本发明涉及土木工程桩基础检测技术领域，具体为一种O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法。
背景技术：
现有的竖向抗压桩的Q的获得方法是：在一根连续桩的桩顶施加竖直向下荷载，测定每级荷载Qi相对应的每级沉降Si，然后根据Qi和Si数据之间的关系绘制而得曲线图。根据竖向抗压桩的Q-S曲线，可以判断出单桩竖向抗压的各个荷载-变形阶段，该方法是目前最可靠的获得单桩竖向抗压承载力的方法，简称为传统静载荷试验方法。按照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)4.4.2款规定，根据桩顶沉降S，可以获得单桩竖向抗压极限承载力Qu。
由于其庞大的堆载系统或要求锚桩提供反力，需要较大的堆载空间或锚桩打设空间，该检测试验在很多场合无法实施，比如在水中的桩、坡地上的桩等就无法采用传统竖向抗压载荷试验方法检测。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法，以解决上述背景技术中提出的由于其庞大的堆载系统或要求锚桩提供反力，需要较大的堆载空间或锚桩打设空间，该检测试验在很多场合无法实施，比如在水中的桩、坡地上的桩等就无法采用传统竖向抗压载荷试验方法检测的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：该O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法包括以下步骤：
S1：桩的定义：桩是土体中设置的杆件，可以垂直、也可倾斜，该杆件截面可以是任意形状，比如圆形、方形、实心的、空心的，区别与土体的材料均可作为桩的材料，常见的有钢筋混凝土、钢材等，一般情况下，桩体材料强度要大于土体材料强度，上段桩的长度为L，上段桩截面尺寸为d；
S2：获得第i级荷载作用下的上段桩的向下抗压承载力：上段桩的向下抗压承载力＝λ上(Q上i-W)，λ上是上段桩的上托力Q上i转换为向下抗压承载力的转换系数(桩承载力自平衡法测试技术规程，DB45/T564-2009)；
S3：获得第i级荷载作用下的下段桩的向下抗压承载力：下段桩的第i级荷载作用下，向下抗压承载力＝λi下Q下i，λi下是下段桩的下压力Q下i转换为向下抗压承载力的转换系数，λi下计算如下：
桩直径为d(m)，桩底土的端阻力为qpk(kPa)，桩周围土的内摩擦角加权平均值为ψ(°)，上段桩长L(m)，上段桩自重W(kN)，O-cell试桩法由于与传统桩的桩顶下压荷载相反，没有桩顶下压荷载对桩端土的超载作用，应该计入，上段桩第i级上托力Q上i(kN)引起的超载损失：
上段桩顶离的过程中，桩周土发生剪切位移传递，将有一部分范围的桩周土与上段桩体向上移动，从而对下段桩的桩端土再次卸载：
在第i级荷载作用下的λi下：
S4：获得第i级荷载作用下的桩顶竖向抗压承载力Qi：
Qi＝λ上(Q上i-W)+λi下Q下i；
优选的，所述步骤S1中，当桩的截面为圆形时，d为直径；当桩的截面为方形时，d为边长。
优选的，所述步骤S2中，黏性土、粉土、碎石土λ上＝1.25，砂土λ上＝1.43。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明能够计入上托力引起的超载损失，传统静载荷试验是在桩顶施加向下的荷载，该荷载沿一定角度向下扩散，对桩端土有超载作用，O-cell试桩法由于在上段桩桩底施加上托力，对下段桩桩周土卸载，降低了下段桩桩端土的端阻力；能够计入土体自重卸载引起的超载损失，O-cell试桩法由于在上段桩桩底施加上托力，由于桩周围土的剪切位移传递，上段桩桩体向上顶起时，会带动桩周围一定范围内土体一起向上运动，从而引起土体自重的卸载效应，同样对下段桩桩周土卸载，也降低了下段桩桩端土的端阻力；由于考虑了上段桩上托过程中，对下段桩周围土的卸载作用，揭示了上段桩托起时，对下段桩桩底端阻力的降低效应，降低效应通过λi下计算，从而按照本方法获得的承载力更接近传统静载荷试验方法所获得的承载力；适用于土木工程专业所指的一切桩体；还包括对于传统的竖向抗压桩的Q的获得方法无法检测的桩体，例如水中的桩、坡地上的桩，利用本发明的方法均能获得正确的Q。
附图说明
图1为本发明的O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法流程图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：该O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法包括以下步骤：
