CN104652497B - 一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，根据水中混凝土桩基础损伤状况建立损伤指标体系，获取现场检测的水中桩基础的损伤状况数据，确定损伤程度，然后依据规范桩基竖向、水平向受力承载特性建立适用于水中混凝土桩基础损伤分析评价的模型，从而快速准确地确定水中混凝土桩基础损伤状况。

Description

一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法

技术领域

本发明涉及工程建设领域，具体而言，涉及一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法。

背景技术

如何确定水中混凝土桩基础的损伤程度一直尚未解决的技术难题，如利用钻机直接从结构上钻取混凝土芯样，根据芯样的现场检测结果可以保证结果的准确性，但是过多的采取混凝土芯样，会造成结构整体性的破坏，再加上取芯工作费用较高，受到一定的限制。

发明内容

本发明提供一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，用以快速准确确定水中混凝土桩基础损伤状况。

为达到上述目的，本发明提供了一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，包括以下步骤：

获取混凝土开裂状况数据，根据混凝土开裂状况数据确定混凝土开裂面积比，得到混凝土开裂损伤指数D_KL；

获取钢筋锈蚀状况数据，根据钢筋锈蚀状况数据确定钢筋锈蚀面积比，得到钢筋锈蚀损伤指数D_XSzj；

获取混凝土腐蚀状况数据，根据混凝土腐蚀状况数据确定混凝土腐蚀厚度，进而确定混凝土腐蚀损伤指数D_FS；

获取桩基础冲刷状况数据，根据桩基础冲刷状况数据确定桩基冲刷深度，并分别结合桩基竖向刚度、水平刚度确定桩基础冲刷竖向损伤指数D_vcs和桩基础冲刷横向损伤指数D_hcs；

根据如下公式确定单桩竖向损伤指数D_vi：

D_vi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_vcs；

根据如下公式确定单桩水平向损伤指数D_hi：

D_hi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_hcs

根据如下公式确定群桩竖向损伤指数P_VCI：

$P_{VCI}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{vi}$

根据如下公式确定群桩水平向损伤指数P_HCI：

$P_{HCI}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{hi}\×W_i$

$W_i=\frac{I_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{I}_i}$

式中：n－群桩桩基数量；

W_i－第i根桩基权重，i为大于等于1且小于等于n的自然数；

I_i－第i根桩基截面惯性矩；

根据如下公式确定群桩损伤指数P_CI：

P_CI＝min(P_VCI,P_HCI)；

将群桩损伤指数P_CI与水中混凝土桩基损伤评价标准进行对比，确定群桩基础总体损伤等级。

较佳的，上述水中混凝土桩基础损伤分析评价方法还包括以下步骤：

根据所要检测的混凝土开裂指标、钢筋锈蚀指标、混凝土腐蚀指标和基础冲刷指标，预先建立水中混凝土桩基础损伤指标体系。

较佳的，所述水中混凝土桩基损伤评价标准包括：

如果P_CI≤0.10，则群桩基础总体损伤状况为良好，群桩基础总体损伤等级为1级；

如果0.10＜P_CI≤0.40，则群桩基础总体损伤状况为一般，群桩基础总体损伤等级为2级；

如果0.40＜P_CI≤0.70，则群桩基础总体损伤状况为差，群桩基础总体损伤等级为3级；

如果0.7＜P_CI＜1.00，则群桩基础总体损伤状况为危险，群桩基础总体损伤等级为4级；

如果P_CI≥1.00，则群桩基础总体损伤状况为破坏，群桩基础总体损伤等级为5级。

本发明根据水中混凝土桩基础损伤状况建立损伤指标体系，然后依据桩基竖向、水平向受力承载特性建立适用于水中混凝土桩基础损伤分析评价的模型，从而快速准确地确定水中混凝土桩基础损伤状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的水中混凝土桩基础损伤分析评价方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例的水中混凝土桩基础损伤分析评价方法流程图。如图所示，该水中混凝土桩基础损伤分析评价方法包括以下步骤：

(1)根据所要检测的混凝土开裂指标、钢筋锈蚀指标、混凝土腐蚀指标和基础冲刷指标，预先建立水中混凝土桩基础损伤指标体系，如表1所示：

表1

获取现场检测的水中桩基础的损伤状况数据，确定损伤程度，具体包括：

(2)获取混凝土开裂状况数据，根据混凝土开裂状况数据确定混凝土开裂面积比，得到混凝土开裂损伤指数D_KL；

(3)获取钢筋锈蚀状况数据，根据钢筋锈蚀状况数据确定钢筋锈蚀面积比，得到钢筋锈蚀损伤指数D_XSzj；

(4)获取混凝土腐蚀状况数据，根据混凝土腐蚀状况数据确定混凝土腐蚀厚度，进而确定混凝土腐蚀损伤指数D_FS；

(5)获取桩基础冲刷状况数据，根据桩基础冲刷状况数据确定桩基冲刷深度，并分别结合桩基竖向刚度、水平刚度确定桩基础冲刷竖向损伤指数D_vcs和桩基础冲刷横向损伤指数D_hcs；

