本實(shí)用新型涉及樁基工程研究技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種模擬波浪荷載的鋼管樁水平循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

作為跨海大橋和海上平臺(tái)的基礎(chǔ)，鋼管樁往往會(huì)承受波浪等多種水平荷載，這些動(dòng)力循環(huán)荷載通過(guò)樁基作用于樁側(cè)土中，導(dǎo)致樁側(cè)摩阻力降低，另外在波浪沖擊樁基礎(chǔ)時(shí)，樁身對(duì)土體會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的擠壓作用，同時(shí)土體也會(huì)反作用在樁體上造成樁體自身結(jié)構(gòu)的變形。尤其在施工階段，海洋深水環(huán)境中的鋼管樁處于單樁狀態(tài)，在波浪及水流作用下，樁頂很容易發(fā)生較大的位移，水深大，自由端懸臂時(shí)間長(zhǎng)，在長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下，由于振動(dòng)效應(yīng)的重復(fù)累加，鋼管樁又容易產(chǎn)生疲勞破壞，不僅造成安全事故及經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)O大的破壞海洋環(huán)境。

波浪荷載作用下的樁-土系統(tǒng)與短期靜載有明顯不同的作用效應(yīng): ①在波浪荷載作用下，樁的水平位移會(huì)有較大的增大，土的水平地基反力系數(shù)減小，水平承載力降低；②當(dāng)水平位移達(dá)到一定程度后，隨著位移的增大土抗力逐漸減小，樁土系統(tǒng)會(huì)發(fā)生軟化現(xiàn)象。③對(duì)于承受波浪等循環(huán)荷載的樁，由于荷載循環(huán)次數(shù)的增加而累積殘余變形，會(huì)產(chǎn)生樁的“震蕩”破壞。

基樁水平承載實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皣?guó)內(nèi)主要參照兩本規(guī)范《港口工程基樁靜載荷實(shí)驗(yàn)規(guī)程》JTJ255-2002，《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 (JGJ106-2014)，無(wú)論是單向單循環(huán)還是單向多循環(huán)，規(guī)范僅對(duì)荷載分級(jí)、維持時(shí)間、讀數(shù)間隔時(shí)間等有固定要求。而在波浪荷載作用下樁與土之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，其作用關(guān)系還受到循環(huán)次數(shù)、加載方式、荷載水平等影響，數(shù)據(jù)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)也需現(xiàn)場(chǎng)靈活掌握。

雖然國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者針對(duì)水平單調(diào)和循環(huán)荷載作用下樁基的受力變形分析開(kāi)展了相應(yīng)的研究，然而由于開(kāi)展工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的困難，受到側(cè)向加荷設(shè)備條件的限制，以及問(wèn)題本身的復(fù)雜性，迄今關(guān)于水平荷載作用下海洋高樁基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)仍非常有限。

有人提出了在室內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬測(cè)試，如專(zhuān)利號(hào)為“CN105002938A”的名為“一種一維水平循環(huán)荷載加載裝置及其實(shí)驗(yàn)方法”的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利，該專(zhuān)利介紹了一種室內(nèi)的水平循環(huán)荷載加載實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括水平反力架和豎向反力架，通過(guò)設(shè)置在豎向反力架上的豎向千斤頂將實(shí)驗(yàn)樁壓入到模型槽中，通過(guò)設(shè)置在水平反力架上的液壓伺服對(duì)實(shí)驗(yàn)樁施加水平荷載，然后通過(guò)檢測(cè)液壓伺服施加的荷載力對(duì)實(shí)驗(yàn)樁荷載情況進(jìn)行分析，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)模擬鋼管樁受到水平荷載的作用情況，以此來(lái)推斷實(shí)際情況下的鋼管樁的水平荷載情況。該裝置操作方便，能夠在一定程度上反映實(shí)際鋼管樁的水平荷載情況，但是由于該實(shí)驗(yàn)裝置屬于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的縮尺模型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)樁是放置于實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)的軟土層內(nèi)的，軟土層只能在一定程度上模擬實(shí)際鋼管樁的插入地層，但是并不能完全代替，使用人工配制的軟土層作為實(shí)驗(yàn)土層，只能在一定程度上反映鋼管樁的受力情況，并不能準(zhǔn)確地反映鋼管樁在原狀土荷載情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種模擬波浪荷載的鋼管樁水平循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種模擬波浪荷載的鋼管樁水平循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括插打在鋼管樁施工水域附近的陸地上的試樁和反力樁，兩根鋼管樁位于土體之上的樁身之間設(shè)置有對(duì)兩根鋼管樁施加水平荷載的施力裝置；所述的試樁的樁身上安裝有位移傳感裝置和壓力傳感裝置；所述的位移傳感裝置包括基準(zhǔn)梁；所述的基準(zhǔn)梁上設(shè)置有多個(gè)位移傳感器，多個(gè)位移傳感器沿豎直方向相對(duì)間隔布置于試樁相對(duì)于千斤頂一側(cè)的管壁上，多個(gè)位移傳感器中至少有一個(gè)位移傳感器與施力裝置對(duì)試樁的施力點(diǎn)處于同一水平面。

