[发明专利]一种桩基变刚度调平方法、设备、介质

说明书

本发明涉及一种桩基变刚度调平方法、设备、介质，所述方法包括如下步骤：步骤S1，获取建模数据，建模数据包括调平前的桩基信息、计算控制参数以及地质信息；步骤S2，根据桩基信息和地质信息，采用壳单元模拟底板，采用弹簧单元模拟桩基，建立桩基、基础与上部结构共同作用的计算模型，根据建模数据，通过计算模型获取桩顶竖向位移及反力并计算桩顶沉降；步骤S3，根据桩顶沉降及预期沉降要求，迭代分析确定核心筒部分的合理桩长以及外框部分的合理桩长，得到调平后的桩基信息。与现有技术相比，本发明能够准确考虑桩基、基础与上部结构之间内力传递与变形协调关系，改善了传统设计方法中上部结构模型与基础计算模型相互脱离的不足。

技术领域

本发明涉及桩基基础设计技术领域，尤其是涉及一种桩基变刚度调平方法、设备、介质。

背景技术

目前大部分高度400米及以上的超高层项目均采用设置地下室翼墙的方案进行基础及地下室结构设计。地下室翼墙可以把核心筒竖向荷载向外框传递，从而有效控制底板差异沉降。但设置地下室翼墙会带来很多问题，1)翼墙对建筑使用功能带来很大影响；2)翼墙自身刚度大，受力大，需要较大截面尺寸并配置大量钢筋；3)翼墙上由于建筑功能需要而无法避免的开洞位置，其连梁承载力常难以满足承载力要求；4)翼墙对地下室施工工期影响较大。

超高层建筑沉降与差异沉降控制是地基及基础设计的重点及难点。地下室翼墙主要作用为调节核心筒与外框柱之间差异沉降。桩基规范推荐的桩基变刚度调平方法是基于差异沉降控制的桩基设计新技术，同样也可以有效减少底板差异沉降。目前大型基础设计程序中上部结构模型与基础计算模型均为相互独立，虽然基础计算过程中可考虑上部刚度凝聚，但是上部结构传递给基础的反力不会随基础变形而发生改变，反过来，基础变形对上部结构造成的内力变化也同样无法考虑，造成分析结果与实际情况有所差异。

中国专利申请号CN201010263120.2公开了一种主动式变刚度调平桩及其施工方法，所述灌注桩在钢筋混凝土桩体的基础上，设置调平段，调平段位于钢筋混凝土桩身上部，包括调平钢筋笼、调平筒、排气管、浇筑管和后浇混凝土，调平筒套在钢筋混凝土桩身上部，由筒壁和隔板组成，调平钢筋笼位于调平筒筒顶，与基础现浇为一体，其内置排气管和浇筑管，调平纵筋和浇筑管伸入调平筒内与桩的纵向钢筋搭接，并与调平筒、上部桩身钢筋笼和后浇混凝土现浇为一体。本发明解决了由于上部结构自重作用下桩体的不均匀沉降导致桩群顶面不在一个水平位置的问题，适用于灌注桩桩体施工。但是，该专利没有综合考虑桩基、基础与上部结构共同作用，上部结构模型与基础计算模型相互脱离。

综上，当前的桩基调平方法存在如下缺点：

(1)缺少一种考虑桩基、基础与上部结构共同作用的变刚度调平方法，从桩基、基础与上部结构之间内力传递与变形协调关系进行桩基调平设计。

(2)传统设计方法中上部结构模型与基础计算模型相互脱离。

(3)现有桩基调平设计方法需人工反复试算，计算时间长。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够适用于多种建筑场景，同时考虑桩基、基础与上部结构共同作用的桩基变刚度调平方法、设备、介质。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种桩基变刚度调平方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取建模数据，所述建模数据包括调平前的桩基信息、计算控制参数以及地质信息；

步骤S2，根据所述桩基信息和所述地质信息，采用壳单元模拟底板，采用弹簧单元模拟桩基，建立桩基、基础与上部结构共同作用的计算模型，根据所述建模数据，通过所述计算模型获取桩顶竖向位移及反力并计算桩顶沉降；

步骤S3，根据所述桩顶沉降及预期沉降要求，迭代分析确定核心筒部分的合理桩长以及外框部分的合理桩长，得到调平后的桩基信息。