[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

说明书

技术领域

本发明涉及到基桩竖向静荷载试验中一种测量桩身内力及断面位移的方法，属于土木 工程中桩基质量检测技术领域。

背景技术

在桩基工程质量检测时，经常采用静荷载试验方法对桩基础中的基桩进行竖向承载力 的检测。在传统的基桩竖向桩身内力及断面位移测试中，一般采用制桩时埋设应变传感器 及连接导线、套管的方法，出现以下问题：

(1)一方面埋设应变式或钢弦式传感器、位移杆的工作量很大，同时极其繁琐，另 一方面传感器焊接时的高温、混凝土的浇筑与振捣、混凝土养护时产生的水化热等诸多复 杂因素都会对传感器、连接导线等造成严重损伤，进而导致试验时无法采集到完整的数据 甚至完全无法进行。

(2)一方面传感器的介入使得埋设点处的应变产生应力畸变，传感器所测到的应变 值偏离真实值，另一方面传感器所侧到的应变值只代表埋设点的应变，两点之间的应变分 布只能推断。假定在某两个传感器之间桩身某处存在明显缺陷，传感器应变值对此将毫无 反应。

(3)一旦施工固定，埋设位置无法调整，传感器无法更换，即使发现埋设位置出错、 甚至传感器、连接电缆损坏也很难采取补救措施。

(4)位移杆内外管之间的晃动、摩擦容易造成数据误差。同时，桩顶横截面尺寸在 扣除千斤顶所占区域后，位移杆的埋设数量受到严格限制。

(5)传感器、连接电缆及位移杆等无法回收，不能重复使用，经济性不佳。

发明内容

针对上述目前基桩桩身内力及断面竖向位移测试中存在的问题，本发明的目的是提出 一种准确度高，可靠性好的桩身内力及断面位移的测试方法。

本发明提出的测试方法，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 间的位移变形，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。

本发明方法的具体操作步骤如下：

(1)在制桩时埋设套管或基桩施工完毕后直接在桩身钻孔。套管材质或钻孔工具不 予限定，但是要求套管或钻孔轴线应平行于桩身纵轴线，套管或钻孔尺寸应与选用的锚头 相匹配；埋设套管或桩身钻孔的数量不予限定，宜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等确 定合适的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等组成的测量系统在试验现场连接，经调试 正常后插入套管或钻孔内设定的位置，同时将压力管及多点位移计电缆引出至地面便于操 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，锚头受力后膨胀与套管 管壁或钻孔孔壁紧密接触、牢固结合。

(5)安装常规的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，计算两个锚头位置之间的桩身 平均竖向应变，推算出锚头埋设断面的竖向应变。

(7)依据桩身混凝土弹性模量标定结果，计算锚头埋设断面的桩身轴力，推算出相 邻两锚头之间的轴力差。根据轴力差以及相邻两锚头之间桩段长度、桩横截面周长，计算 桩侧土层摩阻力。