CN109840393B - 运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，包括以下步骤：A、读入数据；B、绘制计算表格，计算出各孔点处的单桩竖向承载力特征值；C、归并形成若干个分段区域，划分出多种桩型；D、绘出桩长与单桩设计承载力比值的曲线及桩长与单桩工程造价比值的曲线，得到单桩设计承载力与单桩工程造价比值的曲线，通过已知的总承载力大小，最终得到该桩型的桩长与总造价的关系；E、将孔点数据经过vba语言编译小程序存为可被盈建科软件识别读取的dz文件。本发明具有直接读取地勘数据，提高工作效率、对孔点计算结果可以一键进行分析，做到精细化设计、计算结果直接精准，减少了不必要的设计浪费的优点。

Description

运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法
技术领域
本发明涉及一种桩基方案优化方法，特别是一种运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法。
背景技术
桩基础承载能力高，适用范围广，是目前应用最为广泛的深基础形式。目前，桩基础设计的一般流程为先由地勘单位进行场地勘察并提出报告，设计人员来分析地勘报告，总体把握场地特征，对每个勘探孔点进行计算分析(目前一般通过看地勘报告中的数据，把每一个孔点的数据都输入到morgain或类似的结构计算软件中计算)，上部结构计算并传导荷载至基础，根据荷载条件并兼顾经济性，选择桩类型，确定桩基持力层，综合上部结构荷载情况、勘探孔点分析拟定桩型桩长及平面布置进行试算，试算的一般做法是先拟定桩长，代入每一个孔点计算承载力，取最小值作为单桩竖向承载力特征值，然后再把地勘数据输入盈建科或类似结构计算软件计算整体基础的各项指标，不符合规范标准的则对桩型、桩长或平面布置进行调整，重新计算确定承载力，然后在软件模型中再次计算，直至满足设计要求为止。
由于孔点数据量较大，设计单位收到地勘报告后需手动输入到软件中，费时费力，同时也有录入错误的可能性，对较大的项目，每个孔点都录入仅这一项工作就可能需要几天甚至更久的时间，而且孔点计算与基础整体计算，因为软件不同，文件格式不同，这个录入工作要做两遍，严重影响工作效率；因为输入过程过于繁琐，对孔点或基础整体分析时设计人员常由目测地勘报告，选取比较不利的，或者比较典型的个别孔点进行录入程序计算，这是以设计师个人主观判断为依据的，对于地质条件复杂、建设场地较大的工程，这样的方法容易错漏关键点而造成隐患；目前对于基础方案是先根据多方条件评估，凭经验拟定后试算验证，验证过程也常有局部不满足的情况，需反复调整数次最终使成果满足安全性、实用性与经济性，这个调整也比较费时费力，对于设计人员的经验有一定要求，由于桩基选型靠经验拟定，计算不可能恰好符合规范标准，通常保有一定余量，进行偏保守的设计，在很多时候造成了不必要的浪费，增加了工程造价。
因此，现有的桩基方案设计流程存在需要手动输入地勘数据，工作效率低、过于依赖设计师个人的主观判断，无法达到精细化设计、容易估高工程造价，造成材料浪费的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决以上问题，提供了一种运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法。它具有直接读取地勘数据，提高工作效率、对孔点计算结果可以一键进行分析，做到精细化设计、计算结果直接精准，减少了不必要的设计浪费的优点。
本发明的技术方案：运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，包括以下步骤：
A、读入数据：将dwg图形或txt文档通过语言编译小程序一键读入到excel文档中，再输入地堪报告提供的各土层名称、编号、抗拔系数、极限侧阻力特征值和极限端阻力特征值；
B、绘制计算表格：对所有孔点穿越的土层进行包络归并，生成包络土层作为表头，表头包含各土层名称、编号及其特性，对孔点进行计算；孔点计算的第一列为各土层底的相对高程，第二列为根据各土层特性计算的在对应土层中的侧阻力，第三列为对应土层中的抗拔力，累加计算出各孔点处的单桩竖向承载力特征值；
C、根据步骤B中计算结果的大小选取若干个范围进行归并，形成若干个分段区域，并以每个区域的最小值为单桩设计承载力特征值，划分出多种桩型；
D、确定桩型后，选取多种桩长，绘出桩长与单桩设计承载力比值的曲线及桩长与单桩工程造价比值的曲线，得到单桩设计承载力与单桩工程造价比值的曲线，通过已知的总承载力大小，最终得到该桩型的桩长与总造价的关系；
E、将已在excel表格中的孔点数据经过vba语言编译小程序一键存为一个可被盈建科软件识别读取的dz文件。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤A中对于dwg图形，采用cad平台的lisp语言编译小程序，通过鼠标框选，直接将各孔点数据按计算可用的格式读入到excel文档中。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤A中对于txt文档，通过excel的vba语言编译小程序，一键读入到excel文档中。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述具体工程基础的基本条件包括桩顶标高和拟定桩型。