[發(fā)明專利]考慮加筋效應(yīng)的擴(kuò)底抗拔群樁的變形分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010189565.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111460547A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚文娟;顧毛亮;徐賜敏;程澤坤;肖路
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種考慮加筋效應(yīng)的擴(kuò)底抗拔群樁的變形分析方法，其特征在于：所述分析方法包括如下步驟：

(1)將單個抗拔樁周圍土體的變形理想化為薄壁同心圓柱體剪切變形，擴(kuò)底抗拔樁樁體簡化為放置在圓柱體中心軸線上的彈性體；

距柱體中心軸線距離為r的單元剪應(yīng)變?yōu)椋?/p>

U(r,z)為土體埋深為z的樁周土豎向變形；

等截面抗拔單樁沿樁身剪應(yīng)力τ為變化的數(shù)值；該剪應(yīng)力τ與徑向距離r、深度z相關(guān)，根據(jù)剪切胡克定律得：

G_s為土的剪切變形模量；

根據(jù)樁土作用的平衡條件得：

τ₀(r₀,z)＝τ(r,z)|r＝r_o，r₀為抗拔樁的半徑；

整理得：

在均質(zhì)土中，上式變形如下：

研究結(jié)果表明，r_m表達(dá)式為：

r_m＝λ₁λ₂(1-v_s)l；

λ₁＝2.5，λ₂＝2.0，v_s為樁周土體的泊松比，l為樁長；令r＝r₀，將上式簡化為：

U(z)＝U(r,z)|r＝r_o，τ₀(z)＝τ(r,z)|r＝r_o；ξ＝ln(r_m/r₀)；

在深度z處，抗拔樁樁身豎向變形與上拔力的關(guān)系為：

E_p為樁體的彈性模量；

根據(jù)樁土剪應(yīng)力平衡，得：

U₀為半徑為r₀的周長；

由以上兩式可得：

得到如下控制微分方程：

λ＝E_p/G_s；

(2)擴(kuò)底抗拔樁的工作性狀和變形比等截面抗拔單樁更要復(fù)雜，擴(kuò)底抗拔樁擴(kuò)徑體的存在使得擴(kuò)徑體與周圍土體之間的側(cè)摩阻力得到了充分的發(fā)揮；假定抗拔樁樁體和樁周土體均為彈性材料；

將抗拔樁拆分為許多的彈性單元來進(jìn)行分析，選取任一單元，得：

dP(z)＝U₀k_sU(z)dz；

U₀為抗拔樁橫截面周長；k_s為樁土彈簧剛度；

抗拔樁的內(nèi)力和位移在土體埋深為z處的表達(dá)式為：

對上式微分后得：

聯(lián)合以上兩式可得：

U₀＝2πr₀；

通過分析以上兩式可知，看到基于彈性理論的兩種解析解的原理是截然不同的，但是解的本質(zhì)是相同的；為了通過兩種求解方法對樁基變形特性進(jìn)行研究，有必要假設(shè)等式如下：

在抗拔群樁基礎(chǔ)中，構(gòu)建擴(kuò)底抗拔群樁加筋效應(yīng)分析模型，選取任意i樁，其豎向位移情形如下：

a)當(dāng)i樁樁頂施加豎向荷載P_i，并無j樁時，i樁在豎向荷載P_i作用下產(chǎn)生的主動豎向位移為U_ii；

b)在i樁無荷載狀態(tài)，j樁樁頂作用豎向荷載P_j施加下，j樁在豎向荷載P_j影響下產(chǎn)生的主動豎向位移U_jj將使i樁產(chǎn)生被動豎向位移U_ij，U_jj計算方法與U_ii類推；

c)在i樁樁頂施加豎向荷載P_i，且j樁樁頂不施加荷載時，由于j樁對i樁所產(chǎn)生的加筋效應(yīng)，j樁對i樁的主動豎向位移U_ii形成反向豎向位移U_ij1，則i樁的實際豎向位移為U′_ii；同時，由于i樁對j樁所產(chǎn)生的加筋效應(yīng)，i樁對j樁的被動豎向位移U_ji形成反向豎向位移U'_ji1，將使j樁的最終被動豎向位移值為U'_ji；

d)在第b)種狀態(tài)下，由于i樁對j樁所產(chǎn)生的加筋效應(yīng)，i樁將對j樁的主動豎向位移U_jj產(chǎn)生反向豎向位移U_ji，則j樁的最終豎向位移為U'_jj；同時由于j樁對i樁所產(chǎn)生的加筋效應(yīng)，j樁對i樁的被動豎向位移U_ij產(chǎn)生反向豎向位移U′_ij1，將使i樁的最終被動豎向位移為U′_ij。