進(jìn)一步的所述的多個(gè)位移傳感器中至少有一個(gè)位移傳感器與泥面平行、至少有一個(gè)位移傳感器與施力裝置對(duì)試樁的施力點(diǎn)處于同一水平面、至少有一個(gè)位移傳感器位于施力裝置對(duì)試樁的施力點(diǎn)的正上方。

進(jìn)一步的所述的施力裝置包括千斤頂和傳力柱；所述的傳力柱為沿水平方向布置的工字鋼，傳力柱一端固定在反力樁位于土體上方的樁身外側(cè)管壁上；所述的千斤頂?shù)臍んw固定在傳力柱的另一端，千斤頂?shù)捻斖贫搜厮椒较蚬潭ㄔ谠嚇段挥谕馏w上方的樁身外側(cè)管壁上。

進(jìn)一步的所述的施力裝置還包括位于試樁和千斤頂之間的支座；所述的支座朝向試樁的一側(cè)設(shè)置有貼合試樁管壁的圓弧形端面，支座另一側(cè)固定在千斤頂?shù)捻斖贫松稀?/p>

進(jìn)一步的所述的壓力傳感裝置包括位于試樁深入到土體內(nèi)部的樁身外側(cè)管壁上的一組土壓力傳感器組，土壓力傳感器組位于試樁上施力裝置對(duì)試樁的作用力的相對(duì)一側(cè)，土壓力傳感器組包括多個(gè)沿豎直方向間隔布置的土壓力傳感器。

進(jìn)一步的所述的壓力傳感裝置包括位于試樁內(nèi)側(cè)管壁上的兩組樁身傳感器組，兩組樁身傳感器分置于試樁的直徑的兩側(cè)，兩組壓力傳感器組的水平連線(xiàn)與施力裝置的施力方向重合，每組樁身傳感器組包括多個(gè)沿豎直方向間隔布置的樁身傳感器。

進(jìn)一步的所述的試樁位于土體內(nèi)的樁身內(nèi)側(cè)管壁上焊接有起保護(hù)作用的角鋼；所述的角鋼為沿豎直方向布置的三角形角鋼，角鋼的尖銳端部朝向試樁的軸向；所述的樁身傳感器組位于角鋼與管壁之間的空腔內(nèi)。

一種進(jìn)行模擬波浪荷載鋼管樁水平循環(huán)的實(shí)驗(yàn)方法，用于通過(guò)對(duì)試樁施加水平荷載并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，研究試樁在水平荷載作用下的工作特性、承載力弱化情況及對(duì)周邊土體的影響范圍，其特征在于：在實(shí)際鋼管樁施工水域附近的陸地上插打試樁和反力樁，在兩根試樁之間安裝對(duì)兩根試樁施加水平荷載的施力裝置，對(duì)試樁1沿施力方向的位移和受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

