[发明专利]一种在基桩竖向静荷载试验中测量桩身内力及断面位移的方法

权利要求书

1.一种测量基桩桩身内力及断面位移的方法，其特征在于具体步骤如下：

首先，在桩身按纵向预埋套管或直接在桩身纵向钻孔，在套管或钻孔内安装测量系统； 该测量系统由锚头、多点位移计、接长杆及压力管组成；多点位移计一端直接连接在锚头 上，另一端与一接长杆一端相连，该接长杆另一端与另一锚头直接连接；通过压力管加压 使得锚头膨胀，进而固定在套管或钻孔内；当锚头被固定以后，多点位移计通过接长杆测 量相邻两个锚头位置之间的竖向变形；根据实测相邻两个锚头之间的竖向变形，计算该分 段桩身平均轴向应变，推算锚头埋设断面的轴向应变，然后利用混凝土弹性模量标定结果 计算锚头埋设断面的桩身轴力；如果在桩端位置埋有锚头时，该埋设断面轴力就是桩端阻 力；两相邻锚头埋设断面的轴力求出以后，再根据相邻两锚头之间桩的长度、桩横截面周 长推算两锚头之间土层的侧摩阻力；根据桩顶竖向位移观测结果和所有相邻两个锚头位置 之间的竖向变形，推算锚头埋设断面的竖向位移，推算相邻锚头之间桩段竖向位移，建立 起桩土相对位移与桩侧摩阻力关系，从而实现桩身内力及断面竖向位移测量；

其中所述推算两锚头之间土层的侧摩阻力的方法为：

依据桩身混凝土弹性模量标定结果E＝f(ε)，计算锚头埋设断面的桩身轴力N＝A·E·ε， 推算出相邻两锚头之间的轴力差ΔN＝N_i+1-N_i；N_i为第i个锚头的所在断面的桩身轴力，根 据轴力差ΔN以及相邻两锚头之间桩的长度L、桩的横截面周长C，计算桩侧各土层的分 层摩阻力f＝ΔN/CL；

所述建立桩土相对位移与桩侧摩阻力的关系的步骤为：

根据某级荷载下桩顶竖向位移大小及相邻两锚头之间的竖向变形量S，计算第i个锚 头埋设断面i的竖向位移S_i＝S-(ΔD₁+ΔD₂+····+ΔD_i-1)，ΔD_j为第j+1个锚头与 第j个锚头之间桩身竖向变形量，j＝1，2，…，i-1，计算相邻两锚头之间桩段的竖向位移 S＝0.5×(S_i+S_i+1)，从而建立桩土相对位移S′与桩侧土层摩阻力f两者之间的关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体操作步骤如下：

(1)在制桩时埋设套管或基桩施工完毕后直接在桩身钻孔；套管或钻孔轴线平行于 桩身纵轴线，且沿横截面中心轴线方向对称布置；

(2)依据试桩所在场地的岩土工程勘察报告、施工记录、地区经验及设计要求设置 锚头数量及其埋设断面位置；

(3)将若干锚头、多点位移计及接长杆组成的测量系统在试验现场连接组装，经调 试正常后插入套管或钻孔内至设定的位置，同时将压力管及多点位移计电缆通过锚头引出 至地面便于操作与观测的位置；

(4)在地面上操纵加压设备，将压力通过压力管传至锚头，使得锚头受力膨胀，对 套管管壁或钻孔孔壁施加足够的锚固力，使两者之间应紧密接触，牢固结合；

(5)安装基桩竖向静荷载试验仪器、设备，静载试验开始后按照常规方法记录荷载 大小以及桩顶竖向位移；

(6)在某级荷载作用下位移稳定，施加下一级荷载以前，记录某级荷载下的多点位 移计读数，计算相邻两个锚头位置之间的桩身竖向变形量ΔD；

(7)相邻两锚头之间桩段的长度L已知，计算两个锚头位置之间的桩身平均轴向应 变ε′＝ΔD/L，推算出锚头埋设断面桩身混凝土的轴向应变ε。