[发明专利]一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法

权利要求书

1.一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，

所述方法步骤如下：

(1)确定盾构隧道、桩基及土体的物理力学参数；

(2)确定由于盾构隧道开挖引起桩基轴线处的土体位移；

(3)基于Winkler地基模型，将盾构隧道开挖引起的土体位移转化为荷载施加到桩基上，建立桩基的受力平衡方程；

(4)在不考虑桩基底端反力作用时，求解集中荷载引起的桩基轴力；

(5)求解桩基底部反力，进而推导出盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，所述桩基轴力计算公式如下：

式中，z为桩基上的深度坐标；L为桩基入土深度；k为桩侧土的弹簧刚度；U(ξ)为桩基任意点ξ上因盾构隧道开挖引起的土体位移；

式中，E_p为桩基弹性模量，A_p为桩基横截面面积；P_b为盾构隧道开挖的影响下，桩基底端的实际反力；ξ为桩基上任意一点。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，所述盾构隧道开挖引起桩基轴线处的土体位移如下：

式中，R为隧道半径；x₀为桩基轴到隧道中心线的水平距离；z为距地表的垂直距离；ε₀为盾构隧道开挖造成的地层损失比；H为隧道轴线埋深。

4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，所述桩基的受力平衡方程如下：

式中，W(z)为桩基的位移函数；E_p为桩基弹性模量；A_p为桩基横截面面积；P(z)为桩基受到的竖向外荷载；k为桩侧土的弹簧刚度，

式中：G_s为土体剪切模量；r₀为桩基半径；r_m为桩基的有效影响半径；r_m＝2.5L(1-v)，L为桩基入土深度；v为土体泊松比。

5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，所述在不考虑桩基底端反力作用时，求解集中荷载引起的桩基轴力dN^*(z)如下：

式中，dW^*(z)为桩基轴线任意点ξ受集中力dp引起的桩基竖向位移。

6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道开挖引起的邻近桩基轴力计算方法，其特征在于，所述物理力学参数包括：

(1)盾构隧道参数：轴线埋深H，半径R，地层损失率ε₀；

(2)桩基参数：半径r₀，入土深度L，底端到基岩的距离h_b，桩基弹性模量E_p，桩基轴线到隧道中心线的水平距离x₀；

(3)土体参数：弹性模量E_s，土体泊松比v，剪切模量G_s。