[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

本發明公開了一種基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法，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，考慮樁側摩阻力與樁土相對位移滿足彈塑性關系建立方程進行沉降分析計算。在對模型進行適當簡化的基礎上，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。本發明將樁土和土體均假設為彈塑性體，而能量法在分析計算可變形固體的位移、變形和內力具有較好的結果，因而計算結果較其他方法與實測值更為接近。

技術領域

本發明涉及一種柔性樁復合地基沉降的計算方法，具體是一種通過建立樁體及樁間土的能量方程，基于最小勢能原理獲得樁土的荷載分擔值，求解柔性樁復合地基壓縮量的計算方法。

背景技術

工程中常用的復合地基沉降計算是將沉降分為加固區壓縮量和下臥層壓縮量兩部分進行計算。采用分層總和法來計算下臥層壓縮量，實踐表明計算值與實測值較為吻合。對于加固區的計算，不少學者提出不同計算方法以求獲得精確結果。目前計算方法對樁土的假設主要分為兩類，一類Chai等假設樁為彈性體、土體為理想彈塑性體，將土體分為彈性區與塑性區，另外一類是以李海芳等為代表的將樁土均假設為彈性體，包括《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)在內也是假設為彈性體。如規范(JGJ79-2012)規定：豎向承載攪拌樁復合地基的變形包括攪拌樁復合土層的平均壓縮變形s₁與下端未加固土層的壓縮變形s₂：

復合土層(加固區)平均壓縮s₁采用下列公式計算：

E_sp＝mE_p+(1-m)E_s

式中：P_z——攪拌樁復合土層頂面的附加壓力值(kPa)；P_zi——攪拌樁復合土層底面的附加壓力值(kPa)；E_sp——攪拌樁復合土層的壓縮模量(kPa)；E_p——攪拌樁的壓縮模量，可取(100～120)f_cu(kPa)。對樁較短或樁身強度較低者可取低值，反之可取高值；E_s——樁間土的壓縮模量(kPa)。

樁端以下未加固土層的壓縮變形s₂可按現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007)的有關規定進行計算。當加固土層為深厚淤泥、淤泥質土，且水泥土樁樁端進入相對較好土層的深度較淺時，s₂宜采用等代實體基礎，按單向壓縮分層總和法進行計算。

目前對沉降計算的研究存在的主要不足是將樁或土體假設為彈性體，顯然與實際情形有出入。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法，提高計算精確度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于能量法的柔性樁復合地基沉降計算方法，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。

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；