[发明专利]一种超长钻孔灌注桩承载力确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔灌注桩基础承载形状分析方法，更具体地涉及一种超长钻孔灌注桩承载力确定方法。

背景技术

现行《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中钻孔灌注桩桩侧土的侧摩阻力标准值仍然沿用《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85规范中的取值。这些取值是根据20世纪80年代以前的105根试桩数据确定的。从使用效果来看，结果比较偏于保守，若直接用于超长桩的设计计算可能存在安全隐患；且其在理论上存在下述问题：

(1)桩基的承载力组成问题：

由桩周摩阻力(ulτ_p)和桩端支承力(Aσ_R)两项，并同时取极限值的1/2作为容许值。而问题在于：桩周摩阻力和桩端支承力不会恰好都同时达到极限，通常是前者先由上而下逐步达到极限并产生较大变形；随着桩顶荷载增加，桩端承载力逐渐增大，但很难达到极限（较多的荷载试验表明一般均在弹性压缩范围）。两者互不同步，则取1/2极限值作为容许承载力，实际上这种受力状态是根本不存在的，是虚拟结构体系。

(2)桩基垂直承载力与桩－土体系的垂直变形关系问题：

规范中的垂直承载力计算与桩-土体系的垂直变形未建立相关关系；也未规定垂直变形的计算方法，这种做法在理论上是不完善的，不合理的，得出结果经常互不协调，或互相矛盾。

(3)桩侧摩阻力参数τ_p取值问题：

桩侧摩阻力参数τ_p是需要通过大量的试验资料才能分析归纳出来，现规范中的桩侧摩阻力参数τ_p是60～70年代通过105根试桩资料分析得出的，其参数是可信的。但大家所知道的当年的桩长、桩径及施工工艺水平，与当前的超长钻孔灌注桩很难用相同的桩侧摩阻力参数值。

因此，很多桩基的学者、专家提出：如能在进一步修改、完善参数的基础上提出一个按刚度协调原则计算桩基垂直承载力的方法应当是切实可行的。

长钻孔灌注桩承载性能研究课题就是这样一个在大家的期望中产生的。我们通过一定数量的现场荷载试验、室内模型试验、理论数值分析，经过数年的努力，引入了桩基桩土总刚度桩土剪切刚度等参数，摸索出一个按刚度协调原则计算桩基垂直承载力的方法，为将来规范的修订打下基础。

发明内容

本发明提供一种按刚度协调原则设计超长钻孔灌注桩的方法，解决现有超长钻孔灌注桩承载性状分析、参数取值计算方面存在的不足。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是包括如下步骤：

步骤101：确定桩土总刚度其中，n为桩土分层数；P₁为设计荷载极限，根据设计需要确定；S_总为桩顶沉降，根据设计需要确定；

步骤102：依据工程需要确定出各层桩土桩侧摩阻力标准值q_sik和桩底反力标准值q_pk；

步骤103：利用数学上传统的拟合方法确定各层桩土桩侧双曲线函数传递参数a_i、b_i，并确定各层桩土桩底双曲线函数传递参数a₀、b₀；

步骤104：利用长度测量装置确定桩径D；

步骤105：根据计算精度的要求确定桩身分段长度l_i，并保证每分段对应一层桩土；

步骤106：逐段计算出各桩身分段长度上的桩侧摩阻力τ_i，并确定桩侧摩阻力控制值σ_ki；

τ_i根据双曲线模型确定，Si是指第i分段桩身与桩侧土的相对位移；

σ_ki为设计参数，可根据规范或试验得到的侧摩阻力极限值确定，以保证各层桩土的桩侧摩阻力不超过规范或试验确定的控制值；

步骤107：利用公式判断桩底反力的控制值σ₀是否满足条件：