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CN114397199B - 一种桩体抗扭转性能的测试方法 - Google Patents

一种桩体抗扭转性能的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桩体抗扭转性能的测试方法，属于桩体检测领域。本发明提供的一种桩体抗扭转性能的测试方法，能够根据现场条件灵活搭建试验平台，解决扭转原位试验设备问题；通过加载试验，模拟实际特定工况下桩体的变形特征，采集试验过程的各项数据；最后通过数据处理，来确定桩体设计参数。本发明有效的解决了桩体承受扭转力作用时所需要的设计参数，能够简便有效的实施桩体抗扭转试验，不仅适用于桩端为自由端工况，也适用于桩端为固定端工况，具有低成本，高效率、设备简单等优点。

Description

一种桩体抗扭转性能的测试方法
技术领域
本发明属于桩体检测领域，尤其是一种桩体抗扭转性能的测试方法。
背景技术
桩体基础原位试验是为了获得桩体设计参数，使得桩体设计方案安全适用、经济合理。一般桩体经常受竖向压力、上拔力及水平力，关于它们的原位荷载试验的方法都已比较成熟，且已列入《JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范》。
然而，一些工程的桩体础除了承受上述三种力外，还受到扭转力的作用。例如，太阳能发电站的定日镜的桩体础等在风荷载或其他水平荷载作用下发生扭转变形。为了保证桩体的稳定及满足工程的正常使用功能，就需要对桩体础进行扭转验算，但是目前没有关于扭转试验成熟的方法可供参考。因此，有必要对桩体抗扭性能测试的试验方法进行研究。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种桩体抗扭转性能的测试方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种桩体抗扭转性能的测试方法，包括以下步骤：
步骤一、将两个相同结构的带有扣环的梁或板作为加载设备，利用扣环将加载设备对称的固定在桩体两侧，在桩体上固定基准架；
在桩体两侧分别设置反力装置，所述反力装置关于桩体呈中心对称设置；
将千斤顶安装在加载设备和反力装置之间，两侧千斤顶以桩体为中心呈中心对称状设置，两侧千斤顶的加力方向位于同一水平面并相互平行；
将力传感器安装在千斤顶上，以测量扭转荷载；
将位移传感器安装在与桩体连接为一体的基准架上，以测量基准架的变形位移量；
步骤二、进行桩体扭转静荷载的测试和扭转往复荷载的测试，具体为：
采用慢速维持荷载法来测量扭转静荷载，在桩体一侧的千斤顶出力，逐级加载，在每级加载后间隔预设时间读取变形位移量，待变形位移量稳定后进行下一级荷载加载；重复上述过程，直至桩体破坏或达到加载极限值，将荷载一次卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，隔预设时间段再次读取一次残余变形对应的变形位移量；
采用双向加卸载方式进行扭转荷载的往复施加和测量，荷载每循环一次读取一次变形位移量，每维持恒载预设时间段，位移相对稳定或达到循环次数后，卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，间隔一定时间再读取一次残余变形对应的变形位移量，至此完成一级荷载加载循环；按预设的荷载分级进行以上加载循环若干次，完成一次往复荷载的测试；
步骤三、基于测试数据来计算桩体抗扭转性能参数
根据荷载和变形位移量作荷载-位移曲线，根据荷载-位移曲线和工程对于变形的要求来确定极限荷载；
将单桩扭转极限承载力除以相应安全系数得到单桩扭转承载力特征值。
进一步的，步骤三中的极限荷载取荷载-位移曲线陡变处的前一级荷载；荷载-位移曲线陡变处利用斜率的变化值来确定。
进一步的，步骤三中的极限荷载在慢速维持荷载法情况下，极限荷载取荷载-位移曲线产生陡变的起始点对应的荷载，荷载-位移曲线陡变处利用斜率的变化值来确定。
进一步的，步骤三中的极限荷载取桩体折断的前一级荷载。
进一步的，步骤二中的荷载分级取预估极限扭转承载力的1/10～1/15。
进一步的，步骤二中若荷载已达到最大加载值，则终止加载。
进一步的，步骤二中的位移传感器替换为百分表。
进一步的，步骤二中的桩体扭转静荷载和扭转往复荷载的测试用的桩体在3个以上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种桩体抗扭转性能的测试方法，能够根据现场条件灵活搭建试验平台，解决扭转原位试验设备问题；通过加载试验，模拟实际特定工况下桩体的变形特征，采集试验过程的各项数据；最后通过数据处理，来确定桩体设计参数。本发明有效的解决了桩体承受扭转力作用时所需要的设计参数，能够简便有效的实施桩体抗扭转试验，不仅适用于桩端为自由端工况，也适用于桩端为固定端工况，具有低成本，高效率、设备简单等优点。
附图说明
图1为桩体扭转试验方法流程图；
图2为桩体扭转试验平台的俯视图；
图3为桩体扭转试验平台的主视图。
其中：1-桩体；2-加载设备；3-千斤顶；4-反力装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的流程图，一种桩体抗扭转性能的测试方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建测试平台
参见图2、图3，参见图2、图3分别为桩体扭转试验平台的俯视图、主视图，将两个相同结构的带有扣环的梁或板作为加载设备2，利用扣环将加载设备2对称的固定在桩体1两侧，在桩体1上固定基准架；
