采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法技术

本发明专利技术属于桥梁工程技术领域，特别涉及一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，包括如下步骤：(A)将桩基分为多段，建立桩土计算模型；(B)根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对桥墩进行加载得到加载载荷P和沉降量S；(C)任取p值并计算该p值对应的加载载荷Pp和沉降量Sp；(D)通过比较Pp/Sp和P/S的值，不断的对p的取值进行调整；(E)根据最终的p值确定q值，从而确定各桩段荷载传递参数；(F)绘制桩土P‑S曲线；(H)确定桩基极限承载力。由于桩基在不同土层中受力差异较大，这里先将桩基分为多段，保证模型建立的准确性，再不断的循环试算来求得合适的p值，这样求得的P‑S曲线与实际的P‑S曲线非常的接近，最后测得的桩基极限承载力精度非常高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于桥梁工程
，特别涉及一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法。
技术介绍
服役桥梁桩基由于上部结构制约荷载试验加载等级及试验荷载作用下桩基竖向位移较小，无法用常规方法确定桩基极限承载力。按照《建筑基桩检测技术规范》要求，采用静力加载法确定桩基承载能力时，终止加载的条件为：(1)某级荷载作用下的，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的5倍，且桩顶总沉降量超过40mm；(2)某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到规范要求的稳定标准；(3)已经达到设计要求的最大加载值且桩顶沉降达到相对稳定标准；(4)工程桩做锚桩时，锚桩上拔量已经达到允许值；(5)荷载—沉降曲线程缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60mm～80mm；当桩端阻力尚未充分发挥时，可加载至桩顶累计沉降量超过80mm。从上述规定中可以看出采用静力加载法确定桩基承载能力加载位移要达到40mm以上。而服役桥梁在达到桥面最大容许加载能力时，桩基沉降一般都在10mm以内，远远小于规范要求的位移量，因而无法确定桩基极限承载力。静力加载法是最可靠的加载方法，如何根据小位移加载来准确推算桩基极限承载力成为本领域技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，能够根据小位移加载精确的推算出桩基极限承载力。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，包括如下步骤：(A)将桩基分为多段，建立桩土计算模型；(B)根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对
桥墩进行加载，记录加载载荷P和沉降量S；(C)桩土初始刚度沿深度变化率p取0～25任意数值，将p代入桩土计算模型中并假设各桩段初始刚度与埋深呈线性关系、各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量呈线性关系计算该p值对应的加载载荷Pp和沉降量Sp；(D)通过比较Pp/Sp＞P/S的值，不断的对p的取值进行调整，直到Pp/Sp和P/S的差值小于设定阈值；(E)将最终的p值确定q值，并依据各桩段桩土初始刚度及极限侧摩阻力与埋深的关系，确定各桩段荷载传递参数；(F)根据各桩段载荷传递参数、桩土计算模型绘制桩土P-S曲线；(H)根据桩土P-S曲线确定桩基极限承载力。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：由于桩基在不同土层中受力差异较大，这里先将桩基分为多段，保证模型建立的准确性，再根据小位移加载情况下各桩段初始刚度与埋深基本呈线性关系、各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量基本呈线性关系进行不断的循环试算来求得合适的p值，这样求得的P-S曲线与实际的P-S曲线非常的接近，最后测得的桩基极限承载力精度在工程中可接受的范围内。附图说明图1为桩基加载示意图；图2为各桩段模型；图3为某个桩基的P-S曲线。具体实施方式下面结合图1至图3，对本专利技术做进一步详细叙述。参阅图1、图2，一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，包括如下步骤：(A)将桩基分为多段，建立桩土计算模型；钻孔灌注桩的桩身一般较长，桩身穿过多层土层，各土层与桩基的桩土初始剪切刚度、桩侧极限侧摩阻力均不相同，这里对桩基进行分段后，将各桩段作为一个整体，其受到的桩侧极限侧摩阻力可以看成是相同的，保证计算的准确性。(B)根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对桥墩进