進(jìn)一步的包括以下步驟：

1、在試樁的管壁外側(cè)安裝土壓力傳感器、在其管壁內(nèi)側(cè)安裝樁身傳感器，在樁身傳感器的外側(cè)焊接保護(hù)角鋼；

2、在實(shí)際鋼管樁施工水域附近的陸地上插打試樁和反力樁，兩根試樁間隔布置；

3、根據(jù)該水域近兩年的波浪高度情況計(jì)算模擬實(shí)驗(yàn)需要對(duì)試樁施加作用力的大小和對(duì)試樁施加作用力的位置，依照施加作用力位置的計(jì)算結(jié)果在兩根試樁之間安裝水平千斤頂，將千斤頂一端通過(guò)支座固定在試樁的外側(cè)管壁上，另一端沿水平方向通過(guò)傳力柱固定在反力樁上；

4、在試樁相對(duì)于反力樁的一側(cè)安裝位移傳感器，然后驅(qū)動(dòng)千斤頂依照施加作用力大小的計(jì)算結(jié)果對(duì)兩根試樁施加沿水平方向的荷載；

5、通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器監(jiān)測(cè)試樁的位移變化和受力情況，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

進(jìn)一步的所述的步驟3中根據(jù)該水域近兩年的波浪高度情況計(jì)算水平千斤頂對(duì)試樁施加作用力大小的計(jì)算方法為：

其中：P_Imax—作用于柱體計(jì)算高度上的最大慣性力(kN)；

C_M—慣性力系數(shù)；

γ—水的重度(kN/m3)；

A—柱體的橫斷面面積(m²)；

H—鋼管樁所在處進(jìn)行波波高(m)；

Z—在該水域最高波浪對(duì)鋼管樁施加的最大慣性力的作用點(diǎn)在水面上的高度(m)。

進(jìn)一步的所述的步驟3中根據(jù)該水域近兩年的波浪高度情況計(jì)算水平千斤頂對(duì)試樁施加作用力的位置的計(jì)算方法為：

其中：h—千斤頂對(duì)試樁的施力點(diǎn)距離地面的高度(m)；

L—鋼管樁的長(zhǎng)度(m)；

Z—在該水域最高波浪對(duì)鋼管樁施加的最大慣性力的作用點(diǎn)在水面上的高度(m)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有：1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠快速的測(cè)量出該水域波浪對(duì)鋼管樁最大的影響作用情況，為鋼管樁在該水域?qū)嶋H工作情況提供詳盡的參考資料，有利于鋼管樁以及上部結(jié)構(gòu)的施工運(yùn)營(yíng)；

2、本實(shí)用新型選取水文地質(zhì)與工程現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)一致的陸地作為實(shí)驗(yàn)用地，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為接近鋼管樁的實(shí)際受力情況，對(duì)實(shí)際工作情況具有更好的指導(dǎo)意義；

3、本實(shí)用新型通過(guò)在兩根試樁之間設(shè)置千斤頂作為水平荷載的施力裝置，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的對(duì)試樁施加穩(wěn)定的作用力，無(wú)需引入大型的液壓動(dòng)力設(shè)備，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，操作更為方便；

4、本實(shí)用新型通過(guò)在千斤頂與試樁時(shí)間設(shè)置球鉸支座，增加了千斤頂與試樁外側(cè)壁體之間的接觸面積，使千斤頂對(duì)試樁的作用力更加穩(wěn)定，能夠更加清晰的模擬波浪對(duì)試樁的作用力；

5、本實(shí)用新型通過(guò)在試樁上安裝位移傳感器和壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樁的工作情況，記錄試樁在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種變化數(shù)據(jù)，通過(guò)該數(shù)據(jù)能夠快速的分析出試樁在水平荷載作用下的工作特性、承載力弱化情況及對(duì)周邊土體的影響范圍；

