[發明專利]基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法

在審

• 申請號: 201810788048.1
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109056852A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 吳有平;伏亮明;張靖;周軒漾
• 申請（專利權）人: 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D27/12
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;王娟

1.一種基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法，其特征在于，該方法主要實現過程為：采用修正劍橋模型計算樁間土的壓縮量，同時引入柔性樁應力應變特性曲線計算樁體壓縮量，推導出加固區樁身及樁周土能量方程表達式，建立柔性樁復合地基的系統總勢能表達式，基于最小勢能原理獲得樁土的荷載分擔比，進而計算得出加固區壓縮量，加固區壓縮量與下臥層壓縮量之和即為復合地基沉降。

2.根據權利要求1所述的基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

1)設在外荷載作用p下存在n_pro種可能外荷載p_p,k和p_s,k作用，p＝p_p,k+p_s,k；k＝1，2，3，…，n_pro；

2)將荷載按n_gra級加載，則第j級荷載時，樁頂外荷載為jp_p,k/n_gra，計算土體表面荷載為jp_s,k/n_gra；j＝1，2，3，…，n_gra；

3)將樁和樁間土劃分為n_str層，求得樁和樁間土層計算厚度l、樁微單元質量m_z和土體微單元質量m_s,z；

4)取第i層樁進行計算，第i層樁單元所受外荷載為jp_p,k/n_gra(σ₀)，將s_i代入側阻力計算公式τ_i＝c_ss_i，s_i＜s_u或τ_i＝τ_u，s_i≥s_u計算τ_i，對應的樁身應力按σ_i＝σ_i-1-τ_iπddz+ρ_pgA_gdz計算，i＝1，2，3，…，n_str；式中：s_b為樁端沉降，為第i層土體單元彈性應變增量，為第i層土體單元塑性應變增量，s_i為第i層樁單元與土體單元的相對位移，τ_u為第i層土體單元的極限摩阻力，s_u為第i層土體單元達到極限摩阻力τ_u時樁土相對位移最小值，c_s為第i層土體單元的摩阻力傳遞系數，σ_i＝σ_z表示第i層樁單元應力，也就是深度為z處的應力，ε_z為第i層樁單元應變；σ₀為樁表層受到的力，σ₀＝jp_p,k/n_gra；

5)根據和分別計算樁身變形能W和沉降勢能W_gp；式中：L為樁長，A_p為樁的截面面積，g為重力加速度；

6)第i層土體單元受外荷載為jp_s,k/n_gra(σ_s,0)，土體應力為σ_s,i＝σ_s,i-1+m_sg，計算p，q；根據修正劍橋模型屈服準則來判斷土體是否屈服，如果未屈服則按彈性體計算能量dE，否則按塑性體計算dE；式中：σ_s,i表示第i層土體單元應力；p為平均有效正應力，q為剪應力，σ_s,0為土體表面受到的力；

第j級荷載，樁間土勢能按計算；土體的總勢能為各級荷載作用下勢能增量的累計值；

7)對每一種外荷載p_p,k和p_s,k組合，即k從1開始直至n_pro時，重復步驟2)～6)進行勢能計算；

8)當總勢能Π_k＝W_u+W_gp-W_p-W_b+ΣdE+ΣW_gs-W_s為最小值，則p_p,k和p_s,k為樁土實際荷載值，對應的壓縮量即為加固區壓縮量；式中：W_p為樁頂荷載作功，W_b為樁端阻力載作功，W_s為土體表面荷載作功；

9)利用公式計算下臥層壓縮量s₂；

10)加固區壓縮量與下臥層壓縮量之和即為復合地基沉降。