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤C中孔点处单桩竖向承载力特征值的计算选择由进入持力层深度控制或桩长控制。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤B中孔点在各土层中的长度计算时，不穿越某土层时则计在此土层中长度为0。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤B中单桩竖向承载力特征值为单桩竖向极限承载力标准值的一半，单桩竖向极限承载力标准值Quk＝Qsk+Qpk＝uΣqsikli+qpkAp，其中Qsk为总极限侧阻力标准值，Qpk为总极限端阻力标准值，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，qpk为根限端阻力标准值，u为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤B中抗拔力Nk满足：Nk≤Tuk/2+Gp，其中Tuk为群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，Gp为桩基自重。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值Tuk＝Σλiqsikuili，其中λi为抗拔系数，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，ui为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度。
前述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法中，所述步骤D中单桩工程造价P1＝PcVc(1+ρlρs)，其中ρl为抗压桩桩身纵筋配筋率，ρs为体积配箍率，Pc为混凝土建安费，Vc为混凝土用量，l为桩长。
与现有技术相比，本发明通过对office excel软件的二次开发，来实现地勘数据导入导出的自动化，同时进行分析，令计算结果可视化，由此减少设计人员的工作量，并使设计更精细合理，避免不必要的过于保守的设计；具体地，本发明改变了目前地勘数据手动输入的现状，直接将地勘单位提供的图纸或文件中的数据由语言编译小程序读取到excel中形成计算需要的格式，减少大量机械的人工操作，避免录入错误，节约时间；接着绘出需要的计算表格，能直接得到各孔点计算结果，对每一个孔点都会进行计算分析，无有遗漏，减少设计隐患，提高了工程安全性；能对计算结果一键进行孔点分析，根据设计人的需要对场地情况进行多区域划分，做到精细化设计；计算结果更直观，分析更精准，无需多次试算，避免了设计人员的主观判断误差带来的遗漏和隐患，也减少了不必要的由于粗放的设计造成的浪费，使设计更为合理；最终的孔点数据导出为整体计算软件可直接读取的文件，避免了二次录入工作。
综上，本发明具有直接读取地勘数据，提高工作效率、对孔点计算结果可以一键进行分析，做到精细化设计、计算结果直接精准，减少了不必要的设计浪费的优点。
附图说明
图1是地勘单位提供的dwg格式的孔点剖面示意图；
图2是地勘单位提供的txt格式的孔点数据图；
图3是步骤A中被读入excel文档中的孔点数据图；
图4是步骤B中的计算表格a页；
图5是步骤B中的计算表格b页；
图6是勘探点位置平面示意图；
图7是桩长与工程量及相应造价的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，包括以下步骤：
A、读入数据：将dwg图形或txt文档，分别如图1和图2所示，其中图1中填土层、淤泥质粉质粘土层、粘土层、粉质粘土层、粉土夹粉砂Ⅰ层和粉土夹粉砂Ⅱ层分别随着高程降低排列，虚线表示土层分界线，通过语言编译小程序一键读入到excel文档中，再输入地堪报告提供的各土层名称、编号、抗拔系数、极限侧阻力特征值和极限端阻力特征值，数据读入最终结果如图3所示；
B、绘制如图4、图5所示计算表格，为了清楚显示，图4中a页与图5中b页相接，图4中字母J与图5中字母K所在列为相邻拼接列，合成一张图：对所有孔点穿越的土层进行包络归并，生成包络土层作为表头，表头包含各土层名称、编号及其特性，对孔点进行计算；孔点计算的第一列为各土层底的相对高程，第二列为根据各土层特性计算的在对应土层中的侧阻力，第三列为对应土层中的抗拔力，累加计算出各孔点处的单桩竖向承载力特征值；
C、在图6中根据步骤B中计算结果的大小选取若干个范围进行归并，形成若干个分段区域，并以每个区域的最小值为单桩设计承载力特征值，划分出多种桩型；
D、确定桩型后，选取多种桩长，绘出桩长与单桩设计承载力比值的曲线及桩长与单桩工程造价比值的曲线，得到单桩设计承载力与单桩工程造价比值的曲线，通过已知的总承载力大小，最终得到该桩型的桩长与总造价的关系，如图7所示；
E、将已在excel表格中的孔点数据经过vba语言编译小程序一键存为一个可被盈建科软件识别读取的dz文件。
所述步骤A中对于dwg图形，采用cad平台的lisp语言编译小程序，通过鼠标框选，直接将各孔点数据按计算可用的格式读入到excel文档中。
所述步骤A中对于txt文档，通过excel的vba语言编译小程序，一键读入到excel文档中。
所述具体工程基础的基本条件包括地质勘察报告中各土层特性、桩顶标高和拟定桩型。
所述步骤C中孔点处单桩竖向承载力特征值的计算选择由进入持力层深度控制或桩长控制。
所述步骤B中孔点在各土层中的长度计算时，不穿越某土层时则计在此土层中长度为0。
