[发明专利]一种输电线路短桩基础上拔承载力设计方法

说明书

本发明涉及一种输电线路施工工程中浅埋短桩基础抗拔承载力的设计技术，一种输电线路短桩基础上拔承载力设计方法，根据土力学及土抗剪强度指标原理建立桩侧摩阻力，其沿着桩埋深成线性变化，根据土的抗剪强度指标标准值计算桩周摩阻力标准值，引入土的特征重度，从而建立基于概率理论的短桩基础上拔承载力设计模型，最后根据不同地质条件下土的抗剪强度指标进行分类，绘制不同桩径及桩长的条件下短桩的抗拔承载力曲线，获得短桩基础设计参数。本发明的优点在于：根据实际桩基受力机理，避免采用一个恒定的摩阻力引起计算误差，有效降低设计误差、提高精确度，并大大提高工作效率。

技术领域

本发明涉及一种输电线路施工过程中浅埋短桩基础抗拔承载力的设计技术，一种输电线路短桩基础上拔承载力设计方法，其适用于通过对桩埋深小于5倍桩径的短桩上拔承载力分析设计短桩基础。

背景技术

短桩是指桩埋深小于5倍桩径的桩基。架空输电线路上人工挖孔桩基础受到人力的限制，一般情况下埋深较浅，特别是对于覆盖层较薄的丘陵及山地地区；而考虑输电线路上桩基础的重要性，短桩最重要的设计包括下压承载力和上拔承载力(或称“抗拔承载力”)的设计。目前，电力行业规范《架空输电线路基础设计技术规程》(DL/T5219-2014)中未出现关于短桩抗拔的设计说明，而特高压线路工程设计原则中提及：为保证桩侧摩阻力的发挥，桩长应大于5倍桩径，从而避免形成短桩的破坏机理。当前对于短桩基础的上拔承载力T_u设计是采用现行国家行业规范《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)推荐的方法：

其中：q_sik为桩侧极限摩阻力标准，与桩下压稳定取值相同；u_i为桩周长；λ_i为抗拔系数，0.5-0.8之间取值；G_p为桩身自重；K为安全系数，取2.0。

然而上述方法存在以下不足之处：

1)所述方法未考虑输电线路工程设计中桩埋深与桩径比值的影响，参照附图1，q_sik为仅与地质相关的极限摩阻力，实际上对于桩埋深小于5倍桩径的短桩，桩侧摩阻力沿埋深成线性变化，很难达到极限摩阻力，这将会引起短桩的上拔承载力计算误差，使设计只具经验性而无法符合输电线路工程中短桩的受力机理，导致设计误差大，精确度不足。

2)所述方法中的安全系数K与下压安全系数取值相同，且为定值2.0。当短桩受压时属于端承桩，桩侧摩阻力很难达到极限值，故在进行下压承载力设计时，桩端与桩侧的安全系数应分别取小于2和大于2的数值，规范为了设计方便统一取2.0可以符合要求。但是在进行上拔承载力设计时，由于无桩端承载力贡献，上述的安全系数K所取定值便有较大误差，也不符合实际桩基上拔受力机理。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种有效降低设计误差、提高精确度、符合实际桩基受力机理的输电线路短桩基础上拔承载力设计方法。

本发明所述技术目的是通过以下途径来实现的：

一种输电线路短桩基础上拔承载力设计方法，其要点在于，包括如下步骤：

1)短桩基础所在土体的抗剪强度τ_f为：τ_f＝σtanφ+c；其中σ即为桩土接触面的正应力，φ为土的内摩擦角，c为土的粘聚力，φ、c值称土的抗剪强度指标；

2)桩土接触面的正应力σ为竖向自重应力乘以侧压力系数：σ＝γhK₀；γ为土的重度，h为计算点至地表深度，K₀为静止土压力系数，K₀＝1-sinφ；

3)结合步骤1)和步骤2)可得τ_f＝γh(1-sinφ)tanφ+c；

4)对桩土抗剪强度τ_f沿着桩土界面积分即可得桩周上拔承载力：