改进的自动情况下承载力的计算方法

文摘

因为依赖经验参数情况下阻尼系数J_c不推荐,高应变案例研究法。自动劳承载力计算方法可以避免这个问题,但是它不能应用于摩擦桩。基于承载力的分析的自动计算方法劳,考虑桩侧土阻力卸荷的影响,本文改进了劳法通过桩侧土阻尼的影响桩质点的速度在应力波传播过程中。在本文中,我们比较了收集测试桩的静载荷试验结果与改进的自动方法的结果。一元线性回归分析是统计工具的帮助下进行。改进的自动的一元线性回归方法承载力结果静载荷试验承载力结果。改进的自动方法解决问题,劳方法只适用于端承桩,可以应用到质量分析和承载能力计算的打入桩高应变曲线。

1。介绍

桩柱状成员穿透土壤,目前是主要的基础形式。桩基检测的一个重要内容是承载力检验。主要有两种技术路线,确定桩基础的承载力:静载荷法和高应变测量方法(1,2]。在静态加载方法,静态加载设置地基桩柱的顶部,和q s曲线和桩基础的承载力得到根据应用静态加载和测量桩沉降。高应变测量方法适用于桩顶的冲击载荷和措施的历史压力和速度-时间曲线桩头解决承载力桩的波浪理论。

静载荷法测试结果相对更准确和可靠的。然而,由于实验周期长、成本高,只能选择几桩静载荷方法,它不容易进行大规模的检查。因此,有必要使用一个简单的和快速的高应变动力测试方法作为补充静载荷的方法。

现代常用的高应变测量方法起源于史密斯提出的波动方程方法(3在1960年代。经过多年的理论发展和经验积累,许多理论路线创新和改进4- - - - - -17),导致形成了形成两种常见方法:案例研究法和测量曲线拟合方法1,2]。案例研究法是一个封闭的高应变变化的解决方案方法测试方法和简化了桩条件。假定桩土之间的应力-应变关系是理想的刚性和塑料,和动态电阻都是集中在桩端,从而分离了波动方程。这封闭的解决方案方法简单和快速,通常可以提供实时的结果在现场,这是有利于打桩现场监测和估算桩承载力。拟合的方法可以应用于更多的桩条件下(18- - - - - -31日),可以模拟迟滞阻尼、辐射阻尼土壤堵塞的影响,以及各种桩非线性问题,但分析需要高质量的软件和高技能的人员。因此,需要更多的时间机器上进行分析,通常只能完成测试完成时,回到了房间。

由于其复杂性,拟合方法不能用来确定是否有任何问题在驾驶的过程中桩通过监测驾驶桩的过程中,它是不容易估计承载力迅速在项目网站。因此,案例研究法是很难完全拟合方法所取代。然而,案例教学法的关键参数情况下阻尼系数J_c取决于人类,所以很多学者研究过。

在1970年代,Rausche et al。5,6)得出的结论是,J_c值与土壤的类型桩的底部通过大量的静态和动态比较。土壤颗粒越细,越大J_c价值。的建议值J_c给出了不同桩底土壤以上(5]。Fellenius et al。32,33)得出的结论是,J_c值的方法与桩的类型,测试网站,打桩阻力通过动态和静态的比较四个预制钢桩在冰碛土。河中沙洲et al。34)比较了静态和动态预应力方桩在松散的沙子和发现的平均值J_c应该两倍,建议由PDI公司建立了Goble et al。汤普森和Goble [35进一步发现,如果J_c值是根据一般建议选择,动态电阻在沙子里可能大大低估了,和承载力太高了。虽然黄(36]同意情况下阻尼系数主要取决于桩侧土下面的类型和发现的实际选择J_c值不同于推荐值在美国,因此,他认为需要更多的动态和静态比较合理的选择J_c价值。

中国学者也研究这个主题。陈(37)指出,当缺乏地区经验,长桩,大直径灌注桩,等等,由于自身的特点和可能的施工问题,它可能会影响相应的J_c价值和降低承载力的判断的准确性。哉(38)认为,J_c值与应力波传播过程中能量的耗散。一般来说,桩的长度越长,越高桩内部阻力越大J_c价值。梨纹(39)发现,如果真正激动人心的桩位移不达到弹性极限,J_c值与桩位移有关。居(40)认为,J_c值也与桩的几何形状和大小有关。吴(41)指出J_c桩在软土的价值通常应该适当增加消除侧阻力的一部分。

