一种桩身弯矩计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于单粧水平静载荷试验技术领域，具体涉及一种通过单粧水平静载荷试验进行粧身弯矩计算方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，通过单粧水平静载荷试验计算粧身弯矩的计算方法一般采用下列方法:
O对于钢粧、混凝土粧截面没有开裂(水平位移很小)的情况下采用材料力学公式计算;
2)而对于大多数混凝土粧截面发生开裂后，需计算中性轴位置、弹性区高度、估算塑性区高度、估算塑性区范围内的极限拉应力，然后计算受压区压力后受拉区拉力对中性轴矩之和(包括钢筋和混凝土)，计算过程复杂。
[0003]在上述计算方法中还需要一个未知量一一弹性模量E，对于钢粧弹性模量基本稳定，可以作为一个常量且受压、受拉时相等；而对于大多数混凝土粧其模量随应变量的大小而变化(可达数倍)，且受压、受拉时模量不等，使计算结果误差较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种粧身弯矩计算方法，该计算方法通过建立标准截面的弯矩M与对应的弯曲应变Δ ε的关系函数Μ(Δ ε )，以使当实测任一粧身截面时得到的弯曲应变Λ ε代入关系函数M (Δ ε )中时能计算得到对应实测截面的弯矩Μ。
[0005]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种粧身弯矩计算方法，其特征在于所述计算方法包括如下步骤:在所述粧身上选定1-3个应变计的位置作为标准截面，分别计算各所述标准截面在各级水平试验荷载H作用下的弯矩Μ，建立所述标准截面的弯矩M与对应的弯曲应变Δ ε的关系函数M (Δ ε );将各截面实测得到的弯曲应变Δ ε代入关系函数M (Δε)中计算对应实测截面的弯矩Μ。
[0006]所述粧身标准截面的弯矩M计算公式为:
M=H*L「M抵抗
式中，H为施加于粧身上的水平试验荷载；
L1S水平试验荷载H与标准截面之间的距离；
为土体反力对粧身标准截面所产生的抵抗弯矩。
[0007]所述土体反力对粧身标准截面所产生的抵抗弯矩的计算公式为:
M 抵抗=m*Y0*b0*L23/6
式中，m为地基土水平抗力系数的比例系数，采用静载荷试验得到的荷载位移数据计算;
Ytl为各级水平试验荷载H所对应的水平位移； k为粧身计算宽度；
L2为标准截面离地面的距离。
[0008]所述计算方法还包括步骤:根据各截面实测的弯曲应变Λ ε利用已建立的关系函数M (Δ ε )计算各测试截面的弯矩，绘制在各级水平荷载H下的粧身弯矩图。
[0009]本发明的优点是，充分利用测试数据进行计算，可避免由粧身混凝土弹性模量E的不确定性引起的计算误差，计算方法简便，误差小精度高。
【附图说明】
[0010]图1为本发明中水平静载荷试验的计算模型示意图；
图2为本发明中标准截面弯矩与弯曲应变关系曲线示意图；
图3为本发明中各级荷载下的粧身弯矩图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-3，图中标记1-2分别为:应变计1、粧身2。
[0012]实施例:如图1所示，本实施例具体涉及一种粧身弯矩计算方法，该计算方法包括如下步骤:
(1)建立如图1所示的水平静载荷试验计算模型，粧身2竖向设置于土体中；
(2)如图1所示，在粧身2上选定3个应变计I的位置作为标准截面，本实施例以第I个应变计I的位置作为标准截面来演示计算方法，对粧身2逐级施加不同大小的水平荷载H，之后计算标准截面在各级水平荷载H作用下的弯矩Μ,其值为试验水平荷载对该标准截面产生的弯矩(WL1)减去土体反力对该标准截面所产生的抵抗弯矩，即:
M=H*L「M抵抗
式中，H为施加于粧身上的水平试验荷载；
L1S水平试验荷载H与标准截面之间的距离；
为土体反力对粧身标准截面所产生的抵抗弯矩；
(3)上一步骤中，土体反力对粧身2标准截面所产生的抵抗弯矩Meft采用地基水平抗力系数的比例系数m值来进行计算，计算公式如下:
M 抵抗=m*Y0*b0*L23/6
式中，m采用静载荷试验得到的荷载位移数据计算；
Ytl为各级水平试验荷载H所对应的水平位移；
K为粧身计算宽度；
L2为标准截面离地面的距离；
故，由此可以得到，该标准截面的弯矩M的计算公式为；
需要说明的是，本实施例中在计算土体反力对粧身2标准截面所产生的抵抗弯矩Meft除了可以采用地基水平抗力系数的比例系数m值外，也可以采用土体的强度参数、经验参数等进行计算；
(4)如图2所示，建立标准截面的弯矩M与对应的弯曲应变Λε的关系函数(或曲线)M ( Δ ε )，此处各标准截面上对应的弯曲应变Λ ε由应变计I量测获得；
(5)根据各截面实测到的弯曲应变Λ ε，并利用已建立的关系函数(或曲线)M (Δε)计算各个测试截面的弯矩，之后绘制在各级不同大小水平荷载下的粧身弯矩图，本实施例中各级不同大小的水平荷载具体是20ΚΝ、30ΚΝ、40ΚΝ、50ΚΝ、60ΚΝ、70ΚΝ、80ΚΝ，如图3所示。
【主权项】
1.一种粧身弯矩计算方法，其特征在于所述计算方法包括如下步骤:在所述粧身上选定1-3个应变计的位置作为标准截面，分别计算各所述标准截面在各级水平试验荷载H作用下的弯矩M，建立所述标准截面的弯矩M与对应的弯曲应变Δ ε的关系函数M (Δε)；将各截面实测得到的弯曲应变Δ ε代入关系函数Μ( Λ ε )中计算对应实测截面的弯矩Μ。2.根据权利要求1所述的一种粧身弯矩计算方法，其特征在于所述粧身标准截面的弯矩M计算公式为: M=H*L「M抵抗 式中，H为施加于粧身上的水平试验荷载； L1S水平试验荷载H与标准截面之间的距离； 为土体反力对粧身标准截面所产生的抵抗弯矩。3.根据权利要求2所述的一种粧身弯矩计算方法，其特征在于所述土体反力对粧身标准截面所产生的抵抗弯矩Meft的计算公式为:M 抵抗=m*Y0*b0*L23/6 式中，m为地基土水平抗力系数的比例系数，采用静载荷试验得到的荷载位移数据计算; Ytl为各级水平试验荷载H所对应的水平位移； K为粧身计算宽度； L2为标准截面离地面的距离。4.根据权利要求1所述的一种粧身弯矩计算方法，其特征在于所述计算方法还包括步骤:根据各截面实测的弯曲应变△ ε利用已建立的关系函数M (Δ ε )计算各测试截面的弯矩，绘制在各级水平荷载H下的粧身弯矩图。
【专利摘要】本发明公开了一种桩身弯矩计算方法，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：在所述桩身上选定1-3个应变计的位置作为标准截面，分别计算各所述标准截面在各级水平试验荷载H作用下的弯矩M，建立所述标准截面的弯矩M与对应的弯曲应变Δε的关系函数M（Δε）；将各截面实测得到的弯曲应变Δε代入关系函数M（Δε）中计算对应实测截面的弯矩M。本发明的优点是，充分利用测试数据进行计算，可避免由桩身混凝土弹性模量E的不确定性引起的计算误差，计算方法简便，误差小精度高。
【IPC分类】E02D33/00
【公开号】CN104963367
【申请号】CN201510376758
【发明人】唐坚
【申请人】上海岩土工程勘察设计研究院有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日