[发明专利]一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法

说明书

本发明提供了一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，管桩沉桩过程中土塞受到向下的重力G、桩向下的摩擦力F和土塞底面土层向上的支持力N的共同作用，当土塞受力刚好达到平衡状态时，有G+F＝Nsubgt;m/subgt;，将重力G、摩擦力F以及地基承载力Nsubgt;m/subgt;的计算公式代入G+F＝Nsubgt;m/subgt;并化简，得土塞高度公式，从而不需要对土塞高度进行实测，成本较低，只需进行计算就能得到结果；且本发明可计算在任意均质土层中和任意沉桩深度下的管桩土塞高度；此外，本发明用到的参数都可从常规测量或者勘察报告中获得。

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法。

背景技术

开口管桩具有抗冲击、易打入、施工简单、竖向承载力强等优点，随着港口、码头等近海区域建设的蓬勃发展，开口管桩的应用愈加广泛，其承载机理与多种因素有关，比闭口桩复杂很多。

开口管桩在沉桩过程中，土体受到桩端的挤压，一部分土体进入管桩内部形成土塞，产生土塞效应，另一部分则被挤向桩周，产生径向(竖向)位移，对附近建(构)筑物产生影响。土塞效应和挤土效应是相互影响、相互作用的，土塞高度越高，挤土效应越弱，反之则挤土效应越强，对周边建(构)筑物的影响越大。

桩管内土塞高度的变化是反映土塞性状的重要指标，在分析管桩挤土效应时，要想计算管桩在沉桩时对周边土体应力场、位移场的影响，需事先知道其土塞高度。由此可见，土塞高度的计算是管桩挤土效应的理论分析研究的重要突破口。

目前为止，土塞高度的确定以实测法为主，成本高，主观误差大。

发明内容

本发明旨在提供一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，能够对管桩沉桩过程中的土塞高度进行精确确定，成本低，主观误差影响小。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，包括：

管桩沉桩过程中土塞受到向下的重力G、桩向下的摩擦力F和土塞底面土层向上的支持力N的共同作用；

其中重力G的计算方法如下，假设土塞呈圆柱形，高度为H，土塞和桩外土体土质一致，土重度为γ，管桩内径为R，则重力G的计算公式为

G＝πγHR²

其中摩擦力F的计算方法如下，假设管桩内壁摩阻力f(z)沿桩长呈三角形分布，所述管桩内壁摩阻力f(z)表示管桩内壁在深度z处径向单位面积所受的摩擦阻力，管桩内壁摩阻力f(z)与其上层土塞自重应力γz呈正比，土塞与管桩内壁的摩擦系数为μ，土的侧向压力系数为K，则摩擦力F的计算公式为

f(z)＝μγKz

其中支持力N的计算方法如下，当土塞刚好达到受力平衡状态时，支持力N等于地基承载力N_m，地基承载力N_m能够利用太沙基承载力计算理论求得，将土塞简化为圆形基础，根据太沙基的建议，在除软黏土和松砂外的土质中有

q＝1.2cN_c+γLN_q+0.6γRN_γ

其中c为土的粘聚力，为土的内摩擦角，L为管桩入土深度，

在软黏土和松砂中，发生的是局部剪切破坏而不是整体剪切破坏，对于局部剪切破坏，太沙基建议采用如下经验方法调整抗剪强度指标c和，