渐渐地,越来越多的人怀疑阻尼系数具有明确的物理意义。张先生和太阳42指出,阻抗Z的定义J_c桩的状态有关,所以呢J_c不能只与土壤性质的底部的堆。根据公式的推导过程,梨纹(39)发现,J_c基本上只有动态电阻的比值的总阻力,所以只要有不可忽视的侧阻力,J_c价值不能完全取决于土壤性质。李(43]进一步指出,近似假设情况下的关键是大的变化范围的阻尼系数和物理意义的模糊性。谢(44)也同意之间有矛盾的近似假设案例研究法及其推导过程。和史密斯(45)发现,阻尼系数J_c不能backanalyzed作为一个简单的常数,这意味着J_c必须包含动态效果。Tchepak [46)也相信实际桩和施工技术的变化可以影响J_c。Paikowsky和Stenersen47)进行了统计分析的动态和静态比较各种类型的驱动桩PD / lt - 2000数据库中收集和发现J_c值变化很大,许多数据严重超过正常范围值。尽管这么多年的发展,的选择J_c价值仍然严重依赖检查员的经验。

为了避免造成的错误选择J_c基于经验值,美国PDI(桩动力,Inc .)公司一直试图找到一种算法来消除土壤的动态电阻自动和直接获取静态电阻称为承载力。自动计算方法(7)被称为自动方法。Goble等人提出了一个自动方法适合端承桩,这是由计算机符号劳。劳的基础上,修订了劳劳法通过分析和推导,对桩侧阻力的影响,使其能够应用于摩擦桩,并通过统计方法验证其有效性。

2。波动方程的基本理论

考虑到桩作为一维连续弹性杆,其振动方程 在哪里 是桩质量的位移; 应力波的速度;E弹性模量;ρ桩身的密度。通过求解方程,行波理论表明,应力波的传播可以被视为上行波和下行波的叠加在桩身。

案例研究法是三个基本假设如下:(1)桩身阻抗是恒定的;除了部分不变,桩身材料的均匀无明显缺陷。(2)当应力波传播随着桩,没有能量损失或其他因素造成的波形畸变,除了土壤阻力的影响。(3)唯一的动态阻尼土桩的底部被认为是和动态阻尼的桩土的忽视,和静态阻力总是恒定的。土壤对桩的静态阻力与桩和土之间的位移,但只有相关的存在桩和土之间的相对位移。

基于这三个基本假设,推导得到了极限承载力计算表达式,利用行波理论和波方程推导: 在哪里R_t是总阻力; 是桩阻抗;t₁是第一个计算时间和一般速度曲线的峰值时间;和J_c阻尼系数,一般与桩底土的类型,可选择的范围内根据实际情况。Rausche等。建议如表所示1(5]。

案例研究法假定的动态阻力主要集中在底部。如果动态电阻的桩确实是可以忽略不计,和动态电阻总是成正比的速度桩界面,然后动态电阻不存在时桩的底部的速度为零,劳。在此基础上,当桩的底部速度为零,总整个堆的动态电阻将静态阻力;只要所有的静态电阻部分桩身的最大价值,整个桩的极限可以直接获得。桩端速度

极限承载力的桩的极限承载力时速度(3)等于零,的影响J_c将完全消失。

显然只有当桩完全移动,土壤在桩的侧阻力影响不大,土壤的阻力并不显著降低,与土壤的卸货的桩不明显,这个值是合适的。事实上,它很容易证明,当它是一个端承桩,桩侧土阻力的是几乎为零,所以当桩头的速度为零,最大位移和静态阻力。因此,在这个时候,承载力的精确解是最大极限承载力刺激。为摩擦桩,桩端速度为零,因为波效应,桩体的速度一直消极的价值观,和桩侧土已卸载。卸载引起的桩身侧阻力降低甚至负阻,因此,偏移量为0。只有在上、下桩身的波叠加区域,由于晚卸货,速度缓慢,仍有一定的侧向阻力。也就是说,桩侧土阻力由劳承担方法只能维持在桩端附近,和上部土层的残余总阻力可以忽略由于卸货。因此,土壤阻力劳法获得的几乎只有静态土壤阻力在桩端附近,所以我们可以使用静态桩侧土阻力上的修改劳方法。

3所示。桩侧土阻力对桩质量的移动速度

考虑桩侧土阻力的影响(7),只有统一的基础是为方便计算,和多层基金会被视为多个统一基础的叠加。假设桩完全移动,产生足够的位移是到处都在桩体,和静态电阻可以完全发挥。在桩端应力波传播,桩周围土的阻尼效应可以分为两个部分:静态电阻使用静态和塑料模型和动态电阻使用牛顿粘性体模型;桩身的单位长度电阻 在哪里是静态阻力;是质量速度;η阻尼系数。如果压力和压缩变形是积极和桩本构关系满足胡克定律,可以得到控制方程: “′”意味着求导的空间;“·”代表了对时间的导数,所以相应的特征线和兼容性关系

