[0032] 为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0033] 实施例一：
[0034] 本实施例涉及一种新拌混凝土与钢筋笼之间相互作用力的试验方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤一：结合附图2所示，本发明涉及的提拉试验设备主要包括提升机构2、拉力传感器3、挂钩和铁桶9，所述的提升机构2为油缸，并配有速度控制器1，速度控制器1采用宁波安能静缓冲科技有限公司生产的型号为HR100的液压速度控制器，其作用在于控制提升机构2的提升速度；所述的拉力传感器3采用LSR-2型拉力传感器，拉力传感器3处依次连接有应变仪4、数据采集箱5和电脑6，应变仪4用来测量拉力传感器3的静、动态拉伸及压缩应变，数据采集箱5采用MATIAB数据采集工具箱，用于采集试验过程中的拉力数据，并将数据传输给电脑6，电脑6用于数据分析。试验前，首先采用拉绳从上到下连接提升机构2、拉力传感器3和挂钩，铁桶9放在挂钩的正下方，铁桶9的高为800mm，直径为450mm，用于盛放新拌的混凝土。
[0036] 步骤二：将薄铁片作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空的铁桶9中，结合附图3所示，该薄铁片的宽度为a，高度为b，且高度b至少为宽度a的两倍，可以保证薄铁片在提拉过程中的稳定性，薄铁片的厚度小于1mm，可忽略提拉试验中薄铁片的端头阻力；薄铁片放入空铁桶后，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶中，薄铁片完全埋于新拌混凝土8内，轻微振捣并保持液面水平，在此过程中，必须保证薄铁片垂直设置。
[0037] 步骤三：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v1匀速提升薄铁片，拉力传感器获得拉力值F1，结合附图4所示的薄铁片在提拉试验中的受力分析图，计算薄铁片的侧阻力Fc＝F1+Ff1-G1，G1为薄铁板的重量，Ff1为薄铁片的浮力，薄铁片的浮力用公式Ff1＝ρgV1计算，其中，ρ是新拌混凝土8的密度，V1为薄铁板的体积。薄铁片的侧阻力即为尺寸对应的主筋的侧阻力。
[0038] 步骤四：结合附图5所示，将直径为d，高度为L的钢筋作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空铁桶9中，其中，钢筋直径d＝2a/π，L＝b，故钢筋外圈的面积与步骤二、三中薄铁片的表面积相同，受到的侧阻力也相同，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶9中，钢筋完全埋于新拌混凝土内，钢筋的埋设深度与薄铁片的埋设深度相同，轻微振捣并保持液面水平，并保证钢筋垂直。
[0039] 步骤五：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v1匀速提升钢筋，拉力传感器获得拉力值F2，结合附图6所示的钢筋的受力分析图，计算钢筋的端头阻力Fd＝F2+Ff2-G2-Fc，G2为钢筋的重量，Ff2为钢筋的浮力，钢筋的浮力Ff2＝ρgV2，其中，ρ是混凝土的密度，V2为钢筋的体积，钢筋的侧阻力Fc的值与步骤三中计算得到的薄铁片的侧阻力相同。
[0040] 步骤六：将箍筋作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空的铁桶9中，结合附图7所示，箍筋的直径为d3，圈径为D3，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶中，箍筋完全埋于新拌混凝土内，轻微振捣并保持液面水平，保证箍筋水平设置。
