[发明专利]大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式的竖向承载力计算方法

说明书

本发明公开了一种大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式的竖向承载力的计算方法，在分析大量试验数据的基础上，结合经典太沙基承载力理论，分析筒内土体与筒基竖向承载特性的联系，基于筒内土体不完全联动的思想提出土体破坏率，对太沙基筒端承载力进行修正，得到了修正后的筒盖承载模式下的筒形基础的筒端单位(极限)承载力，旨在实现对筒基竖向承载力进行准确设计，对海上风电宽浅式筒基安全运行具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于建工技术领域，特别是涉及一种结合筒内土体破坏率的大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式的竖向承载力计算方法。

背景技术

大直径宽浅式筒型基础是一种新型的海上风电基础，因其具有较大的直径，并在基础边缘有一定深度的筒盖，使得该型基础的竖向承载模式既不同于无筒盖的圆形浅基础，也异于相同高径比的圆形墩式基础。而针对筒型基础的地基稳定性的模型试验研究较少，以大直径宽浅式筒型基础为主要研究对象地基稳定性模型试验并没有展开，尚无完整的试验数据。由于大直径宽浅式筒型基础在整体上属于浅基础，而在其周围的筒盖处又兼有深基础的承载特点，因此其竖向荷载的承载模式尚不清楚，针对其竖向承载力的验算也缺乏相应的理论方法。同时没有相关工程技术资料可以参考，因此急需一种较为准确的计算大直径宽浅式筒型基础竖向承载力的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式的竖向承载力的计算方法，在分析大量试验数据的基础上，结合经典太沙基承载力理论，分析筒内土体与筒基竖向承载特性的联系，基于筒内土体不完全联动的思想提出土体破坏率，对太沙基筒端承载力进行修正，得到了修正后的筒盖承载模式下的筒形基础的筒端单位(极限)承载力，旨在实现对筒基竖向承载力进行准确设计，对海上风电宽浅式筒基安全运行具有十分重要的意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式下的筒形基础的筒端单位(极限)承载力计算方法：

通过缩尺模型试验得到太沙基承载模式下筒形基础的分区，由此得到该高径比下筒形基础的土体破坏率η，结合土体破坏率η，以联动区底面作为基础筒盖面，对太沙基的圆形墩式深基础基底极限承载力计算公式进行修正，修正后的筒盖承载模式下的筒形基础的筒端单位承载力为

q_u＝1.3cN_c+γ₁(H-ηD/2)N_γ+0.6γRN_γ

一种大直径宽浅式筒型基础筒盖承载模式的竖向承载力设计(或者校核)方法如下：

1，首先得到筒型基础底部的极限承载力设计值为：

式中：q_u为筒盖承载模式下的筒形基础的筒端单位承载力，Q_s为筒型基础的筒壁侧摩擦力，A_b为筒底圆形面积，K为安全系数，建议取为3；

2，验证筒型基础在受轴心竖向荷载作用时，基底压力p符合下式：

式中:F为竖向荷载，A_b为筒底圆形面积。

3，验证筒型基础在受偏心荷载作用时，基地压应力重分布后最大压应力符合下式：

式中:M为弯矩荷载，w圆形截面抵抗矩。

在上述技术方案中，筒壁侧摩擦力Q_s＝f_sA_s，其中A_s——筒的侧表面积，f_s——筒壁单位面积土体阻力；

当在粘性土层时，筒壁单位面积土体阻力按下式计算：