不连续的波,它仍

结合后(6)和(7),可以获得以下:

它可以转换

这是一个一阶常微分方程。如果每个地面层的初始粒子振动速度 ,那么它的解决方案是

这是一个指数函数。方程(10)表明,当桩完全搬,在应力波的传播过程中,粒子衰变的速度峰值大约随着深度的增加呈指数级增长。

4所示。自动承载力法考虑桩侧土阻力

桩头的波传播时,如果衰减的影响桩身内部阻力和桩侧动态电阻随时间的变化并不认为,对于任何一个点e桩身的E是时候桩上对应点e沿特征线。传播后点e第一次,根据功能和兼容性关系特性线,下列方程可以推导出: 在哪里F₁,在最初的下行波状态;F_e,是点e状态;R土壤极限阻力高于点吗e。在应力波传播过程中,桩速度可以很容易地获得:

然后,可计算的表达式形式

基于(13)和(10)结合形成的情况下,反射的起飞点的间隔可以计算桩底部结束。数据拟合或替换后计算,每个阶层的平均单位桩端静态电阻值和动态阻尼系数可以获得。叠加区域的横向电阻的上游和下游波在桩身已经包含在劳方法,所以在这里不计算。

因此,总土壤静态阻力上的桩可以获得: 在哪里l_我的厚度吗我层地基土。总静态阻力

5。自动方法的比较结果和静态加载的结果

基于上述理论推导,作者选择的一些从中国的动态测试桩钢金属制品质量监督检验中心和一些文件(48完全感动重锤,过早桩身不卸载,以及桩底反射是显而易见的。驱动桩是自动计算的改进方法。此外,静载荷试验结果分析了SPSS与单变量线性回归(49]。自动方法的结果作为自变量,以及静载荷试验的结果作为因变量。由于高精度的静载荷试验,分析结果可以判断的结果是否自动摘要承载力计算方法可以用于预测实际的桩的极限承载力。极限承载力的散点图,结果如图1。

率统计数据自动与静态方法如表所示2。

回归分析的结果如表所示3和4。

studentized剩余图如图2。

可以获得的回归方程 。其中,回归系数β₁= 1.113,回归系数接近1,测试t值为22.992, ,这表明回归系数是非常重要的,静载荷试验结果符合一元线性回归的结果自动计算的方法。从图可以看出2,所有点都在的范围(−3,3)也没有离群值。这表明静态阻力计算的自动摘要方法是在良好的协议与静态阻力通过静载荷试验和改进的自动方法可以用来预测桩基的极限承载力。

因为剩余的残差图的分布异常,使用曲线回归分析和确认。使用的二次曲线回归分析和线性回归相比。二次回归分析的结果如表所示5和6,该模型拟合图如图3。

根据表3线性回归SSE = 286919.483, SST = 7870531.818。根据表5,二次曲线回归SSE = 254516.318, SST = 7870531.818。所以,确定系数的线性回归小于二次曲线。可以推断,二次曲线的拟合效果优于线性回归。这意味着与桩的极限承载力的增加,使用一种改进的自动方法将低估了承载力。分析可能的原因是,桩侧摩擦阻力的高承载力相对较大的桩作为数据来源。这表明当桩侧摩擦阻力非常大,自动摘要方法结果将大大低估了极限承载力。

6。结论

(1)的桩完全打动了沉重的重量,能产生足够的渗透,桩的速度之间的关系质量和深度的应力波的峰值是一个指数函数。基于这种关系和桩质量的速度的公式,最终的静态电阻可以得到桩周围的土壤。因此,劳自动承载力得到提高。(2)本文方法的改进的结果的静载荷试验结果回归效果非常好;这是因为回归系数接近于1,和良好的回归系数为1,这意味着本文的改进方法自动静态电阻几乎等于桩的极限承载力。结果改进方法可以使用自动打入桩承载力估算、打桩的监测和控制,可以用来判断曲线高应变动力测试采集的质量。(3)改进的自动方法不适合桩承载力高,特别是高压侧阻力。(4)为了更准确地判断方法的有效性桩类型,最好是进行更多的数据分析。

数据可用性

渗透率和解散数据用于支持本研究的结果都包含在这篇文章。基础桩测试数据用于支持本研究的发现是由王Junlin许可制,所以不能免费提供。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金批准号51978630。

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