在桩体1两侧呈中心对称状设置反力装置4，反力装置4可以根据条件灵活选择，如锚桩等；将千斤顶3安装在加载设备2和反力装置4之间，两侧千斤顶3以桩体1为中心呈中心对称状设置，两侧千斤顶3加力中心位于同一水平面并相互平行；
将力传感器安装在千斤顶3上，以测量扭转荷载；
将位移传感器或者百分表安装在与桩体1连接为一体的基准架上，以测量基准架的位移，进而计算出桩体1旋转变形；
步骤二、进行桩体抗扭转性能的测试
桩体抗扭转性能的测试包括扭转静荷载的测试和扭转往复荷载的测试，具体为：
采用慢速维持荷载法来测量扭转静荷载，
在桩体1一侧千斤顶3出力，逐级加载，在每级加载后间隔预设时间读取变形位移量，待变形位移量稳定后进行下一级荷载加载；重复上述过程，直至桩体破坏或达到加载极限值，将荷载一次卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，隔预设时间段再次读取一次残余变形对应的变形位移量。
采用双向加卸载方式实现扭转荷载的往复施加和测量，即进行单一荷载双向往复加荷、卸载
位移观测为荷载每循环一次测读一次，每维持恒载预设时间段，位移相对稳定或达到循环次数后，卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，间隔一定时间再测读一次残余变形对应的变形位移量，至此完成一级荷载加载循环；按预设的荷载分级进行以上加载循环若干次，完成一次往复荷载的测试。
在以上荷载分级时，荷载分级取预估极限扭转承载力的1/10～1/15。根据试验变形要求确定终止加载条件，当出现下列情况之一时，可终止加载。①恒定荷载作用下，变形位移量急剧增大；②已达到最大加载值；③桩体折断。
步骤三：基于测试数据来计算桩体抗扭转性能参数
根据荷载和变形位移量作荷载-位移曲线，根据荷载-位移曲线和工程对于变形的要求来综合确定极限荷载；若荷载-位移曲线明显陡变，可取荷载-位移曲线明显陡变的前一级荷载为极限荷载；荷载-位移曲线明显陡变处；根据荷载-位移曲线斜率的变化值来确定荷载-位移曲线明显陡变处。
若慢速维持荷载法条件下荷载-位移曲线产生明显陡变，则可取荷载-位移曲线明显陡变的起始点对应的荷载为极限荷载。
或者取桩体折断的前一级荷载为极限荷载。
按上述方法判断有困难时，结合其他辅助分析方法综合判断；利用参加统计的桩体确定单桩扭转极限承载力时应满足相关统计要求，比如桩体数量要足够多，在3个以上。
将单桩扭转极限承载力除以相应安全系数得到单桩扭转承载力特征值。
上述测试基于桩端为自由端工况进行，若桩端为固定端进行抗扭转性能测试同样适用，不过首先要进行竖向荷载的加载，其加载方式可参考常规的竖向荷载试验规程。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桩体抗扭转性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将两个相同结构的带有扣环的梁或板作为加载设备(2)，利用扣环将加载设备(2)对称的固定在桩体(1)两侧，在桩体(1)上固定基准架；
在桩体(1)两侧分别设置反力装置(4)，所述反力装置(4)关于桩体(1)呈中心对称分布；
将千斤顶(3)安装在加载设备(2)和反力装置(4)之间，两侧千斤顶(3)以桩体(1)为中心呈中心对称状设置，两侧千斤顶(3)的加力方向位于同一水平面并相互平行；
将力传感器安装在千斤顶(3)上，以测量扭转荷载；
将位移传感器安装在与桩体(1)连接为一体的基准架上，以测量基准架的变形位移量；
步骤二、进行桩体(1)扭转静荷载的测试和扭转往复荷载的测试，具体为：
采用慢速维持荷载法来测量扭转静荷载，在桩体(1)一侧的千斤顶(3)出力，逐级加载，在每级加载后间隔预设时间读取变形位移量，待变形位移量稳定后进行下一级荷载加载；重复上述过程，直至桩体(1)破坏或达到加载极限值，将荷载一次卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，隔预设时间段再次读取一次残余变形对应的变形位移量；
采用双向加卸载方式进行扭转荷载的往复施加和测量，荷载每循环一次读取一次变形位移量，每维持恒载预设时间段，位移相对稳定或达到循环次数后，卸载至零，读取残余变形对应的变形位移量，间隔一定时间再读取一次残余变形对应的变形位移量，至此完成一级荷载加载循环；按预设的荷载分级进行以上加载循环若干次，完成一次往复荷载的测试；
步骤三、根据荷载和变形位移量作荷载-位移曲线，根据荷载-位移曲线和工程对于变形的要求来确定极限荷载；
将单桩扭转极限承载力除以相应安全系数得到单桩扭转承载力特征值；
步骤三中的极限荷载取荷载-位移曲线陡变处的前一级荷载；荷载-位移曲线陡变处利用斜率的变化值来确定；或者
步骤三中的极限荷载在慢速维持荷载法情况下，极限荷载取荷载-位移曲线产生陡变的起始点对应的荷载，荷载-位移曲线陡变处利用斜率的变化值来确定；或者
步骤三中的极限荷载取桩体折断的前一级荷载。
2.根据权利要求1所述的桩体抗扭转性能的测试方法，其特征在于，步骤二中的荷载分级取预估极限扭转承载力的1/10～1/15。
3.根据权利要求1所述的桩体抗扭转性能的测试方法，其特征在于，步骤二中若荷载已达到最大加载值，则终止加载。
4.根据权利要求1所述的桩体抗扭转性能的测试方法，其特征在于，步骤一中的位移传感器替换为百分表。
5.根据权利要求1所述的桩体抗扭转性能的测试方法，其特征在于，步骤二中进行扭转静荷载和扭转往复荷载测试的桩体(1)数各在3个以上。
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