一种抗拔桩轴力修正计算方法及测试装置与流程

本发明涉及抗拔桩轴力计算，尤其是一种抗拔桩轴力修正计算方法及测试装置。

背景技术：

1、抗拔桩作为一种成熟桩基已广泛运用于大型地下室、高层建筑、海上码头平台、悬索桥和斜拉桥等建筑物的桩基础中，主要承担抗拔力，抗拔桩的抗拔力则是指桩身承受静力或动力作用产生的抗拔能力，是评估抗拔桩性能的重要指标。

2、普通抗拔桩受拉后拉区混凝土开裂较早，过早的开裂使得抗拔桩一直处于带裂缝状态下工作，则为了控制裂缝，通常会增加抗拔钢筋，而经研究发现，混凝土的弹性模量会随着应变的增大而降低，直至破坏时降为零，但目前运用于工程现场的轴力计算方法为了简便计算，仍假设混凝土弹性模量是固定不变，这导致计算出的钢筋混凝土抗拔桩整体轴力将偏大很多，也就无法准确评估对应不同强度等级混凝土工况下抗拔桩荷载情况，也无法准确获取服役期间的抗拔桩桩身轴力，从而无法对结构安全进行精确监测。

技术实现思路

1、为解决现有计算方法针对抗拔桩在拉拔过程中弹性模量变化而导致轴力计算偏大的问题，本发明的目的在于提供一种抗拔桩轴力修正计算方法及测试装置，其计算方便，可考虑混凝土弹性模量变化，准确评估抗拔桩荷载情况，适用于不同强度等级混凝土工况。

2、本发明采用如下技术方案：一种抗拔桩轴力修正计算方法，包括以下步骤：

3、s1、对待测抗拔桩施加不同拉力，获得在不同拉力下的混凝土平均应变量εt和钢筋平均应变量εa；

4、s2、基于钢筋平均应变量εa以及钢筋横截面积、钢筋弹性模量，获得钢筋轴力fa；

5、s3、基于施加到抗拔桩桩体上的实际轴力、获得的混凝土平均应变量εt以及混凝土横截面积，获得混凝土不同应变下的弹性模量e(ε)，并根据混凝土不同应变下的弹性模量e(ε)获得混凝土平均应变量εt与弹性模量e(ε)之间的关系曲线；

6、s4、将混凝土平均应变量εt与设定应变阈值进行比较，若不大于设定应变阈值，基于已知的混凝土弹性模量理论值获得混凝土承担的轴力，随后将获得的混凝土承担的轴力和钢筋轴力fa进行叠加，获得整根钢筋混凝土抗拔桩的轴力值f；

7、若大于设定应变阈值，则根据获得的混凝土不同应变下的弹性模量e(ε)，获得混凝土在不同拉力下承担的轴力，随后将获得的混凝土在不同拉力下承担的轴力和钢筋轴力fa进行叠加，获得整根钢筋混凝土抗拔桩在不同拉力条件下的轴力值f。

8、进一步地，在所述步骤s1中，对待测抗拔桩施加不同拉力，每次施加拉力维持30min～120min后监测获得混凝土应变量和钢筋应变量；

9、进一步地，选取应变量曲线上平稳段区域，对在平稳段区域获得的混凝土应变量和钢筋应变量分别进行算术平方根求和，从而分别得到不同拉力下的混凝土平均应变量εt和钢筋平均应变量εa；