6、本實(shí)用新型通過(guò)在試樁樁身安裝測(cè)斜管，關(guān)注試樁泥面以下深層水平位移情況的變化，檢測(cè)試樁的實(shí)驗(yàn)情況，通過(guò)另一方向佐證位移傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，提高了檢測(cè)的安全性和準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)與鋼管樁插打水域地層結(jié)構(gòu)相同的附近陸地上的兩根試樁進(jìn)行水平荷載實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)鋼管樁插打工作進(jìn)行指導(dǎo)，提高了水平荷載實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，且本實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，具有極大的推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1：本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實(shí)用新型的支座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本實(shí)用新型的壓力傳感器布置結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；

圖4：本實(shí)用新型的壓力傳感器布置結(jié)構(gòu)示意圖(截面視圖)；

其中：1—試樁；2—反力樁；3—千斤頂；4—傳力柱；5—支座； 6—基準(zhǔn)梁；7—位移傳感器；8—土壓力傳感器；9—樁身傳感器；10 —角鋼；11—測(cè)斜管；12—墊板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

一種模擬波浪荷載的鋼管樁水平循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，本實(shí)施例通過(guò)在鋼管樁施工水域附近的陸地上插打試樁，通過(guò)對(duì)試樁施加水平荷載并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，研究試樁在水平荷載作用下的工作特性、承載力弱化情況及對(duì)周邊土體的影響范圍，從而做出對(duì)鋼管樁的實(shí)際插打和工作情況做出指導(dǎo)作用。

如圖1所示，本實(shí)施例包括兩根試樁，試樁1，作為實(shí)驗(yàn)用樁，反力樁2，作為反作用力樁。兩根試樁插打在鋼管樁施工水域附近的陸地上，相對(duì)間隔布置，兩根試樁之間安裝有施力裝置。

如圖1所示，施力裝置包括千斤頂3和傳力柱4，傳力柱4為沿水平方向布置的工字鋼，傳力柱4一端固定在反力樁2位于土體上方的樁身外側(cè)管壁上，千斤頂3的殼體固定在傳力柱4的另一端，千斤頂3的頂推端沿水平方向固定在試樁1位于土體上方的樁身外側(cè)管壁上。

施力裝置還包括位于試樁1和千斤頂3之間的支座5，支座5朝向試樁1的一側(cè)設(shè)置有貼合試樁管壁的圓弧形端面，支座5另一側(cè)固定在千斤頂3的頂推端上。

其中，傳力柱4與反力樁2之間以及千斤頂3與傳力柱4之間均設(shè)置有墊板12。墊板12用于增大接觸面積，避免在千斤頂3水平頂升過(guò)程中與傳力柱4滑脫。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要對(duì)試樁1的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行檢測(cè)獲得試樁1的位移和受力數(shù)據(jù)，本實(shí)施例在試樁1上設(shè)置有位移傳感裝置和壓力傳感裝置。

如圖1所示，位移傳感裝置包括基準(zhǔn)梁6，基準(zhǔn)梁6上設(shè)置有不少于三個(gè)的多個(gè)位移傳感器7，通過(guò)樁身3個(gè)不同標(biāo)高處的水平位移測(cè)試，可計(jì)算分析得出m值(水平地基反力系數(shù)隨深度增長(zhǎng)的比例系數(shù))的衰減、樁身自由端傾角的增大以及承載力的降低，三個(gè)位移傳感器包括一個(gè)用于監(jiān)測(cè)試樁泥面位移、一個(gè)監(jiān)測(cè)荷載作用點(diǎn)位移、一個(gè)用于監(jiān)測(cè)自由端偏轉(zhuǎn)角度。

多個(gè)位移傳感7沿豎直方向相對(duì)間隔布置于試樁1相對(duì)于千斤頂 3一側(cè)的管壁上。位移傳感器7位于試樁1的最大壓應(yīng)力側(cè)用于檢測(cè)試樁1沿施力方向出現(xiàn)的位移，設(shè)置多個(gè)位移傳感器7是因?yàn)閷?shí)際試驗(yàn)過(guò)程中試樁1位于土體上方的樁身因高度不同出現(xiàn)的橫向位移也是不同的，即由于千斤頂3對(duì)試樁1的頂推，可能會(huì)出現(xiàn)試樁1出現(xiàn)傾斜，通過(guò)多個(gè)位移傳感器7能夠更加準(zhǔn)確地測(cè)量出這種傾斜的狀態(tài)，判斷試樁的工作情況。