所述步骤B中单桩竖向承载力特征值为单桩竖向极限承载力标准值的一半，单桩竖向极限承载力标准值Quk＝Qsk+Qpk＝uΣqsikli+qpkAp，其中Qsk为总极限侧阻力标准值，Qpk为总极限端阻力标准值，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，qpk为根限端阻力标准值，u为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度。
所述步骤B中抗拔力Nk满足：Nk≤Tuk/2+Gp，其中Tuk为群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，Gp为桩基自重。
所述群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值Tuk＝Σλiqsikuili，其中λi为抗拔系数，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，ui为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度。
所述步骤D中单桩工程造价P1＝PcVc(1+ρlρs)，其中ρl为抗压桩桩身纵筋配筋率，ρs为体积配箍率，Pc为混凝土建安费，Vc为混凝土用量，l为桩长。
对于常用的钢筋混凝土灌注桩，其工程量计算中混凝土用量：Vc＝lπd2/4(圆截面)；Vc＝lb2(方截面)；也即截面一定的条件下，Vc即为桩长l的函数。
结构计算软件可得出上部结构总重力N1及浮力N2，先前单桩竖向承载力设计值取为F，设计安全余量x％，可得(N1-N2)(1+x％)/F≈n，则桩基总造价P＝nP1，可得到P关于l的曲线，可直观判断较合理的桩长取值。

Claims (5)

1.运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、读入数据：将dwg图形或txt文档通过语言编译小程序一键读入到excel文档中，再输入地堪报告提供的各土层名称、编号、抗拔系数、极限侧阻力特征值和极限端阻力特征值；
B、绘制计算表格：对所有孔点穿越的土层进行包络归并，生成包络土层作为表头，表头包含各土层名称、编号及其特性，对孔点进行计算；孔点计算的第一列为各土层底的相对高程，第二列为根据各土层特性计算的在对应土层中的侧阻力，第三列为对应土层中的抗拔力，累加计算出各孔点处的单桩竖向承载力特征值；
C、根据步骤B中计算结果的大小选取若干个范围进行归并，形成若干个分段区域，并以每个区域的最小值为单桩设计承载力特征值，划分出多种桩型；
D、确定桩型后，选取多种桩长，绘出桩长与单桩设计承载力比值的曲线及桩长与单桩工程造价比值的曲线，得到单桩设计承载力与单桩工程造价比值的曲线，通过已知的总承载力大小，最终得到该桩型的桩长与总造价的关系；
E、将已在excel表格中的孔点数据经过vba语言编译小程序一键存为一个可被盈建科软件识别读取的dz文件；
所述步骤B中单桩竖向承载力特征值为单桩竖向极限承载力标准值的一半，单桩竖向极限承载力标准值Quk＝Qsk+Qpk＝uΣqsikli+qpkAp，其中Qsk为总极限侧阻力标准值，Qpk为总极限端阻力标准值，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，qpk为根限端阻力标准值，u为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度；
所述步骤B中抗拔力Nk满足：Nk≤Tuk/2+Gp，其中Tuk为群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，Gp为桩基自重；
所述群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值Tuk＝Σλiqsikuili，其中λi为抗拔系数，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，ui为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度；
所述步骤D中单桩工程造价P1＝PcVc(1+ρlρs)，其中ρl为抗压桩桩身纵筋配筋率，ρs为体积配箍率，Pc为混凝土建安费，Vc为混凝土用量，l为桩长。
2.根据权利要求1所述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，其特征在于：所述步骤A中对于dwg图形，采用cad平台的lisp语言编译小程序，通过鼠标框选，直接将各孔点数据按计算可用的格式读入到excel文档中。
3.根据权利要求1所述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，其特征在于：所述步骤A中对于txt文档，通过excel的vba语言编译小程序，一键读入到excel文档中。
4.根据权利要求1所述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，其特征在于：所述步骤B中孔点处单桩竖向承载力特征值的计算选择由进入持力层深度控制或桩长控制。
5.根据权利要求1所述的运用地勘数据快速读入系统实现桩基方案优化方法，其特征在于：所述步骤B中孔点在各土层中的长度计算时，不穿越某土层时则计在此土层中长度为0。
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