一种基坑支护抗剪强度指标的测试方法及装置与流程

文档序号:24406030发布日期:2021-03-26 17:09阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基坑支护抗剪强度指标的测试方法,其特征在于具体步骤如下:s1:查阅勘察资料,选取所需测试土层分布区域,平整场地;s2:制作测试板桩,采用两块一侧粘贴有多个应变片的钢板,将两块钢板设有应变片的一侧相对设置,并将钢板四周通过封口钢板连接形成一个中空板桩结构,两钢板内侧应变片的信号线伸出钢板桩,在封口钢板上预留气孔和注浆孔,通过注浆孔向钢板桩的中空区域填充有水泥浆,待水泥浆凝固后完成测试板桩的制备;s3:将测试板桩架起,然后对其进行加载使其压入预设土体深度,并在压入过程中保证测试板桩的垂直度;s4:将测试板桩内的应变片的信号线与静态应变仪连接,开挖测试板桩一侧的外土体,每开挖0.2m~0.3m深度,使用静态应变仪记录测量一次应变数据,直至开挖至测试板桩倾倒;s5:收集步骤s4中的应变数据,通过应变数据反算土压力,算得抗剪强度指标c、值。2.根据权利要求1所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试方法,其特征在于所述步骤s5中的抗剪强度指标c、值计算过程如下:(1)通过测试板桩单侧钢板内侧某一深度z
i
各应变片的平均应变数据按照公式

和公式

分别计算出测试板桩两侧钢板该深度对应处的应力σ
1i
、σ
2i
:σ
1i
=e
m
ε
1i
ꢀꢀꢀꢀ①
σ
2i
=e
m
ε
2i
ꢀꢀꢀꢀ②
式中:ε
1i
、ε
2i
分别为两侧钢板内侧某一深度各应变片的平均应变数据;e
m
为测试板桩单侧钢板的弹性模量;(2)由于水泥砂浆抗拉强度远低于钢板抗拉强度,故不考虑测试板桩中水泥砂浆的抗拉强度对应力传递的影响,仅考虑水泥砂浆垂直桩身的应力传递作用,根据步骤(1)中计算出来的测试板桩某一深度z
i
处两侧钢板的应力σ
1i
、σ
2i
按照公式

计算得同一深度处测试板桩的桩身弯矩m(z
i
):式中:σ
1i
、σ
2i
为测试板桩z
i
深度处两侧钢板的应力;b测试板桩单侧钢板的厚度,2b测试板桩的厚度;(3)沿测试板桩不同深度粘贴有n组应变片,换算得n个桩身弯矩值m(z
i
),可构造三次样条函数m(z),然后通过微分方程

计算出测试板桩的桩桩身剪切力q(z):(4)通过微分方程

得到三次样条函数m(z)在相同深度z
i
的二阶导数m

(z
i
):m

(z
i
)=p(z
i
)(i=0,1,...,n)
ꢀꢀ⑥
式中:m(z)为测试板桩的桩身弯矩函数,p
z
测试板桩的桩侧土压力,q
z
为测试板桩的桩身剪力;
m(z)经二次求导后,在深度区间上为线性函数,故有:(5)沿测试板桩的桩身取某一段桩长h
j
=z
j+1

z
j
,经一次积分得:经二次积分得:(5)取z=z
j
,则有m(z)=m
j
;取z=z
j+1
,则有m(z)=m
j+1
,代入式

得:将式

代入式



可得:可得:(6)样条函数m(z)以测试板桩的整体入土深度(0,z
n
)为插值区间,根据样条插值函数的定义,其在各深度节点z
j
(j=1,...,n

1)处的一阶导数连续,即m

(z
j
‑0)=m

(z
j+0
),由式得:得:将式代入式得到三对角方程:其中
式是关于n+1个未知数的n

1个方程;由式



可知,p0,p1,...,p
n
即为相应的桩侧土压力值;通过目前基坑设计相关规范中常用假定桩端及桩顶弯矩为0,在插值区间(0,z
n
)的两个端点补充两个方程,即可实现n+1个未知数的n+1个方程,并计算出n+1个相应的桩侧土压力值p0,p1,...,p
n
,p
n+1
;(7)利用已求解的n+1个土压力值,结合朗肯土压力计算公式,通过简易换算即可获取土体抗剪强度指标c、值。3.根据权利要求1所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试方法,其特征在于:所述步骤(3)中采用升降式定位平台将测试板桩架起,所述升降式定位平台通过升降架支撑,在平台上设有板桩插口,测试板桩通过板桩插口插入地面,并在测试板桩的两侧设有导引板,并在压入时,在测试板桩顶部安装承力板。4.根据权利要求1所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试方法,其特征在于:所述测试板桩的宽度为1.5~2.0m,厚度为0.05~0.10m,长度为2.0~4.0m。5.一种基坑支护抗剪强度指标的测试装置,其特征在于:所述测试装置包括测试板桩(1)、可拆卸式承力板(2)、升降式定位平台(3)和静态应变仪(4),所述测试板桩(1)包括由两块对称设置钢面板(100)及四块封口钢侧板(101)焊接而成中空板体结构,两块钢面板(100)内侧均粘贴有多个应变片(6),多个应变片(6)置于测试板桩(1)的中空腔体内,且每个应变片(6)均通过信号线(7)与板桩外的静态应变仪(4)相连,在测试板桩(1)上设有注浆孔(8)及气孔(9),通过注浆孔(8)在测试板桩(1)的中空腔体内注满水泥浆;所述升降式定位平台(3)包括定位板(300)和升降支架(301),在定位板(300)中部开设有板桩插口(302),在板桩插口(302)的外缘设有导引板(5),所述测试板桩(1)通过板桩插口(302)插入土中,并在插入过程中通过导引板(5)对其进行导引限位,所述可拆卸式承力板(2)置于测试板桩(1)的顶部。6.根据权利要求5所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试装置,其特征在于:所述测试板桩(1)的宽度为1.5~2.0m,厚度为0.05~0.10m,长度为2.0~4.0m。7.根据权利要求5或6所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试装置,其特征在于:所述升降式定位平台(3)的定位板(300)为方形板体,升降支架(301)包括设置在定位板(300)四个角部的旋转式支腿(301),每个旋转式支腿(301)与定位板(300)转动连接,并在测试板桩插入过程中,通过旋转式支腿(301)同时向外转动实现定位板(300)的下降。8.根据权利要求5或6所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试装置,其特征在于:所述导引板(5)包括设置在板桩插口(302)下口边缘的两组对称的折叠板(500),两组折叠板在测试板桩(1)插入板桩插口(302)时分别置于测试板桩(1)的两钢面板(100)外侧;每组折叠板是由多块板体通过铰链件(501)连接而成,并在测试板桩(1)下压过程中,两组折叠板(500)向外折叠。9.根据权利要求5或6所述的一种基坑支护抗剪强度指标的测试装置,其特征在于:所述可拆卸式承力板(2)中部设置有凹槽卡口(200),可拆卸式承力板(2)通过凹槽卡口(200)与测试板桩(1)连接。
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