另外，在反力樁2相對(duì)于試樁1的一側(cè)也是設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)位移的傳感器，該傳感器主要是出于安裝實(shí)驗(yàn)的目的，避免因?yàn)槭┝^(guò)大導(dǎo)致反力樁2橫向偏移過(guò)量。

如圖3～4所示(箭頭指示方向?yàn)榍Ы镯數(shù)氖┝Ψ较?，本實(shí)施例的壓力傳感裝置包括位于試樁1深入到土體內(nèi)部的樁身外側(cè)管壁上的一組土壓力傳感器組，土壓力傳感器組位于試樁1上施力裝置對(duì)試樁1的作用力一側(cè)，土壓力傳感器組包括多個(gè)沿豎直方向間隔布置的土壓力傳感器8。土壓力傳感器8用于監(jiān)測(cè)試樁1外側(cè)管壁受到的樁周土體抗力。

壓力傳感裝置包括位于試樁1內(nèi)側(cè)管壁上的兩組樁身傳感器組，兩組樁身傳感器組分置于試樁1軸線(xiàn)的兩側(cè)，即施力裝置的作用力一側(cè)，和相對(duì)于該側(cè)的另一側(cè)，每組樁身傳感器組包括多個(gè)沿豎直方向間隔布置的樁身傳感器9。兩組樁身傳感器9用于監(jiān)測(cè)試樁1的彎矩。

樁身傳感器以不小于1m的間隔布設(shè)，更加精確的擬合出水平荷載作用下的樁身彎矩曲線(xiàn)。樁側(cè)的土壓力傳感器每個(gè)土層至少布設(shè)1 個(gè)，對(duì)應(yīng)于同一標(biāo)高位置的水平位移繪制出P-Y曲線(xiàn)，可反算得出每個(gè)土層的水平地基抗力系數(shù)。

試樁1位于土體內(nèi)的樁身內(nèi)側(cè)管壁上焊接有起保護(hù)作用的角鋼 10，角鋼10為沿豎直方向布置的三角形角鋼，角鋼10的尖銳端部朝向試樁1的軸線(xiàn)，樁身傳感器組位于角鋼10與管壁之間的空腔內(nèi)。樁身傳感器9位于試樁1內(nèi)側(cè)管壁上，在插打過(guò)程中，為了保護(hù)樁身傳感器9不至于受到損壞，本實(shí)施例通過(guò)在樁身傳感器9外側(cè)安裝角鋼10對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

如圖3～4所示，為樁身傳感器9的布置結(jié)構(gòu)示意圖，樁身傳感器 9布置于試樁內(nèi)側(cè)的管壁上，用于監(jiān)測(cè)試樁的彎矩。其中越接近土層表面，樁身傳感器9布置的越密集。

本實(shí)施例還在角鋼10與內(nèi)側(cè)管壁形成的空間內(nèi)設(shè)置測(cè)斜管11，用于觀測(cè)試樁1在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的深層水平位移變化情況。

實(shí)際施工步驟為：1、在試樁1的管壁外側(cè)安裝土壓力傳感器8、在其管壁內(nèi)側(cè)安裝樁身傳感器9，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)值布置土壓力傳感器 8和樁身傳感器9，在樁身傳感器組的外側(cè)焊接保護(hù)角鋼10，角鋼10 的端部與試樁1的內(nèi)側(cè)管壁滿(mǎn)焊，并在角鋼10與管壁形成的空間內(nèi)設(shè)置測(cè)斜管11；

