[發明專利]一種樁基水平承載力簡化計算方法

有效

• 申請號: 201410098226.X
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103870692B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 顧國榮;楊石飛;梁振寧
• 申請（專利權）人: 上海巖土工程勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司31214
• 代理人: 徐小蓉

技術領域

本發明涉及一種結構承載力的計算方法，具體涉及一種樁基水平承載力簡化計算方法。

背景技術

水平受荷樁的受力變形是一項十分復雜的研究，其需要考慮樁基與地基土的相互作用，目前對于水平受荷樁的計算方法大體可分為彈性理論法、數值法和地基反力法三類，各種方法均有各自的優勢和局限性。

彈性理論法將樁視作彈性地基梁，而樁周土體被認為是半彈性空間的彈性連續體，其基本理論依據是Mindlin的理論解，為半彈性空間內部一點作用荷載所引起的空間內任意點的位移。該方法假設樁周土體不因樁的存在而物理特性受到影響，將單樁沿著深度進行離散為一維單元，由土體的連續體特性基于Mindlin解得到土體變形，由梁的相關方程得到樁體變形，由變形協調條件和樁頂樁底邊界條件，得到相應的方程，采用有限差分法的數值手段進行求解，得到單樁的受力變形反應。該方法考慮了土體連續性特性，但沒有考慮土體的非線性，其求解過程中，對土體彈性體的彈性模量E選取較為敏感，相當于用相應荷載水平下的割線模量來代替土體非線性的物理特性。

數值法包括有限差分法，有限元法，積分方程法，邊界單元法在內的各種數值方法都屬于此類。在此類方法中，樁和土體都被離散為單元，基于有限元、積分變換、邊界元的數學手段進行求解。此類方法可以對樁土的相互接觸進行詳細分析，選取不同的土體模型，適應性比較廣。但有限元分析的結果精確程度與輸入的土體參數有很大關系，而土體參數大多是通過物理試驗測定得到的，這很大程度上制約了有限元分析結果的可靠性。

地基反力法實際上采用Winker地基模型，將樁視作為豎向彈性地基梁，樁周土體的作用簡化為沿著樁身分布的一系列互相獨立的彈簧。根據彈簧剛度與樁身變形的相關性，即土體抗力與樁身變形的關系，可分為極限地基反力法、彈性地基反力法和彈塑性地基反力法。地基反力法可以考慮土體抗力與樁身變形的關系，但其將土離散成一個個獨立的彈簧忽略土的連續性。

不管采用何種方法，只要選取的參數合適，各種方法對樁受力特性的計算結果都能較好地與實測值相符合。因此，各種方法是否優越就突出地體現在其參數選擇的難易程度和計算繁簡程度上。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種樁基水平承載力簡化計算方法，該簡化計算方法通過旁壓模量Em與靜力觸探比貫入阻力Ps的關系、旁壓模量Em與地基基床系數的比例系數m的關系，建立了旁壓模量Em代替地基基床系數的比例系數m的單樁水平承載力簡化計算方法。

本發明目的實現由以下技術方案完成：

一種樁基水平承載力簡化計算方法，涉及單樁，其特征在于所述計算方法至少包括如下步驟：

（1）獲取所述單樁樁頂以下2（d+1）深度范圍內的各土層的旁壓模量E_m值，其中所述d為所述單樁直徑，并確定各土層的土性，之后根據各土層的土性計算出各土層地基基床系數的比例系數m，計算公式如下：

對于砂性土層，計算公式為；

對于粘性土層，計算公式為；

（2）根據各土層的m值和厚度h，計算得到等效的E_m值，即等效旁壓模量；

（3）得到等效旁壓模量后，根據下式計算所述單樁的水平承載力特征值：

其中，為單樁水平承載力特征值；

為修正系數；

為等效旁壓模量；

為單樁樁身計算寬度；

EI為單樁樁身抗彎剛度；

為單樁樁頂水平位移系數；

為單樁樁頂允許水平位移。

所述旁壓模量E_m值通過旁壓試驗獲取。

所述旁壓模量E_m值通過獲取所述單樁側土層靜力觸探比貫入阻力P_s值后，再按土層性質分層統計獲?。?/p>

土層為褐黃色粘性土時，E_m=6.78P_s-2.58，P_s值適用范圍為0.75～1.5MPa；

土層為灰色粉性土、粉砂時，E_m=1.30P_s+3.50，P_s值適用范圍為1.5～5.0MPa；