[发明专利]潜孔冲击水泥土复合预制桩尺寸优化组合方法及其应用

权利要求书

1.一种不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩尺寸优化组合方法，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：对潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基模型建立及模型可靠性评估；

步骤2：建立不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基承载作用机理；

步骤3：设置不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩有效桩长；

步骤4：设置竖向抗压强度控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力Q_cu表达式：①根据混凝土抗压试验确定混凝土芯桩的竖向抗压强度f_cu；②计算混凝土芯桩的截面积A_C；③A_C与f_cu相乘，得到竖向抗压强度控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式；

步骤5：设置不同地层条件下土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力Q_su表达式；该步骤5设置不同地层条件下土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力Q_su达式具体内容如下：①沿潜孔冲击水泥 土复合预制桩深度方向将土体从上到下分为N层，L_i为各土层的厚度，i为土层编号，其中1～m为混凝土芯桩插入范围之内的土层编号0～L_C深度范围，m～N为混凝土芯桩底端至有效桩长底端范围内的土层编号L_C～L’深度范围，其中L_C为混凝土芯桩长度、L’为有效桩长；②得到0～L_C深度范围内，以桩土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式；③得到L_C～L’深度范围内，以桩土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式；④将②、③得到的承载力表达式相加，得到桩土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式；

步骤6：当Q_cu＝Q_su时，设置潜孔冲击水泥土复合预制桩混凝土芯桩长度和截面积关系：根据竖向抗压强度控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式与桩土极限侧摩阻力控制的潜孔冲击水泥土复合预制桩极限承载力表达式相等时，即可求出混凝土芯桩长度和截面积的关系；

步骤7：判断混凝土芯桩尺寸是否满足验算要求，满足则进入步骤8，否则返回步骤6；

步骤8：完成不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩尺寸优化结构。

2.根据权利要求1所述的不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩尺寸优化组合方法，其特征为：所述潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基模型建立具体内容如下：①对模型进行简化假设；②采用“生死单元法”模拟潜孔冲击水泥土复合预制桩施工过程；③设置接触与相互作用；④设置边界条件及荷载施加；⑤进行有限元模型网格划分，最后得到潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基数值仿真有限元分析模型。

3.根据权利要求1所述的不同地层条件下潜孔冲击水泥土复合预制桩尺寸优化组合方法，其特征为：所述潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基模型可靠性评估具体内容如下：为保证已建立的有限元模型计算结果的精度与准确性，将有限元模型与潜孔冲击水泥土复合预制桩复合地基承载力现场试验进行对比分析验证：①针对现场试验参数建立反应真实试验情况的有限元模型；②记录现场试验测得的不同荷载作用下，桩表面沉降量；③通过有限元模型计算与现场试验相对应的荷载作用下，桩表面沉降量；④将有限元模型计算结果绘制为荷载～沉降(p～s)曲线与现场试验实测数据进行对比，确定模型的可靠性并进行误差分析。