[发明专利]一种基于虚拟柱状结构等效变形模型的复合地层桩基位移预测方法

权利要求书

1.一种基于虚拟柱状结构等效变形模型的复合地层桩基位移预测方法，其特征在于：采用桩基的桩体变形及桩底位移叠加模式进行桩基位移预测，具体包括以下步骤：建立层状异性底层桩基承载力模型；对所述桩基的轴力进行计算；对所述桩基的中性面计算；根据所述中性面的位置判断所述桩基的承载模式，并根据所述桩基的承载模式的判断选择对应的分析计算路径；所述桩基的桩侧、桩底承载力计算；建立虚拟柱状结构位移等效模型及相应计算方程；计算所述桩基的位移；

所述桩基的承载模式包括桩基摩擦承载以及桩侧摩擦承载结合桩端承载，且分别对应两种承载模式的沉降位移划分为桩基变形位移或桩底位移加桩基变形位移；

两种所述承载模式所对应的沉降位移通过下式计算：

式中，U(z)为所述桩基的沉降位移、U_z(z)为所述桩基的桩体的变形位移、U_d为所述桩底相对于下部土体的位移即桩底位移、Z⁰为所述桩基的中性面位置、H为所述桩基的桩长；

所述桩基的中性面位置通过下式计算：

式中，Z⁰为所述桩基的中性面位置、L为所述桩基的断面周长、C为所述桩基所受土体的粘结力、μ为泊松比、γ为容重、ψ为内摩擦角、P为所述桩基的桩顶所受的上部结构的荷载；

当所述桩基为桩侧摩擦承载结合桩端承载的承载模式时，所述虚拟柱状结构位移等效模型为所述桩基的桩底竖向位移等效弹性模型，通过模型的受力和变形等效，获得所述桩基下方的虚拟柱状结构的弹性系数，并根据所述虚拟柱状结构的模型等效弹性系数计算所述桩基的桩底位移；

所述桩基的桩底位移通过下式计算：

式中，U_d为所述桩底相对于下部土体的位移即桩底位移、N_H为所述桩基的桩底轴力、k_s为所述虚拟柱状结构的弹性系数、S_d为基底深度、E为桩底下部土体平均弹性模量、A为桩α的截面积、α_d和ξ_d为中间变量系数；

所述模型等效弹性系数通过下式计算：

式中，k_s为所述虚拟柱状结构的弹性系数、N_H为所述桩基的桩底轴力、S_d为基底深度、E为桩底下部土体平均弹性模量、A为桩的截面积、α_d和ξ_d为中间变量系数。