[发明专利]一种适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算方法、装置、设备以及介质

权利要求书

1.一种适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算方法，其特征在于：所述适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算方法包括如下步骤：

S1、计算土体泊松效应引起的有效应力的变化：

其中，Δτ为土体泊松效应引起的有效应力的变化；G是钢管桩周围土体的剪切模量；ν_p是钢管桩的泊松比；ε_p是钢管桩的轴向应变；E_p和A_p分别是钢管桩的杨氏模量和截面面积；δ钢管桩与土接触界面的摩擦角；P为钢管桩受到的竖向荷载；

S2、考虑力的平衡，垂直方向的作用力由钢管桩的端部承载力q和侧摩擦力(τ₀+Δτ)共同承担：

其中，P为钢管桩受到的竖向荷载；Δq为端部承载力的变化值；τ₀为初始侧摩擦力；d是钢管桩的直径，z是垂直方向的坐标；L是钢管桩嵌入长度；

S3、结合步骤S1和S2，并进行微分运算，得到如下公式：

假设土体的剪切模量和初始的侧摩擦力沿钢管桩深度方向呈指数分布，则土体的剪切模量和初始的侧摩擦力可以分别表示为和G＝mz^α和τ₀＝tz^α，其中，0α≤1，t和m是系数，公式(3)可以求解，其通解为：

其中，η＝ν_ptanδ(G_avg/E_p)(L/d)，G_avg为沿钢管桩嵌入深度范围内土体的平均剪切模量；

S4、对公式(4)进行积分运算，可以得到钢管桩承载力的变化ΔQ为：

其中，Q₀初始状态下钢管桩的承载力；

钢管桩在抗拔和抗压情况下的承载力比值可以表示为：

其中，Q_t为钢管桩在抗拔情况下的承载力；Q_c为钢管桩在抗压情况下的承载力；

S5、对公式(5)中的指数项进行展开，并利用布辛尼斯克解可以得到，钢管桩在抗拔和抗压情况下的承载力比值为：

其中，O为误差函数。

2.一种适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算装置，其特征在于：所述适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算装置包括：

有效应力变化计算单元，所述有效应力变化计算单元用于计算土体泊松效应引起的有效应力的变化；

垂直方向作用力计算单元，所述垂直方向作用力计算单元用于计算作用在钢管桩上垂直方向作用力；

微分运算单元，所述微分运算单元结合有效应力变化计算单元和垂直方向作用力计算单元的结果，进行微分运算；

积分运算单元，所述积分运算单元用于对微分运算单元进行积分运算，以得到钢管桩承载力的变化；

指数展开单元，所述指数展开单元用于对积分运算单元的结果中的指数项进行展开，并利用布辛尼斯克解可以得到钢管桩在抗拔和抗压情况下的承载力比值。

3.一种电子设备，包括：

存储器，以及

处理器，

其特征在于：所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行计算机程序以执行权利要求1所述的适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算方法。

4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的适用于大型钢管桩基础的抗拔/抗压承载力比值计算方法。