S1：桩的定义：桩是土体中设置的杆件，可以垂直、也可倾斜，该杆件截面可以是任意形状，比如圆形、方形、实心的、空心的，区别与土体的材料均可作为桩的材料，常见的有钢筋混凝土、钢材等，一般情况下，桩体材料强度要大于土体材料强度，上段桩的长度为L，上段桩截面尺寸为d；
S2：获得第i级荷载作用下的上段桩的向下抗压承载力：上段桩的向下抗压承载力＝λ上(Q上i-W)，λ上是上段桩的上托力Q上i转换为向下抗压承载力的转换系数(桩承载力自平衡法测试技术规程，DB45/T564-2009)；
S3：获得第i级荷载作用下的下段桩的向下抗压承载力：下段桩的第i级荷载作用下，向下抗压承载力＝λi下Q下i，λi下是下段桩的下压力Q下i转换为向下抗压承载力的转换系数，λi下计算如下：
桩直径为d(m)，桩底土的端阻力为qpk(kPa)，桩周围土的内摩擦角加权平均值为ψ(°)，上段桩长L(m)，上段桩自重W(kN)，O-cell试桩法由于与传统桩的桩顶下压荷载相反，没有桩顶下压荷载对桩端土的超载作用，应该计入，上段桩第i级上托力Q上i(kN)引起的超载损失：
上段桩顶离的过程中，桩周土发生剪切位移传递，将有一部分范围的桩周土与上段桩体向上移动，从而对下段桩的桩端土再次卸载：
在第i级荷载作用下的λi下：
S4：获得第i级荷载作用下的桩顶竖向抗压承载力Qi：
Qi＝λ上(Q上i-W)+λi下Q下i；
其中，所述步骤S1中，当桩的截面为圆形时，d为直径；当桩的截面为方形时，d为边长，所述步骤S2中，黏性土、粉土、碎石土λ上＝1.25，砂土λ上＝1.43。
实施例1
一种O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法：
一、所用桩体l/d＝30，桩直径500mm，桩长15m，桩体重量为70.7kN，作用于黏性土，所以λ上＝1.25，桩周围土的内摩擦角为15°，桩端土的端阻力为2000kPa。
二、根据本方法的承载力转换数据如下表1－1所示：
表1－1
三、对比实验：
将O-cell方法转换的荷载、实施例1所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载进行对比(选用同实施例1的桩体)。
O-cell方法转换的荷载、实施例1所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载的对比(选用同实施例1的桩体)，见表1-2。
表1-2
由表1-2看出，发明方法获得的承载力与传统静载荷试验获得的承载力更为接近，尤其是在最后三级荷载时，高度拟合。与传统静载荷试验相比，O-cell法转换的承载力精度明显低于发明方法获得的承载力精度。
实施例2
一种O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法：
一、所用桩体l/d＝60，桩直径500mm，桩长30m，桩体重量为141.3kN，作用于黏性土，所以λ上＝1.25，桩周围土的内摩擦角为15°，桩端土的端阻力为2200kPa。
二、根据本方法的承载力转换数据如下表2－1所示：
表2－1
三、对比实验：
将O-cell方法转换的荷载、实施例2所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载进行对比(选用同实施例2的桩体)。
O-cell方法转换的荷载、实施例2所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载的对比(选用同实施例2的桩体)，见表2-2。
表2-2
由表2-2看出，发明方法获得的承载力与传统静载荷试验获得的承载力更为接近，尤其是在最后三级荷载时，高度拟合。与传统静载荷试验相比，O-cell法转换的承载力精度明显低于发明方法获得的承载力精度。
实施例3
一种O-cell试桩荷载转换为竖向抗压桩荷载的方法：
一、所用桩体l/d＝90，桩直径500mm，上段桩长45m，上段桩体重量为212.0kN，作用于黏性土，所以λ上＝1.25，桩周围土的内摩擦角为15°，桩端土的端阻力为2500kPa。
二、根据本方法的承载力转换数据如下表3－1所示：
表3－1
三、对比实验：
将O-cell方法转换的荷载、实施例3所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载进行对比(选用同实施例3的桩体)。
O-cell方法转换的荷载、实施例3所得的转换后的与按照传统方法所得的桩顶竖向抗压荷载的对比(选用同实施例3的桩体)，见表3-2。
表3-2
由表3-2看出，发明方法获得的承载力与传统静载荷试验获得的承载力更为接近，尤其是在最后四级荷载时，高度拟合。与传统静载荷试验相比，O-cell法转换的承载力精度明显低于发明方法获得的承载力精度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。