[發明專利]偏斜管樁承載力分析方法

在審

• 申請號: 201710652918.8
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107247857A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 陳榮保;丁江澍
• 申請（專利權）人: 佛山市禪城區建設工程質量安全檢測站
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E02D5/58
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

技術領域

本發明涉及工程建設領域，具體涉及偏斜管樁承載力分析方法。

背景技術

置于地基土中的預應力管樁屬于細長結構，若預應力管樁周圍地基土發生水平位移，將導致預應力管樁發生偏斜、撓曲甚至彎斷。為避免出現斜樁問題，需要確定預應力管樁的承載性狀，然而，如何確定預應力管樁的承載性狀是一直尚未解決的技術難題，特別是對于偏斜管樁，目前還沒有合理的方法來計算偏斜管樁的承載力。

發明內容

針對上述問題，本發明提供偏斜管樁承載力分析方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

提供了偏斜管樁承載力分析方法，包括以下步驟：

S1利用有限元分析將偏斜管樁沿長度方向劃分為N個長為L_i、直徑為d的偏斜管樁單元，其中N、L_i根據實際情況設定；

S2構建樁側荷載傳遞函數：

式中，表示第i個偏斜管樁單元的樁土之間的位移，i＝1,…,N，表示第i個偏斜管樁單元的側阻力，C_s為偏斜管樁所在地基土的彈性階段單位位移樁側摩阻力，f_u為偏斜管樁的樁側摩阻力極限值，S_μ為的偏斜管樁的樁側摩阻力達到極限時偏斜管樁與所在地基土之間的位移；

S3構建樁端荷載傳遞函數：

式中，S^b表示偏斜管樁的樁端位移，f(S^b)表示偏斜管樁的端阻力，E₀表示樁端處地基土的變形模量，ν表示樁端處地基土的泊松比，d為偏斜管樁的直徑，α為樁端彈簧折減系數，β為樁端持力層軟化系數，β對于樁端持力層為遇水易軟化的風化巖層取0.9，其他情況取1.0，η為設定的修正系數，η的取值范圍為[0.7,,0.9]，s′_μ為樁端土極限位移；

S4結合樁側荷載傳遞函數和樁端荷載傳遞函數建立偏斜管樁的力學模型，計算出各偏斜管樁單元結點的內力、位移和偏斜管樁的側阻力、端阻力，進而得到偏斜管樁的承載力分析結果。

優選地，S_μ的取值范圍根據地基土的類型進行設定，具體為：

地基土為填土時設定為7～10mm，地基土為淤泥質粘土時設定為7～12mm，地基土為粘性土時設定為6～10mm，地基土為粉土時設定為6～10mm，地基土為砂土時設定為5～9mm，地基土為風化巖土時設定為3～7mm。

優選地，s′_μ的取值范圍根據地基土的類型進行設定，具體為：

地基土為一般粘土時s′_μ取值為0.25d，地基土為硬塑粘土時s′_μ取值為0.1d，地基土為砂土時s′_μ取值為0.08～0.1d，地基土為風化巖土時s′_μ取值為0.05～0.08d，其中，d為偏斜管樁的直徑。

進一步地，所述偏斜管樁承載力分析方法還包括以下步驟：

S5對偏斜管樁的參數α、s′_μ、f_u、S_μ進行調整，確定最終的樁側荷載傳遞函數、樁端荷載傳遞函數，進而根據步驟S4計算偏斜管樁的承載力。

優選地，對偏斜管樁的參數α、s′_μ、f_u、S_μ進行調整，具體為：

(1)選擇有代表性的土層預設偏斜管樁，并在偏斜管樁埋設滑動測微計；

(2)運用滑動測微計測試偏斜管樁在各級荷載下摩阻力和端阻力分布規律和分配比例，各土層摩阻力發揮狀態、樁端沉降和樁身總壓縮變形量，并將測試結果與所述偏斜管樁的承載力分析結果進行對比，根據對比結果，調整偏斜管樁的參數α、s′_μ、f_u、S_μ。

本發明的有益效果為：

(1)實現了偏斜管樁的承載力分析，解決了傳統理論上無法用理論分析偏斜管樁承載力的難題；

(2)基于荷載傳遞法的基礎上，定義了樁側荷載傳遞函數和樁端荷載傳遞函數，通過結合樁側荷載傳遞函數和樁端荷載傳遞函數建立偏斜管樁的力學模型，不需要進行現場測量便能計算出各偏斜管樁單元結點的內力、位移和偏斜管樁的側阻力、端阻力，簡化了工程，提高了偏斜管樁的承載力分析效率；

(3)能夠適應各種復雜的邊界條件；

(4)易于處理非均質材料、各向異性材料；