一种桩基承载沉降正向设计方法与流程

本发明涉及桩基承载变形计算研究领域。特别是涉及一种桩基承载沉降正向设计方法。

背景技术：

1、桩基础是工程建设领域应用最为广泛的基础形式之一，随着工程建设标准的提高，加上建设场地地质的复杂，桩基础的埋深和桩径逐渐增大，其竖向承载力的评估理论相对单一，计算方法明显落后于工程建设。目前桩基检算主要分竖向承载力校核和沉降计算两个设计校核内容，竖向承载力通常采用桩基侧摩阻力+端阻力计算的方法，而沉降通常采用分层总和法进行计算，二者相互独立，而桩基设计实质上是校核极限荷载和工作荷载下桩头沉降是否满足建设要求，现有方法的弊端造成设计裕度较大，工程上亟需一种可以快速、合理的计算桩基荷载与沉降的关系从而校核承载、沉降的桩基设计方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本发明提供一种桩基承载沉降正向设计方法。

2、为此，本发明采用以下技术方案：

3、一种桩基承载沉降正向设计方法，包括以下步骤：

4、s1，获取数据：

5、根据桩基设计在勘察报告中提取桩基设计所需的桩基数据，所述桩基数据包括桩基桩长l和桩基半径r、桩基单位侧摩阻力、桩基单位端阻力qt、桩底处的压缩模量es、桩基的主筋数量n、桩基主筋的直径d和桩基的混凝土材质；使用埋深间距δh将所述桩基的桩长划分为i个桩节点，l＝(i-1)×δh；将i作为所述桩节点的编号，i∈[1,i]；对于每一个所述桩节点在所述桩基数据中提取其对应的桩基单位侧摩阻力fsi；

6、s2，计算极限承载力p：

7、

8、其中，a为所述桩基的横截面积；

9、s3，计算桩头沉降slm，包括以下步骤：

10、s31，根据每个桩身节点的荷载长度li计算所有的桩头荷载fti，得到桩头荷载数据集；

11、其中，t＝li/δh；所述荷载长度li为第i个桩身节点至桩基顶端的距离；

12、s32，在桩头荷载数据集中提取m个桩头荷载并记为ftm，再确定ftm对应的荷载长度lm，m为所述桩头荷载的编号；m∈[1,m]；

13、s33，计算桩基压缩模量ec，

14、

15、其中，e1为钢筋的弹性模量，a1为钢筋横截面积，e2为混凝土的压缩模量，a2为混凝土横截面积；

16、s34，使用s32确定的荷载长度lm计算桩头荷载产生的桩头沉降slm；

17、

18、s4，计算极限桩头荷载fp所造成极限桩头沉降sp：

19、

20、其中，fp＝p，α＝q/p，β为平均附加应力系数；ψs为桩底沉降修正系数，通过es确定，is为桩侧摩阻力的应力影响系数，ip为底端阻力的应力影响系数，所述is和ip通过桩基半径r与桩基桩长l的比值和桩基底处土的泊松比来确定；q为极限桩端阻力，q＝a·qt；

21、s5，完善桩基设计：

22、使用s3得到的桩头沉降slm和s4得到的极限桩头沉降sp绘制桩基的荷载-沉降曲线，通过桩基设计中的桩基工作荷载在曲线中确定桩基的工作荷载沉降并与设计规范中的沉降要求进行对比，满足则输出桩基设计，不满足则修改桩基设计直到满足沉降要求。

23、优选的是，s1中的δh＝0.1m。

24、优选的是，s32中的m≥2。

25、s4中的桩侧摩阻力的应力影响系数is通过下式确定：

26、

27、其中，n＝r/l，c＝(n2+1)0.5，b＝(n2+4)0.5，v为桩基底处土的泊松比。

28、s4中的底端阻力的应力影响系数ip通过下式确定：

29、

30、本发明的桩基承载沉降计算方法以桩基侧摩阻力逐层发挥为理论基础，综合承载力发挥和变形的协调关系，计算桩基荷载位移曲线评估承载沉降。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、1.本发明的方法以桩基侧摩阻力逐层发挥为基础，建立了桩基桩头处荷载与沉降的相关关系，直接计算了桩基设计所需的荷载-沉降曲线，克服了传统方法将承载力和沉降单独计算的局限；

32、2.本发明的方法简单易行、省时高效，所得的桩基荷载-沉降曲线可用于桩基工程的承载力控制和沉降控制，计算较准确，一定程度上解决了桩基设计裕度冗余的问题，可广泛应用于我国的桩基设计领域。

技术特征：

1.一种桩基承载沉降正向设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的桩基承载沉降正向设计方法，其特征在于：s1中的δh＝0.1m。

3.根据权利要求1所述的桩基承载沉降正向设计方法，其特征在于：s32中的m≥2。

4.根据权利要求1所述的桩基承载沉降正向设计方法，其特征在于：s4中的桩侧摩阻力的应力影响系数is通过下式确定：

5.根据权利要求4所述的桩基承载沉降正向设计方法，其特征在于：s4中的底端阻力的应力影响系数ip通过下式确定：

技术总结
本发明公开了一种桩基承载沉降正向设计方法，包括：S1、获取数据；S2、计算极限承载力P；S3、计算桩头沉降S<subgt;Lm</subgt;；S4、计算极限桩头荷载F<subgt;p</subgt;所造成极限桩头沉降S<subgt;P</subgt;；S5、完善桩基设计。本发明的桩基承载沉降计算方法以桩基侧摩阻力逐层发挥为理论基础，综合承载力发挥和变形的协调关系，计算桩基荷载位移曲线评估承载沉降，克服了传统方法将承载力和沉降单独计算的局限。该方法简单易行、省时高效，所得的桩基荷载‑沉降曲线可用于桩基工程的承载力控制和沉降控制，计算较准确，一定程度上解决了桩基设计裕度冗余的问题，可广泛应用于我国桩基设计领域。

技术研发人员：马鹏程,张利国,齐春雨,施威,蒋成强,马广,李鹏,李国和,袁宇,周维祥,黄大中
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30