2、在實(shí)際鋼管樁施工水域附近的陸地上插打試樁1和反力樁2，兩根試樁間隔布置；

3、根據(jù)近兩年的該水域的波浪要素計(jì)算千斤頂3需要對(duì)試樁1 施加作用力的大小和施加作用力的位置(指施力點(diǎn)距離地面的高度)，主要是根據(jù)近兩年的波浪情況來(lái)分析計(jì)算，然后根據(jù)該計(jì)算結(jié)構(gòu)選取合適的千斤頂3，根據(jù)計(jì)算出的施力點(diǎn)位置在兩根試樁之間安裝水平千斤頂3，將千斤頂3一端通過(guò)支座5固定在試樁1的外側(cè)管壁上，另一端沿水平方向通過(guò)傳力柱4固定在反力樁2上；

4、在試樁1相對(duì)于反力樁2的一側(cè)安裝位移傳感器7，確保至少有三個(gè)位移傳感器7能夠分別監(jiān)測(cè)到試樁的泥面位移、荷載作用點(diǎn)位移以及自由端偏轉(zhuǎn)角度，然后驅(qū)動(dòng)千斤頂3根據(jù)計(jì)算出的施加作用力的大小對(duì)兩根試樁施加沿水平方向的荷載；

5、通過(guò)位移傳感器7、樁身傳感器和土壓力傳感器監(jiān)測(cè)試樁1 的位移、彎矩和受力情況，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)試樁1施加水平荷載并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，研究試樁1在水平荷載作用下的工作特性、承載力弱化情況及對(duì)周邊土體的影響范圍，從而得到該地區(qū)地層情況的經(jīng)驗(yàn)值，以此對(duì)該水域的鋼管樁施工進(jìn)行指導(dǎo)。

鋼管樁沉樁前提前預(yù)埋觀測(cè)通道、位移傳感器、樁身傳感器和土壓力傳感器，試驗(yàn)過(guò)程中可實(shí)測(cè)獲得泥面以下樁身深層水平位移、彎矩以及樁周土體抗力，從而計(jì)算出循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中樁身彎矩的遞增以及P-Y曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)，進(jìn)而分析樁側(cè)土體抗力的減小及承載力的降低。對(duì)于提高橋梁結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)水平，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的使用壽命具有十分重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

本實(shí)施例主要針對(duì)小尺度樁，即d/L≤0.2時(shí)的鋼管樁，千斤頂3 對(duì)試樁施加的水平荷載與該水域近兩年內(nèi)最高波浪對(duì)鋼管樁最大水平慣性沖擊力相等。該水域近兩年內(nèi)最高波浪對(duì)鋼管樁最大水平慣性沖擊力的計(jì)算公式為：

其中：P_Imax—作用于柱體計(jì)算高度上的最大慣性力(kN)；

C_M—慣性力系數(shù)；

γ—水的重度(kN/m³)；

A—柱體的橫斷面面積(m²)；

H—鋼管樁所在處進(jìn)行波波高(m)；

Z—在該水域最高波浪對(duì)鋼管樁施加的最大慣性力的作用點(diǎn)在水面上的高度(m)。

本實(shí)施例的Z可以根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)量得到，也可以根據(jù)公式計(jì)算出來(lái)，可根據(jù)下列公式計(jì)算出來(lái)；

Z＝d+η_max-0.5H (2)

其中：d—鋼管樁所處的水域的水深(m)；

η_max—最大波浪的波峰在水面以上的高度(m)；

H—鋼管樁所在處進(jìn)行波波高(m)。

本實(shí)施例計(jì)算千斤頂3對(duì)試樁1的施力點(diǎn)位置h的計(jì)算公式為：

其中：h—千斤頂對(duì)試樁的施力點(diǎn)距離地面的高度(m)；

L—鋼管樁的長(zhǎng)度(m)；

Z—在該水域最高波浪對(duì)鋼管樁施加的最大慣性力的作用點(diǎn)在水面上的高度(m)。

施加作用力的位置h是根據(jù)實(shí)際波浪對(duì)鋼管樁作用情況計(jì)算出來(lái)的，即實(shí)際鋼管樁在受到最大波浪作用時(shí)產(chǎn)生的彎矩與最大慣性作用力的比值。

根據(jù)式1和式3計(jì)算出柱體上的最大慣性力以及作用力的位置，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算該水域波浪對(duì)鋼管樁的作用影響。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。