嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法及装置与流程

技术特征：
1.嵌岩管桩水平加载p
‑
y曲线法数据精确采集方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)试验管桩(2)的桩身外壁安装fbg传感器(3)
①
沿荷载加载方向在试验管桩(2)的桩身两侧间隔距离安装fbg传感器支座(1)；
②
fbg传感器支座(1)安装完成后，将fbg传感器(3)安装到fbg传感器支座(1)上，并外涂结构胶进行保护；
③
将fbg传感器光缆(4)进行固定，固定好后涂抹环氧树脂胶对光缆进行保护；(2)试验管桩(2)内部安装光纤形状传感器(6)
①
拼接好一根长度小于管桩桩长的测斜管(5)，将调试好的光纤形状传感器(6)插入测斜管(5)中，然后将测斜管(5)安装上管底盖并固定；
②
将放置好光纤形状传感器(6)的测斜管(5)放入试验管桩(2)中，调整好位置使其贴着一侧的fbg传感器(3)，将测斜管(5)底部与试验管桩(2)底部平齐并通过螺栓(7)进行固定；(3)数据采集
①
在选好的试验地点处钻孔，灌注水泥，把试验管桩(2)用钢板焊接封住底部后再用吊车将其竖直吊放下去，静置7天等待水泥养护完成；
②
7天后试验现场布置，首先将水平加载机构布置好，千斤顶(14)放置在升降平台(15)上，然后在千斤顶(14)与试验管桩(2)之间设置连接装置，以均衡地将千斤顶(14)的力传导至试验管桩(2)上，千斤顶(14)与连接装置之间设置压力传感器(13)，用以实时监测试验管桩(2)受到水平荷载的大小，最后将fbg传感器(3)的数据线和光纤形状传感器数据线(9)连接到光纤光栅解调仪(10)；
③
试验开始，对试验管桩(2)进行多次连续的水平循环加载，采集桩身变形数据，待试验结束，将光纤形状传感器(6)用吊车向上拔出，保存好留至下次试验使用；
④
通过采集的数据推导计算出土抗力p和桩身挠度y。2.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：fbg传感器支座(1)的固定过程中，先用胶进行定位，之后采用点焊机将fbg传感器支座(1)焊接于桩身。3.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：对于土抗力p，根据fbg传感器(3)测得波长数据λ，经过公式(1)(2)推导得到弯矩值m，然后将得到的弯矩值用6次多项式进行拟合，公式(3)，最后将拟合完的表达式通过二次微分得到土抗力分布，即公式(4)；得到土抗力分布，即公式(4)；得到土抗力分布，即公式(4)；得到土抗力分布，即公式(4)；式中，λ为波长；λ0为初始波长；k为传感器系数；ε为桩身应变；ε1、ε2为桩身同一高度处
两侧应变；ei为桩的抗弯刚度；r为应变测点距中性层的距离，即半径；m为桩身弯矩；z为土层深度；a1,
…
,am为多项式系数。4.根据权利要求1所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集方法，其特征在于：对于桩身挠度y，根据形状传感装置测得波长数据λ2，经过公式(5)(6)推导得到各测点曲率值k
i
，然后将得到的曲率值表示为x的一次函数，公式(7)，再将曲率函数进行一次积分得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；得到转角值，公式(8)，最后对转角函数进行一次积分得到挠度值，既公式(9)；式中，λ2为波长；λ1为初始波长；k1为传感器系数；ε为桩身应变；k
i
为测点i处弯曲曲率，i为曲率测点编号，i∈[1,n]；ε
ij
为测点i处第j个传感器实测应变值，j∈[1,3]；α
ij
为测点i处第j个传感器与z轴之间的夹角；r为应变测点到中性层的距离；θ
i
为测点i处转角值；y
i
为测点i处挠度值。5.嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：包括反力管桩(11)、试验管桩(2)和设置于反力管桩(11)和试验管桩(2)之间的水平加载机构；所述试验管桩(2)的侧壁上设置有土抗力p数据采集机构，所述试验管桩(2)内部设置有与试验管桩(2)内壁贴合的通过螺栓(7)固定的桩身挠度y数据采集机构。6.根据权利要求5所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：还包括光纤光栅解调仪(10)，所述土抗力p数据采集机构和桩身挠度y数据采集机构与光纤光栅解调仪(10)连接。7.根据权利要求5所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：所述水平加载机构包括千斤顶(14)和升降机构，所述千斤顶(14)的一端通过第一连接柱(12)与反力管桩(11)固定连接，所述千斤顶(14)的另一端通过第二连接柱与试验管桩(2)固定连接；所述升降机构设置在千斤顶(14)的下端且与千斤顶(14)连接。8.根据权利要求7所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：所述千斤顶(14)与反力管桩(11)之间设置有压力传感器(13)。9.根据权利要求5所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：所述土抗力p数据采集机构包括fbg传感器(3)和fbg传感器支座(1)，所述fbg传感器(3)
通过fbg传感器支座(1)固定在试验管桩(2)的侧壁上。10.根据权利要求5所述的嵌岩管桩水平加载p
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y曲线法数据精确采集装置，其特征在于：桩身挠度y数据采集机构包括测斜管(5)和光纤形状传感器(6)，所述光纤形状传感器(6)通过螺栓(7)固定在测斜管(5)内，所述测斜管(5)通过螺栓(7)固定在试验管桩(2)内。

技术总结
本发明涉及桩基现场试验数据采集技术领域，具体涉及嵌岩管桩水平加载p


技术研发人员：刘俊伟 陈水月 代邢可 尤润州 赵辉
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2021/11/28