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申请/专利权人：西南科技大学

摘要：本发明公开了一种基于模型试验的抗拔桩极限承载力的计算方法，其属于岩土工程技术领域，包括计算桩侧岩土阻力达到极限状态时的极限承载力；对抗拔桩模型施加分级荷载，记录杠杆的倾斜角度，分级荷载的初始值等于极限荷载的预设比例；计算杠杆倾斜时的动力臂与阻力臂的比值；计算分级荷载传递至抗拔桩模型上的拉力；计算抗拔桩模型在拉力作用下产生的位移；重复不同分级荷载加载的步骤若干次，得到若干组拉力和位移；采用若干组拉力和位移绘制荷载位移曲线，采用荷载位移曲线的拐点所对应的拉力作为抗拔桩模型的极限承载力。本方案通过杠杆旋转角度能够精准计算杠杆动力臂与阻力臂比值变化，以实现对拉力和位移的精准预测。

主权项：1.基于模型试验的抗拔桩极限承载力的计算方法，其特征在于，包括步骤：S1、浇筑抗拔桩模型，并将其安装于岩土模型内；S2、计算原型抗拔桩的桩侧岩土阻力达到极限状态时的极限荷载，并将极限荷载的预设比例作为室内试验的初始荷载；S3、采用基于滑轮和杠杆的试验加载装置，对抗拔桩模型施加分级荷载，记录杠杆在分级荷载下的倾斜角度，分级荷载的初始值等于初始荷载；S4、根据杠杆的长度和倾斜角度，计算杠杆倾斜时的动力臂与阻力臂的比值；根据分级荷载和比值，计算分级荷载传递至抗拔桩模型上的拉力；S5、根据拉力及传递分级荷载的钢绞线的尺寸参数，计算抗拔桩模型在拉力作用下产生的位移；S6、重复步骤S3~S5若干次，直至抗拔桩模型抗拔破坏，每次重复时的分级荷载=上一次分级荷载+预设阈值，得到若干组拉力和位移；S7、采用若干组拉力和位移绘制荷载位移曲线，采用荷载位移曲线的拐点所对应的拉力作为抗拔桩模型的极限承载力；基于滑轮和杠杆的试验加载装置至少包括杠杆和两个定滑轮，两个定滑轮分别为定滑轮甲和定滑轮乙，与杠杆的阻力臂连接的钢绞线绕过杠杆下方的定滑轮乙、之后绕过定滑轮甲与抗拔桩模型连接；步骤S4中计算杠杆的动力臂与阻力臂的比值的表达式为： 其中，为杠杆倾斜θi时杠杆的动力臂与阻力臂的比值；n为杠杆未倾斜时的动力臂与阻力臂之比；l为杠杆的阻力臂长度；θi为第i次施加分级荷载时杠杆的倾斜角度；h为处于水平状态的杠杆到定滑轮乙中心的高度；r为定滑轮乙的半径；ξi为过渡参数；计算拉力的表达式为： 其中，Fi为第i次施加于抗拔桩模型上的拉力；Mi为第i次施加分级荷载折算的物体质量；m0为初始荷载对应的物体质量；g为重力加速度；计算抗拔桩模型的位移的表达式为： 其中，lg为钢绞线的长度；Eg为钢绞线的弹性模量；Ag为钢绞线的横截面面积；Fi为第i次施加于抗拔桩模型上的拉力；杠杆未施加分级荷载时，杠杆处于水平状态，此时杠杆的阻力臂和定滑轮乙之间拉直的钢绞线与杠杆垂直；抗拔桩模型与定滑轮甲之间的钢绞线垂直于水平面。

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