[0041] 步骤七：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v1匀速提升箍筋，拉力传感器获得拉力值F3，结合附图8所示的箍筋的受力分析图，计算箍筋阻力Fg＝F3+Ff3-G3，Ff3为箍筋的浮力，箍筋的浮力用公式Ff3＝ρgV3计算，其中，ρ是新拌混凝土的密度，V3为箍筋的体积，G3为箍筋的重力。
[0042] 实施例二：
[0043] 本实施例涉及一种新拌混凝土与钢筋笼之间相互作用力的试验方法，包括以下步骤：
[0044] 步骤一：结合附图2所示，本发明涉及的提拉试验设备主要包括提升机构2、拉力传感器3、挂钩和铁桶9，所述的提升机构2为油缸，并配有速度控制器1，速度控制器1采用宁波安能静缓冲科技有限公司生产的型号为HR100的液压速度控制器，其作用在于控制提升机构2的提升速度；所述的拉力传感器3采用LSR-2型拉力传感器，拉力传感器3处依次连接有应变仪4、数据采集箱5和电脑6，应变仪4用来测量拉力传感器3的静、动态拉伸及压缩应变，数据采集箱5采用MATIAB数据采集工具箱，用于采集试验过程中的拉力数据，并将数据传输给电脑6，电脑6用于数据分析。试验前，首先采用拉绳从上到下连接提升机构2、拉力传感器3和挂钩，铁桶9放在挂钩的正下方，铁桶9的高为800mm，直径为450mm，用于盛放新拌的混凝土。
[0045] 步骤二：将薄铁片作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空的铁桶9中，结合附图3所示，该薄铁片的宽度为a，高度为b，且高度b至少为宽度a的两倍，可以保证薄铁片在提拉过程中的稳定性，薄铁片的厚度小于1mm，可忽略提拉试验中薄铁片的端头阻力；薄铁片放入空铁桶后，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶中，薄铁片完全埋于新拌混凝土8内，轻微振捣并保持液面水平，在此过程中，必须保证薄铁片垂直设置。
[0046] 步骤三：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v2匀速提升薄铁片，拉力传感器获得拉力值F1，结合附图4所示的薄铁片在提拉试验中的受力分析图，计算薄铁片的侧阻力Fc＝F1+Ff1-G1，G1为薄铁板的重量，Ff1为薄铁片的浮力，薄铁片的浮力用公式Ff1＝ρgV1计算，其中，ρ是新拌混凝土8的密度，V1为薄铁板的体积。薄铁片的侧阻力即为尺寸对应的主筋的侧阻力。
[0047] 步骤四：结合附图5所示，将直径为d，高度为L的钢筋作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空铁桶9中，其中，钢筋直径d＝2a/π，L＝b，故钢筋外圈的面积与步骤二、三中薄铁片的表面积相同，受到的侧阻力也相同，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶9中，钢筋完全埋于新拌混凝土内，钢筋的埋设深度与薄铁片的埋设深度相同，轻微振捣并保持液面水平，并保证钢筋垂直。
[0048] 步骤五：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v2匀速提升钢筋，拉力传感器获得拉力值F2，结合附图6所示的钢筋的受力分析图，计算钢筋的端头阻力Fd＝F2+Ff2-G2-Fc，G2为钢筋的重量，Ff2为钢筋的浮力，钢筋的浮力Ff2＝ρgV2，其中，ρ是混凝土的密度，V2为钢筋的体积，钢筋的侧阻力Fc的值与步骤三中计算得到的薄铁片的侧阻力相同。
[0049] 步骤六：将箍筋作为试件7安装到挂钩上，并垂直悬空吊入空的铁桶9中，结合附图7所示，箍筋的直径为d3，圈径为D3，将搅拌均匀的新拌混凝土8缓慢倒入铁桶中，箍筋完全埋于新拌混凝土内，轻微振捣并保持液面水平，保证箍筋水平设置。
[0050] 步骤七：连通电源，利用速度控制器1控制提升速度，以速度v2匀速提升箍筋，拉力传感器获得拉力值F3，结合附图8所示的箍筋的受力分析图，计算箍筋阻力Fg＝F3+Ff3-G3，Ff3为箍筋的浮力，箍筋的浮力用公式Ff3＝ρgV3计算，其中，ρ是新拌混凝土的密度，V3为箍筋的体积，G3为箍筋的重力。