10、进一步地，不同拉力下的混凝土平均应变量εt和钢筋平均应变量εa的计算公式为：

11、

12、其中，εti为每级拉力下应变曲线上平稳段区域不同位置处的混凝土应变量；

13、εai为每级拉力下应变曲线上平稳段区域不同位置处的钢筋应变量；

14、n为每级拉力下应变曲线上平稳段区域的长度；

15、进一步地，在所述步骤s2中，钢筋轴力fa的计算公式为：fa＝εaeaaa，

16、其中，fa为钢筋轴力；εa为钢筋平均应变量；ea为钢筋弹性模量；aa为钢筋横截面积；

17、进一步地，在所述步骤s3中，混凝土不同应变下的弹性模量e(ε)的计算公式为：

18、

19、其中，f实为施加到抗拔桩桩体上实际施加的轴力；

20、εt为混凝土平均应变量；at为混凝土横截面积；

21、ea为钢筋弹性模量；aa为钢筋横截面积；

22、进一步地，在所述步骤s4中，轴力值f的计算公式为：

23、

24、其中，ft为混凝土承担的轴力；

25、et是混凝土弹性模量理论值；

26、本发明还提出了一种抗拔桩轴力测试装置，包括拉力机构、操作控制平台，所述拉力机构包括操作台，所述操作台上设有相对设置的固定伸缩臂、活动伸缩臂，所述操作控制平台与所述活动伸缩臂电控连接，以驱动所述活动伸缩臂沿所述操作台长度方向上位移，所述固定伸缩臂、活动伸缩臂上均装有夹具，待测抗拔桩通过所述夹具夹持固定于所述固定伸缩臂、活动伸缩臂之间，所述待测抗拔桩内部布置有与应变光纤解调仪通信连接的应变光缆。

27、进一步地，所述待测抗拔桩包括抗拔桩桩体，所述抗拔桩桩体中埋有钢筋，外漏于所述抗拔桩桩体外侧的所述钢筋两端分别通过所述固定伸缩臂、活动伸缩臂上的所述夹具夹持；

28、进一步地，所述应变光缆沿所述钢筋长度方向布置，且所述应变光缆设置于所述抗拔桩桩体与所述钢筋之间。

29、本发明的有益效果是，其基于不同拉力下混凝土应变量和钢筋应变量，分别获得钢筋承担的轴力和混凝土在不同拉力下承担的轴力，将所有轴力叠加后，可获得整根钢筋混凝土抗拔桩在不同拉力条件下的轴力值，从而有效考虑了混凝土弹性模量变化，进而能够准确评估抗拔桩荷载情况，适用于不同强度等级混凝土工况，对抗拔桩的安全评估和加固具有重要意义。

1.一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，在所述步骤s1中，对待测抗拔桩施加不同拉力，每次施加拉力维持30min～120min后监测获得混凝土应变量和钢筋应变量。

3.根据权利要求2所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，选取应变量曲线上平稳段区域，对在平稳段区域获得的混凝土应变量和钢筋应变量分别进行算术平方根求和，从而分别得到不同拉力下的混凝土平均应变量εt和钢筋平均应变量εa。

4.根据权利要求3所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，不同拉力下的混凝土平均应变量εt和钢筋平均应变量εa的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，在所述步骤s2中，钢筋轴力fa的计算公式为：fa＝εaeaaa，

6.根据权利要求1所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，在所述步骤s3中，混凝土不同应变下的弹性模量e(ε)的计算公式为：

7.根据权利要求6所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，其特征在于，在所述步骤s4中，轴力值f的计算公式为：

8.一种抗拔桩轴力测试装置，其特征在于，采用如权利要求1～7任一所述的一种抗拔桩轴力修正计算方法，所述装置包括拉力机构、操作控制平台，所述拉力机构包括操作台，所述操作台上设有相对设置的固定伸缩臂、活动伸缩臂，所述操作控制平台与所述活动伸缩臂电控连接，以驱动所述活动伸缩臂沿所述操作台长度方向上位移，所述固定伸缩臂、活动伸缩臂上均装有夹具，待测抗拔桩通过所述夹具夹持固定于所述固定伸缩臂、活动伸缩臂之间，所述待测抗拔桩内部布置有与应变光纤解调仪通信连接的应变光缆。

9.根据权利要求8所述的一种抗拔桩轴力测试装置，其特征在于，所述待测抗拔桩包括抗拔桩桩体，所述抗拔桩桩体中埋有钢筋，外漏于所述抗拔桩桩体外侧的所述钢筋两端分别通过所述固定伸缩臂、活动伸缩臂上的所述夹具夹持。

10.根据权利要求9所述的一种抗拔桩轴力测试装置，其特征在于，所述应变光缆沿所述钢筋长度方向布置，且所述应变光缆设置于所述抗拔桩桩体与所述钢筋之间。