[发明专利]一种桥桩钢套管施工附加力的计算方法

权利要求书

1.一种桥桩钢套管施工附加力的计算方法，其特征在于，包括：

建立钢套管施工的计算模型；

根据所述计算模型，计算桩端压力；

根据所述计算模型，计算桩侧径向压力；

根据所述计算模型，计算桩侧垂向摩阻力；

根据所述桩端压力，引入土塞高度折减系数，计算修正的桩端压力；

根据所述桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力，引入四区段修正，计算修正的桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力；

所述引入土塞高度折减系数，计算修正的桩端压力，包括：

计算土塞高度折减系数；

简化钢套管分节施工的过程，假设每一节套管施工时的土塞高度为一定值，且与套管的分节施工高度有关，建立土塞高度与钢套管分节施工高度z_t之间的关系为：

(7)

根据所述土塞高度折减系数，计算修正的桩端压力；

根据土塞高度即可计算得到桩端压力计算公式中的土塞最底层土体的高度，进一步计算修正的桩端压力；

所述计算修正的桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力，包括：

计算四区段修正的各区段高度；

根据所述各区段高度，计算修正的桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力；

计算修正的桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力，包括：

计算四区段修正的各区段高度；

根据地层分布情况、挤土效应强弱影响与桩周摩阻力发挥程度，将软土地区钢套管施工的入土深度范围内分为上部真空压力段、中部压力折减段、下部土—岩软硬交替段和底部“挤土”压力段共四部分；

根据所述各区段高度，计算修正的桩侧径向压力和桩侧垂向摩阻力；

(8)

(9)

式中，为段中部挤土效应弱化区的软化系数，近似为桩—土界面残余摩阻力与极限摩阻力的比值；为段底部土塞区的挤土效应强化系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立钢套管施工的计算模型，包括：

以桥桩桩顶的圆周中心作为坐标原点建立坐标系，桥桩垂直于平面，沿着轴正向施工，得到钢套管施工的计算模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算桩端压力，包括：

计算钢套管内土塞螺旋向上滑动时的桩端压力；

计算钢套管内土塞竖直向上滑动时的桩端压力；

根据不同施工工艺选择所述桩端压力计算公式，计算桩端压力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算桩端压力，包括：

（1）计算钢套管内土塞螺旋向上滑动时的桩端压力；

当采用旋压钢套管的方式进入土体并在发生环向剪切破坏前，钢套管内土塞相对钢套管螺旋向上滑动，此时，桩端压力的计算公式为：

(1)

(2)

式中，为钢套管的壁厚(m)；为土体的弹性模量(MPa)；为桥桩直径与钢套管壁厚之和(m)，，为桥桩的直径(m)；为钢套管内壁与土塞的相对切向速度与竖向速度之比；为土塞的截面面积(m²)；为土体的泊松比；为土塞与钢套管内壁的粘聚力(kN/m²)，为土塞与钢套管内壁的摩擦角(°)，界面粘聚力和界面摩擦角应基于周围土体的粘聚力和内摩擦角进行适当折减，为折减系数；为钢套管内壁的周长(m)；为土体的重度(kN/m³)；为土塞最底层土体的高度(m)；为土塞最底层土体的顶部应力(kN/m²)；

（2）计算钢套管内土塞竖直向上滑动时的桩端压力；

当采用旋压钢套管的方式进入土体并在发生环向剪切破坏后或采用竖向静压钢套管的方式进入土体时，钢套管内土塞相对钢套管竖直向上滑动，此时，桩端压力的计算公式为：

(3)

(4)

（3）根据不同施工工艺选择所述桩端压力计算公式，计算桩端压力。