[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(hào): CN111460547A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開了一種考慮加筋效應(yīng)的擴(kuò)底抗拔群樁的變形分析方法，該分析方法包括如下步驟：基于彈性力學(xué)理論、樁基荷載傳遞原理及薄壁同心圓筒剪切變形模型，推導(dǎo)了擴(kuò)底抗拔群樁考慮加筋效應(yīng)的變形非線性解析解表達(dá)式，并給出了具體的計(jì)算步驟。通過本發(fā)明解析解計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)及有限元模擬結(jié)果的套圖對比，證明了本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性和有效性。計(jì)算結(jié)果顯示，土體性能、樁端擴(kuò)徑體以及樁長對加筋效應(yīng)擴(kuò)底抗拔群樁變形的影響顯著。隨著土體彈性模量的增加，樁端擴(kuò)徑體的增大以及樁長的增加，群樁的上拔位移減小速率增大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種擴(kuò)底抗拔群樁的變形分析方法。

背景技術(shù)

目前，關(guān)于擴(kuò)底抗拔樁的相關(guān)學(xué)術(shù)研究，國內(nèi)外的學(xué)術(shù)成果主要體現(xiàn)在擴(kuò)底抗拔樁的抗拔承載特性方面，關(guān)于變形機(jī)理的研究卻較為落后。在工程實(shí)踐應(yīng)用中，擴(kuò)底抗拔樁的設(shè)計(jì)計(jì)算理論仍不完善，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往采用借鑒抗壓樁設(shè)計(jì)的思路，通過將抗壓樁的極限側(cè)摩阻力乘以抗拔樁的折減系數(shù)，來得到抗拔樁的極限側(cè)摩阻力取值，進(jìn)而計(jì)算得到抗拔樁的抗拔承載力計(jì)算公式。因此，對擴(kuò)底抗拔樁的承載性狀和變形機(jī)理的研究已成為土木工程中急需要解決的熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種考慮加筋效應(yīng)的擴(kuò)底抗拔群樁的變形分析方法，相較于等截面抗拔樁，擴(kuò)底抗拔樁在樁土相互作用和荷載傳遞機(jī)理方面都有著很大的差異，不但等截面樁段受到樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響，而且樁土相互作用的復(fù)雜性會(huì)對兩者的變形特性產(chǎn)生一定的影響。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

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

(1)將單個(gè)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：