[发明专利]一种高置换率散体材料桩复合地基固结度计算方法

摘要

一种高置换率散体材料桩复合地基固结度计算方法，属于复合地基固结度计算方法。方法步骤1.根据桩体的平面布置形式，确定桩体置换率，判断是否必须采用此法计算；2.确定加载参数；3.确定桩体施工扰动效应参数；4.确定桩体和土体的渗透系数及桩‑土压缩模量比；5.将计算参数进行无量纲化；6.计算Fc；7.计算复合地基固结度。适用于道路工程、工业与民用建筑工程、港口与航道工程等领域采用高置换率(大直径)桩加速软土地基固结时的固结度计算。优点该计算方法可用于道路工程、工业与民用建筑工程、港口与航道工程等领域采用散体材料桩加速软土地基固结时的固结度计算，特别适用于散体材料桩置换率高于15％的工况，通过迭代计算即可获得想要的结果。

主权项

一种高置换率散体材料桩复合地基固结度计算方法，其特征是：该计算方法包括以下步骤：步骤1、确定桩体置换率m′；根据桩体排列形式，确定单桩影响区直径de即有效排水直径；当桩体等边三角形排列时，de＝1.05l；当桩体正方形排列时，de＝1.13l，l为桩体的间距；据此进一步确定桩体置换率m′，表达式为dc为桩体直径；步骤2、确定加载参数；若堆载先施加于地表然后再进行桩体施工，则荷载为瞬时施加；若先桩体施工，然后分级施加堆载则为多级加载；荷载p(t)表示为：p(t)＝pug(t) (1)对于瞬时荷载：g(t)＝1 (2)对于多级荷载：g(t)=ai-1+Ri(t-t2i-2),t2i-2<t≤t2i-1ai,t2i-1<t≤t2i---(3)]]>式中：i指第i级荷载，i＝1，2，3...；pi是第i级荷载的最终值；pu是各级荷载加载完成后的最终荷载值；t2i‑2，t2i‑1，t2i分别为第i级荷载开始时间、达到最大值时间和结束时间；步骤3、确定桩体施工扰动参数；确定桩体扰动区直径ds和桩体直径dc之比s和扰动区土体的水平向渗透系数ks和原状土水平向渗透系数kh之比α；s＝ds/dc；α＝ks/kh；可取s＝2.0～3.0，α＝1/5～1/3，对中等灵敏土取低值，对高灵敏土取高值；步骤4、确定桩体和土体的固结参数；分别获取桩体的水平向和竖向渗透系数khc和kvc，两者可取值相同，即khc＝kvc；未扰动土体水平向和竖向渗透系数kh和kv，可取kh＝(2～3)kv；土体的竖向固结系数cv；桩体压缩模量Ec和土体压缩模量Es之比Y＝Ec/Es；步骤5、将参数进行无量纲化；需获取的无量纲参数包括步骤6、计算Fc；扰动区土体的水平向渗透系数沿径向呈抛物线型变化，越靠近桩体，土体的水平向渗透系数越小；此种变化模式对应的Fc可按下列公式计算：Fc=m′A21-m′Fc1+11-m′Fc2---(4)]]>Fc1=1(A2-B2)[(s2lns-s22+12)-1C2(A22lnα+ABE2+12-B-B2lnα)]+(1-m′s2)m′(A2-B2)[lns-12(BEA-lnα)]+1A2(s22-12m′ln(m′s2)-12m′)---(5)]]>Fc2=m′2A2C4[(A22+B2)lnα+3BAE2+12-3B]-A2C2m′-m′2s22(lnα+BEA)-(1-m′s2)24---(6)]]>A=11-α,B=ss-1,C=1s-1,E=lnA+1A-1---(7)]]>步骤7、计算固结度U(t)；瞬时加载条件和多级加载条件下，考虑桩体渗透性和施工扰动影响的复合地基固结度可分别按下式计算：U(t)=1-Σm=1∞2M2e-βmt---(8)]]>U(t)=g(t)-Σm=1∞2M2βmΣj=1iRj(e-βm(t-ts)-e-βm(t-t2j-2))---(9)]]>式中：ts＝min(t，th(2j‑1))，j＝1，2，…i；m＝1，2，3，…；βm=cv(1m′-1+Y){M24(dcH)2[Fc21m′kvckh+(1-m′)8m′kvckhc]+[(1m′-1)+kvckv]}dc24{4m′2M2(Hdc)2+[(1m′-1)kvckv+1][1m′Fc2kvkh+(1-m′)8m′kvkhc]}---(10)]]>式中：H为土层厚度；cv为土体的竖向固结系数，cv＝kvEs/γw。