲线法数据精确采集方法及装置。方法包括在试验管桩外壁安装FBG传感器。试验管桩内部安装光纤形状传感器。装置包括反力管桩、试验管桩和水平加载机构。试验管桩的侧壁上设置土抗力p数据采集机构，所述试验管桩内部设置有与试验管桩内壁贴合的通过螺栓固定的桩身挠度y数据采集机构。本发明采用夹持式低温敏型FBG传感器测量试验管桩桩身应变，通过计算转化为土抗力p。将光纤形状传感器应用到试验管桩的桩身水平变形动态监测上，可获得桩身挠度y。本发明精确度更高、在现场较恶劣的试验条件下传感器存活率更高，并且因其可重复利用而大大降低了监测费用。

技术领域

本发明涉及桩基现场试验数据采集技术领域，具体涉及嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法及装置。

背景技术

滨海桩基多承受水平荷载，其水平受力特性分析广泛采用p-y曲线法，设计主要采用API(2011)和DNV(2013)等规范，其中的p-y曲线法主要是根据欧美黏性土和砂性土编制，这与我国滨海区域地质条件差异巨大。尤其在山东沿海，由于海床覆盖层浅，桩基往往需要嵌岩，由此形成了独有的“嵌岩桩”基础。因此，进行嵌岩桩基的现场试验以获取散体状风化岩石的动力p-y曲线，已成为滨海桩基设计的关键之处。

目前，桩基水平加载试验数据监测主要为了获取土抗力p和桩身挠度y。对于土抗力p，可通过试验测得桩身应变ε经过计算推导得到，而对于桩身应变ε的监测多采用电阻式应变片和光纤传感器。采用电阻式应变片在使用的过程中主要问题在于：①应变片本身材质较为脆弱，即使使用环氧树脂进行保护，在风化岩的现场地质条件下成活率也很低。②应变片安装和布设操作复杂，如果桩身布置应变片过多，则必须沿桩身导出多条应变片数据线，费时费力且应变片连接线过多容易打结。使用光纤传感器，其主要问题在于，目前光纤传感器监测应变都是用于混凝土桩，其安装方法不适用于管桩。

而对于桩身挠度y的监测，目前多采用电阻式应变片或测斜仪，电阻式应变片通过试验测得桩身应变ε经过计算推导得到y；测斜仪通过试验测得桩身倾角θ经过计算推导得到y。电阻式应变片在使用的过程中，其主要问题在于：①应变片本身材质较为脆弱，即使使用环氧树脂进行保护，在风化岩的现场地质条件下成活率也很低。②应变片安装和布设操作复杂，如果桩身布置应变片过多，则必须沿桩身导出多条应变片数据线，费时费力且应变片连接线过多容易打结。③由应变片测得的桩身应变数据推导得出的桩身水平变形误差普遍偏大，计算结果不准确。使用测斜仪，其主要问题在于，①测斜仪相对于应变片具有现场适应性强、测量数据精确度高等优点，但是其对于水平循环加载试验尤其是大循环次数下的水平变形动态监测力有不逮，这主要是因为测斜仪需要在每一次加载后测量一次水平变形，所以监测不了连续的、大循环次数的加载试验。②由于测斜仪测量水平变形时需要从管桩顶部滑入管桩内部的测斜管中，所以管桩上部不能放置加载仪器或其他会挡住测斜管入口的东西，这也增加了测斜仪的局限性。

因此，现在亟需对现有的p-y曲线法中数据的采集方法和装置进行改进，以获取更加精准的测量数据。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法及装置。

本发明的技术方案为：

嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法，包括如下步骤：

(1)试验管桩桩身外壁安装FBG传感器

①沿荷载加载方向在试验管桩桩身两侧间隔距离安装FBG传感器支座。

②FBG传感器支座安装完成后，将FBG传感器安装到FBG传感器支座上，并外涂结构胶进行保护。

③将FBG传感器光缆进行固定，固定好后涂抹环氧树脂胶对光缆进行保护。

(2)试验管桩内部安装光纤形状传感器