(6)根据如下公式确定单桩竖向损伤指数D_vi：

D_vi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_vcs；

(7)根据如下公式确定单桩水平向损伤指数D_hi：

D_hi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_hcs

(8)根据如下公式确定群桩竖向损伤指数P_VCI：

$P_{VCI}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{vi}$

(9)根据如下公式确定群桩水平向损伤指数P_HCI：

$P_{HCI}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{hi}\×W_i$

$W_i=\frac{I_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{I}_i}$

式中：n－群桩桩基数量；

W_i－第i根桩基权重，i为大于等于1且小于等于n的自然数；

I_i－第i根桩基截面惯性矩；

(10)根据如下公式确定群桩损伤指数P_CI：

P_CI＝min(P_VCI,P_HCI)；

(11)将群桩损伤指数P_CI与水中混凝土桩基损伤评价标准进行对比，确定群桩基础总体损伤等级。

其中，如表2所示，水中混凝土桩基损伤评价标准包括：

如果P_CI≤0.10，则群桩基础总体损伤状况为良好，群桩基础总体损伤等级为1级；

如果0.10＜P_CI≤0.40，则群桩基础总体损伤状况为一般，群桩基础总体损伤等级为2级；

如果0.40＜P_CI≤0.70，则群桩基础总体损伤状况为差，群桩基础总体损伤等级为3级；

如果0.7＜P_CI＜1.00，则群桩基础总体损伤状况为危险，群桩基础总体损伤等级为4级；

如果P_CI≥1.00，则群桩基础总体损伤状况为破坏，群桩基础总体损伤等级为5级。

水中混凝土桩基损伤评价标准表2

本发明根据水中混凝土桩基础损伤状况建立损伤指标体系，然后依据桩基竖向、水平向受力承载特性建立适用于水中混凝土桩基础损伤分析评价的模型，从而快速准确地确定水中混凝土桩基础损伤状况。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取混凝土开裂状况数据，根据混凝土开裂状况数据确定混凝土开裂面积比，得到混凝土开裂损伤指数D_KL；

获取钢筋锈蚀状况数据，根据钢筋锈蚀状况数据确定钢筋锈蚀面积比，得到钢筋锈蚀损伤指数D_XSzj；

获取混凝土腐蚀状况数据，根据混凝土腐蚀状况数据确定混凝土腐蚀厚度，进而确定混凝土腐蚀损伤指数D_FS；

获取桩基础冲刷状况数据，根据桩基础冲刷状况数据确定桩基冲刷深度，并分别结合桩基竖向刚度、水平刚度确定桩基础冲刷竖向损伤指数D_vcs和桩基础冲刷横向损伤指数D_hcs；

根据如下公式确定单桩竖向损伤指数D_vi：

D_vi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_vcs；

根据如下公式确定单桩水平向损伤指数D_hi：

D_hi＝D_KL+D_XSzj+D_FS+D_hcs

根据如下公式确定群桩竖向损伤指数P_VCI：

$P_{\mathrm{VCI}}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{\mathrm{vi}}$

根据如下公式确定群桩水平向损伤指数P_HCI：

$P_{\mathrm{HCI}}=\frac{1}{n}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_{\mathrm{hi}}\×W_i$

$W_i=\frac{I_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{I}_i}$

式中：n－群桩桩基数量；

W_i－第i根桩基权重，i为大于等于1且小于等于n的自然数；

I_i－第i根桩基截面惯性矩；

根据如下公式确定群桩损伤指数P_CI：

P_CI＝min(P_VCI,P_HCI)；

将群桩损伤指数P_CI与水中混凝土桩基损伤评价标准进行对比，确定群桩基础总体损伤等级。

2.根据权利要求1所述的水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据所要检测的混凝土开裂指标、钢筋锈蚀指标、混凝土腐蚀指标和基础冲刷指标，预先建立水中混凝土桩基础损伤指标体系。

3.根据权利要求1所述的水中混凝土桩基础损伤分析评价方法，其特征在于，所述水中混凝土桩基损伤评价标准包括：

如果P_CI≤0.10，则群桩基础总体损伤状况为良好，群桩基础总体损伤等级为1级；

如果0.10＜P_CI≤0.40，则群桩基础总体损伤状况为一般，群桩基础总体损伤等级为2级；

如果0.40＜P_CI≤0.70，则群桩基础总体损伤状况为差，群桩基础总体损伤等级为3级；

如果0.7＜P_CI＜1.00，则群桩基础总体损伤状况为危险，群桩基础总体损伤等级为4级；

如果P_CI≥1.00，则群桩基础总体损伤状况为破坏，群桩基础总体损伤等级为5级。