[发明专利]一种通过模拟开槽过程预测预制管桩应力的方法

权利要求书

1.一种通过模拟开槽过程预测预制管桩应力的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、分析应力释放规律：通过ABAQUS仿真行为对上下开槽释放桩身应力的行为进行过程模拟，确定理想情况下应力释放仿真模型的计算结果；

步骤2、以现场试验的方法对步骤1中仿真模型进行修正；

步骤3、通过修正后的数据库建立对开槽检测预制管桩桩身应力的预测模型公式；

步骤4、对工作应力状态下的桩进行应力释放并通过预测模型公式测定应力。

2.根据权利要求1所述的一种通过模拟开槽过程预测预制管桩应力的方法，其特征在于：

步骤1中具体包括以下步骤：

步骤1A1、建立应力释放开槽过程的仿真模型：针对不同型号的预制构件，通过数值模拟的方法建立应力释放过程的仿真模型；预制构件模型包括有混凝土桩身模型、环向箍筋模型以及纵向钢筋模型，应力释放开槽的过程通过生死单元法予以实现；

步骤1A2、通过参数分析方法建立数值仿真结果的数据库：以影响应力释放结果的变量为参数进行仿真，记录不同材料参数、形状参数、荷载参数下的应力释放大小结果；其中材料参数包括材料泊松比、材料弹性模量；形状参数包括开槽宽度、开槽深度、开槽间距、槽口宽度；荷载参数包括先张预应力大小与外部荷载条件；

步骤1A3、对数据库中数据分组控制变量进行规律分析：首先保持材料参数与荷载参数固定以形状参数为变量进行分析，然后保持材料参数与形状参数固定以荷载参数为变量进行分析，最后保持形状参数与荷载参数固定以材料参数为变量进行分析；选取应力释放率作为辅助分析结果的指标，应力释放率为开槽前后应力变化差值与开槽前初始应力之比，用η表示；

步骤1A4、采用非线性回归的方法对步骤1A3中的各参数分组进行计算：其中，荷载参数中，外部荷载条件对应力释放率无影响，先张预应力大小与应力释放率结果线性相关；材料参数中，材料弹性模量对应力释放率无影响，泊松比与应力释放率呈二次函数关系，考虑到本方法主要应用于预制混凝土结构中，材料泊松比固定，故预测模型公式不以泊松比为变量；形状参数中各参数对应力释放结果的影响呈指数变化关系；综上，建立非线性回归方程如下：

式中，η₁为应力释放率预测结果；s为先张预应力大小，由预制厂张拉预应力值大小确定；d为应力释放法开槽深度；x为应力释放法开槽宽度；y为应力释放法开槽间距；A、B、C、D、E均为系数，系数由非线性回归计算确定；

步骤1A5、将步骤1A2中的参数与结果数据导入模型公式中进行回归计算，可以得到步骤1A4中的A～E系数，最终得到对应结构的应力释放率预测模型公式。

3.根据权利要求1所述的一种通过模拟开槽过程预测预制管桩应力的方法，其特征在于：

步骤2具体包括如下步骤：

步骤2A1、在试验室环境或工程环境下对管桩进行开槽：在桩身合适位置架设力传感器；对目标测区进行清洗以保证测区的饱满平滑；粘贴应变检测工具，其中应变计与应变片需沿竖向粘贴于测区中心；在持荷情况下进行切割开槽，开槽时需要保证槽深一致，两槽上下对齐；步骤2A2、通过力传感器记录外部荷载条件：通过深度游标卡尺测定形状参数包括开槽深度、开槽宽度、开槽间距与槽口宽度数据；先张预应力大小、材料参数数据查看出厂报告；记录数据作为试验应力释放结果；

步骤2A3、对试验应力释放结果与数值仿真应力释放率结果进行平均化修正，得到应力释放的修正系数K。

4.根据权利要求1所述的一种通过模拟开槽过程预测预制管桩应力的方法，其特征在于：

步骤3中通过修正后的参数建立预测模型公式如下：

式中，η为修正后的应力释放率预测结果。