[0051] 步骤八：根据上述实验以及实施例一中得到的主筋侧阻力、主筋端阻力和箍筋侧阻力的数值，可进一步拟合实际工程中钢筋笼主筋的侧阻力、端阻力和箍筋阻力的计算公式，为提高公式的准确性，可更换不同尺寸的薄铁片、钢筋和箍筋，每组试验中薄铁片和钢筋的尺寸相互对应，重复S2～S7，得到n组薄铁片侧阻力Fc、钢筋端头阻力Fd和箍筋阻力Fg数据，每组提拉试验的提拉速度均不等。
[0052] 步骤九：根据多组侧阻力Fc的数据，分析侧阻力的大小与薄铁片的侧面积、薄铁片侧粘力强度、薄铁片与混凝土的摩擦系数以及混凝土对薄铁片表面压力的合力有关，建立侧钢筋笼主筋侧阻力的计算模型Fc＝c·S1+μ·N1，S1为薄铁片的侧面积，N1为混凝土对薄铁片表面压力的合力，N1＝h1γS1，h1为薄钢板埋于混凝土的平均深度，γ为混凝土的容重，公式Fc＝c·S1+μ·N1中只有两个未知量，即只要两组数据就能求得侧粘力强度c和薄铁片与混凝土的摩擦系数μ，根据至少两组薄铁板提拉实验得到的钢筋笼主筋侧阻力值Fc，计算公式中薄铁片侧粘力强度c和薄铁片与混凝土的摩擦系数μ这两个未知量，通过最小二乘法计算得到侧粘力强度c为191.67N/m2，薄铁片与混凝土的摩擦系数μ为0.4735。
[0053] 步骤十：根据多组端头阻力Fd的数据，分析钢筋端头阻力的大小与钢筋的横截面面积以及钢筋截面受到的压强有关，建立钢筋端阻力的计算模型Fd＝k·S2·P2，S2是钢筋的横截面面积，P2是钢筋上部截面受到的压强，P2＝h2γ，h2为钢筋顶面的埋于混凝土的深度，γ为混凝土的容重，公式Fd＝k·S2·P2中只有一个未知量k，只需要一组数据即可计算出k的值，根据多组钢筋提拉实验得到的钢筋端头阻力值Fd，根据最小二乘法计算系数k为8.43。
[0054] 步骤十一：根据多组箍筋阻力Fg的数据，分析箍筋受到的阻力与箍筋表面的摩擦系数λ、箍筋的直径、箍筋的圈径、箍筋拉力达到峰值时的压强有关，建立箍筋阻力的计算模型Fg＝(1+λ)π·d3·D3·P3，d3为箍筋的直径，D3为箍筋的圈径，P3为箍筋拉力达到峰值时的压强，P3＝h3γ，h3为箍筋埋于混凝土的深度，γ为混凝土的容重。公式Fg＝(1+λ)π·d3·D3·P3中只有一个未知量λ，根据多组箍筋提拉实验得到的箍筋阻力值Fg，根据最小二乘法得到λ为0.538。
[0055] 根据上述试验方法和数据分析，可得到在钻孔灌注桩施工时，新拌混凝土与钢筋笼主筋的侧阻力的计算模型为：Fc＝c·S1+μ·N1，
[0056] c-侧粘力强度，191.67N/m2；
[0057] μ-薄铁片与相似混凝土的摩擦系数，0.4735；
[0058] S1-薄铁片的侧面积，即主筋外圈总面积，单位m2；
[0059] N1-混凝土对薄铁片表面压力的合力，即对主筋外圈表面的合力，N1＝h1γS1，h1为薄钢板埋于混凝土的平均深度，γ为混凝土的容重。
[0060] 根据上述试验方法和数据分析，可得到在钻孔灌注桩施工时，新拌混凝土与钢筋笼主筋的端阻力的计算模型为：Fd＝k·S2·P2，
[0061] k-系数，取8.43；
[0062] S2-钢筋的横截面面积，单位m2；
[0063] P2-钢筋上部截面受到的压强，单位Pa，P2＝h2γ，h2为钢筋顶面的埋于混凝土的深度，γ为混凝土的容重。
[0064] 根据上述试验方法和数据分析，可得到在钻孔灌注桩施工时，新拌混凝土与箍筋之间的阻力的计算模型为：Fg＝(1+λ)π·d3·D3·P3；
[0065] λ-箍筋表面的摩擦系数，0.538；
[0066] d3-箍筋的直径，单位mm；
[0067] D3-箍筋的圈径，单位mm；
[0068] P3-箍筋拉力达到峰值时的压强，单位Pa，P3＝h3γ，h3为箍筋埋于混凝土的深度，γ为混凝土的容重。
[0069] 根据以上三组计算模型，以及钢精笼中主筋的直径、数量、箍筋的直径、圈径、数量以及混凝土的容重，即可分析钢筋笼的受力情况，进而判断钢筋笼在灌注混凝土时是否会出现上浮的问题。
[0070] 以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