行加载，记录加载载荷P和沉降量S；(C)桩土初始刚度沿深度变化率p取0～25任意数值，将p代入桩土计算模型中并假设各桩段初始刚度与埋深呈线性关系、各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量呈线性关系计算该p值对应的加载载荷Pp和沉降量Sp；(D)通过比较Pp/Sp和P/S的值，不断的对p的取值进行调整，直到Pp/Sp和P/S的差值小于设定阈值；(E)将最终的p值确定q值，并依据各桩段桩土初始刚度及极限侧摩阻力与埋深的关系，确定各桩段荷载传递参数；(F)根据各桩段载荷传递参数、桩土计算模型绘制桩土P-S曲线；(H)根据桩土P-S曲线确定桩基极限承载力。由于步骤B中，加载载荷P与桩基的极限承载载荷相比小很多，通过分析可以得知，在加载载荷P比较小的时候，各桩段初始刚度与埋深近似呈线性关系，各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量也是近似呈线性关系，因此，步骤C中，假设这两种关系均为线性的进行处理。由于p值一开始是从0～25的范围内任意取的，其取值不一定满足该桩基的实际p值，通过假设的线性关系以及任意取得p值进行计算得到一个加载载荷Pp和沉降量Sp，通过比较Pp/Sp和P/S的值可以验证任意取得p值是否准确。这样，进行多次验证后，可以得到一个较为准确的p值。步骤D中，判定的Pp/Sp和P/S的差值小于设定阈值，这个设定阈值给的越小，计算出来的p值越准确。最后，根据最终的p值，将桩土计算模型中未知的各桩段荷载传递参数解出，这样就能根据桩土计算模型得出相应的P-S曲线了。根据P-S曲线，可以很直观的看出桩基的极限承载力。对于新建的桩基而言，完全可以按照《建筑基桩检测技术规范》中的要求来确定桩基的极限承载力，但对于服役中的桩基是不行的。本专利技术中的这种方法，只需要对桩基施加加载载荷P即可，不管是服役中的桩基还是新建的桩基，都能够精确的计算出桩基的极限承载力。同时，该方法加载过程简单，大幅降低加载过程中人力、物力的消耗。当给桩基施加一个加载载荷P的时候，如果该加载载荷P所对应的
沉降量S比较小，采用工具测量得到沉降量S会存在比较大的误差，由于p值的确定依赖加载载荷P和沉降量S的比值，因此如果沉降量S的测量出现误差，会导致后续的P-S曲线的不准确。因此，本专利技术中优选地：所述的步骤B中，根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对桥墩进行分级加载，记录各级载荷{P1，P2，P3，…，Pn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，包括如下步骤：(A)将桩基分为多段，建立桩土计算模型；(B)根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对桥墩进行加载，记录加载载荷P和沉降量S；(C)桩土初始刚度沿深度变化率p取0～25任意数值，将p代入桩土计算模型中并假设各桩段初始刚度与埋深呈线性关系、各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量呈线性关系计算该p值对应的加载载荷Pp和沉降量Sp；(D)通过比较Pp/Sp和P/S的值，不断的对p的取值进行调整，直到Pp/Sp和P/S的差值小于设定阈值；(E)将最终的p值代入p、q关系函数，确定q值，桩土计算模型中并假设各桩段桩土初始刚度与埋深呈线性关系，极限侧摩阻力随埋深增加值与埋深亦呈线性关系，计算各桩段荷载传递参数；(F)根据各桩段载荷传递参数、桩土计算模型绘制桩土P‑S曲线；(H)根据桩土P‑S曲线确定桩基极限承载力。

【技术特征摘要】
1.一种采用小位移加载确定桩基竖向承载力的方法，包括如下步骤：(A)将桩基分为多段，建立桩土计算模型；(B)根据桥梁最大支座反力或桥面最大容许加载量对桥墩进行加载，记录加载载荷P和沉降量S；(C)桩土初始刚度沿深度变化率p取0～25任意数值，将p代入桩土计算模型中并假设各桩段初始刚度与埋深呈线性关系、各桩段的侧摩阻力与桩段顶部沉降量呈线性关系计算该p值对应的加载载荷Pp和沉降量Sp；(D)通过比较Pp/Sp和P/S的值，不断的对p的取值进行调整，直到Pp/Sp和P/S的差...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春霞，马晔，杨宇，张学峰，张理轻，范钟倩，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，杭州公科路桥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11