[发明专利]一种既有基桩轴向承载力分析方法

摘要

本发明属于工程建设领域，具体涉及一种既有基桩轴向承载力分析方法，本发明的技术效果在于：本发明根据基桩实际承担的荷载，计算桩周土和桩端土的附加应力。根据预先建立基桩桩侧摩阻力和桩端阻力可提高幅度的上限值范围，以及桩周土和桩端土的附加应力计算结果，分析评价沉降稳定的基桩桩侧摩阻力和桩端阻力可提高幅度的上限值。

主权项

1.一种既有基桩轴向承载力分析方法，其特征在于：包括以下步骤：1)按照土层性质将基桩自上而下分为n个桩段，n的数值等于基桩穿过的土层数，每个桩段对应的土层性质基本一致；2)选择其中一个地层i作为分析对象，地层i底面以上地层k对应的桩段记为桩段k；当i小于n时，计算地层i的桩周土附加应力；当i等于n时，计算地层i的桩周土附加应力，同时计算地层i的桩端土附加应力；地层i的桩周土附加应力计算方法为：a.视地层k底面以上所有桩段为虚桩K，虚桩K的侧摩阻力呈线性分布，虚桩K侧摩阻力的下缘值即为桩段k的侧摩阻力下缘值，记为τk，桩段k的侧摩阻力上缘值，记为τk1，虚桩K侧摩阻力上缘值为桩段k侧摩阻力下缘值与上缘值连线的延长线与桩顶平面交点代表的数值，记为τ′k；所述桩段k侧摩阻力下缘值和上缘值均由实验测得或根据设计经验所得；b.虚桩K中，桩段k下缘与桩顶平面之间的侧摩阻力分为矩形分布侧摩阻力和三角形分布侧摩阻力，其中矩形分布侧摩阻力记为Tk，三角形分布侧摩阻力记为T′k，则有：Tk＝τklku；T′k＝(τ′k‑τk)lku/2；其中lk为虚桩桩长；u为桩周长；c.虚桩K中，桩段k下缘与桩顶平面之间的矩形分布侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σzsrki；虚桩K中，桩段k下缘与桩顶平面之间的三角形分布侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σzstki；则有：其中Isrki、Istki分别表示地层i底面各点的矩形分布侧摩阻力应力影响系数的平均值和三角形分布侧摩阻力应力影响系数的平均值，Isrki、Istki可查表得到；虚桩K中，桩段k下缘与桩顶平面之间的侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σzki，则有：σzki＝σzsrki+σzstki；d.虚桩K中，桩段k上缘与桩顶平面之间的侧摩阻力分为矩形分布侧摩阻力和三角形分布侧摩阻力，其中矩形分布侧摩阻力记为Tk1，三角形分布侧摩阻力记为T′k1，则有：Tk1＝τk1lk1u；T′k1＝(τ′k‑τk1)lk1u/2；其中lk1为虚桩K桩长减去桩段k长度；u为桩周长；e.虚桩K中，桩段k上缘与桩顶平面之间的矩形分布侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σzsr1ki；虚桩K中，桩段k上缘与桩顶平面之间的三角形分布侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σzst1ki；则有：其中Isr1ki、Ist1ki分别表示地层i底面各点的矩形分布侧摩阻力应力影响系数的平均值和三角形分布侧摩阻力应力影响系数的平均值，Isr1ki、Ist1ki可查表得到；虚桩K中，桩段k上缘与桩顶平面之间的侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σz1ki，则有：σz1ki＝σzsr1ki+σzst1ki；f.桩段k侧摩阻力引起的地层i底面桩周土环带的平均附加应力记为σ′zki，则有：σ′zki＝σzki‑σz1ki；g.根据步骤a‑f所述方法，计算出桩段k侧摩阻力引起的地层i顶面桩周土环带平均附加应力，记为σ″zki；桩段k侧摩阻力引起的地层i顶面与底面之间桩周土环带的平均附加应力记为σ′，则有：σ′＝(σ′zki+σ″zki)/2；h.重复步骤a‑g，计算出桩段1至桩段k侧摩阻力引起的地层i顶面与底面之间桩周土环带平均附加应力，将桩段1至桩段k侧摩阻力引起的地层i顶面与底面之间桩周土环带平均附加应力相加得到地层i顶面与底面之间桩周土环带总平均附加应力，记为σ，σ即为所述的地层i的桩周土附加应力；桩端土附加应力的计算方法为：Ⅰ.记Q为基桩桩顶实际轴向载荷；记Tn为基桩各桩段总侧摩阻力；当i＝n时，对于地层i底面，若Tn＜Q，则继续如下步骤；Ⅱ.桩端平面桩周环带上任一点j因端阻产生的附加应力记为σzpnj，则有：其中Ipnj为端阻力引起的桩端平面附加应力系数，可查表得到；ln为桩基总桩长；将桩端平面桩周环带上各点附加应力取平均值，可得到桩端平面桩周土环带因端阻产生的平均附加应力，记为σzpn，σzpn即为所述的地层i的桩端土附加应力；3)根据据地层i实际桩周土和桩端土的附加应力，确定地层i对应的桩段i桩侧摩阻力和桩端摩阻力可提高幅度的上限值；地层i的实际桩周土和桩端土的附加应力越大，桩段i的桩侧摩阻力和桩端摩阻力可提高幅度的上限值越大。