[發明專利]一種適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算方法、裝置、設備以及介質

在審

• 申請號: 202210045779.3
• 申請日: 2022-01-16
• 公開（公告）號: CN114519223A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 杜文博;徐學勇;饒猛;胡閃閃;劉磊;張琳;孫淼軍;易神州;王松平
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E02D5/28;E02D27/12;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖;劉曉春

1.一種適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算方法，其特征在于：所述適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算方法包括如下步驟：

S1、計算土體泊松效應引起的有效應力的變化：

其中，Δτ為土體泊松效應引起的有效應力的變化；G是鋼管樁周圍土體的剪切模量；ν_p是鋼管樁的泊松比；ε_p是鋼管樁的軸向應變；E_p和A_p分別是鋼管樁的楊氏模量和截面面積；δ鋼管樁與土接觸界面的摩擦角；P為鋼管樁受到的豎向荷載；

S2、考慮力的平衡，垂直方向的作用力由鋼管樁的端部承載力q和側摩擦力(τ₀+Δτ)共同承擔：

其中，P為鋼管樁受到的豎向荷載；Δq為端部承載力的變化值；τ₀為初始側摩擦力；d是鋼管樁的直徑，z是垂直方向的坐標；L是鋼管樁嵌入長度；

S3、結合步驟S1和S2，并進行微分運算，得到如下公式：

假設土體的剪切模量和初始的側摩擦力沿鋼管樁深度方向呈指數分布，則土體的剪切模量和初始的側摩擦力可以分別表示為和G＝mz^α和τ₀＝tz^α，其中，0α≤1，t和m是系數，公式(3)可以求解，其通解為：

其中，η＝ν_ptanδ(G_avg/E_p)(L/d)，G_avg為沿鋼管樁嵌入深度范圍內土體的平均剪切模量；

S4、對公式(4)進行積分運算，可以得到鋼管樁承載力的變化ΔQ為：

其中，Q₀初始狀態下鋼管樁的承載力；

鋼管樁在抗拔和抗壓情況下的承載力比值可以表示為：

其中，Q_t為鋼管樁在抗拔情況下的承載力；Q_c為鋼管樁在抗壓情況下的承載力；

S5、對公式(5)中的指數項進行展開，并利用布辛尼斯克解可以得到，鋼管樁在抗拔和抗壓情況下的承載力比值為：

其中，O為誤差函數。

2.一種適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算裝置，其特征在于：所述適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算裝置包括：

有效應力變化計算單元，所述有效應力變化計算單元用于計算土體泊松效應引起的有效應力的變化；

垂直方向作用力計算單元，所述垂直方向作用力計算單元用于計算作用在鋼管樁上垂直方向作用力；

微分運算單元，所述微分運算單元結合有效應力變化計算單元和垂直方向作用力計算單元的結果，進行微分運算；

積分運算單元，所述積分運算單元用于對微分運算單元進行積分運算，以得到鋼管樁承載力的變化；

指數展開單元，所述指數展開單元用于對積分運算單元的結果中的指數項進行展開，并利用布辛尼斯克解可以得到鋼管樁在抗拔和抗壓情況下的承載力比值。

3.一種電子設備，包括：

存儲器，以及

處理器，

其特征在于：所述存儲器上存儲有計算機程序，所述處理器被設置為運行計算機程序以執行權利要求1所述的適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算方法。

4.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1所述的適用于大型鋼管樁基礎的抗拔/抗壓承載力比值計算方法。