CN114386306B - 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置 - Google Patents

一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114386306B
CN114386306B CN202210045703.0A CN202210045703A CN114386306B CN 114386306 B CN114386306 B CN 114386306B CN 202210045703 A CN202210045703 A CN 202210045703A CN 114386306 B CN114386306 B CN 114386306B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pile
section
top elevation
soil
elevation cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210045703.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114386306A (zh
Inventor
刘文连
眭素刚
李泽
王帮团
许汉华
徐鹏飞
唐果
李泽江
李淼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry Co Ltd
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology, Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry Co Ltd filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202210045703.0A priority Critical patent/CN114386306B/zh
Publication of CN114386306A publication Critical patent/CN114386306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114386306B publication Critical patent/CN114386306B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Abstract

本发明公开了一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，方法包括：拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。本发明采用三维有限元方法建立复合地基的力学模型，根据基底的荷载水平模拟的桩间土的应力扩散效应和混凝土桩应力传递规律，通过三维有限元数值分析获得较为精确的桩土承载比计算结果。

Description

一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置
技术领域
本发明涉及一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，属于地基处理技术领域。。
背景技术
复合地基是一种被广泛采用的地基处理型式，其加固地基的基本原理是：天然地基在中的部分土体得到人为的增强或置换，或在天然地基中设置加筋材料，复合地基由天然地基土体和增强体两部分共同承担上部荷载，承载性能以及沉降控制较好。在工程中最常见的是设置竖向增强体的复合地基，竖向增强体复合地基有：散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。由于施工技术和成本的要求，近年来在地基处理过程中采用混凝土柔性桩复合地基的工程较多，其具有施工方便、施工质量容易控制、取材便利以及性价比高等特点。
复合地基的承载力计算是复合地基设计的重要内容，其中复合地基的桩土承载比是设计复合地基的重要指标，其是决定复合地基经济性和安全性的重要因素。复合地基的传力机理较为复杂，其主要过程是：上部建筑物将基底荷载传递给褥垫层，褥垫层将基底荷载按一定比例分配给桩和桩间土，实现桩与土按桩土承载比共同承载，随着应力向地基深部传递桩与桩间土协调变形，将部分应力扩散到周边土体。
在工程界，计算复合地基的桩土承载比主要依据我国现行的《复合地基技术规范》GB/T50873进行，其主要思想是：根据复合地基的面积置换率、桩土应力比、桩土模量比等参数进行等效简化计算。规范规定的这种方法忽略了应力扩散效应、桩长效应、荷载水平等等因素的影响，计算误差较大。由于传力机理的复杂性，在现有关于复合地基承载力的研究中，还没有能够有效计算复合地基桩土承载比的方法。
发明内容
本发明提供了一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，以通过建立复合地基的三维有限元模型，计算复合地基的初始地应力场和工作地应力场，采用截面数值积分法求解混凝土桩和桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，进而计算复合地基的桩土承载比。
本发明的技术方案是：一种获取复合地基桩土承载比的方法，包括：
拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；
依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。
所述基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息。
所述复合地基场地的地层分布信息，包括：地层的分层数量、每一层地层的厚度；所述地基中每一地层的土体的物理力学参数，包括：土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比；所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的布置形式，混凝土桩的数量，混凝土桩的桩径、桩间距、桩长，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比；所述褥垫层的几何参数，包括：褥垫层的厚度、长度、宽度；所述褥垫层的土体的物理力学参数，包括：褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比；所述复合地基荷载信息，包括：上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力。
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力；依据混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力进行混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力。
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000021
式中：
Figure BDA0003472210000000022
是混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA0003472210000000023
是初始地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000024
是混凝土桩的桩顶高程截面的面积；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000031
式中：
Figure BDA0003472210000000032
是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure BDA0003472210000000033
是工作地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力；
计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure BDA0003472210000000034
式中：
Figure BDA0003472210000000035
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力。
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力；依据桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力进行桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000036
式中：
Figure BDA0003472210000000037
是桩间土的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA0003472210000000038
是初始地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000039
是桩间土的桩顶高程截面的面积；
求解桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure BDA00034722100000000310
式中：
Figure BDA00034722100000000311
是桩间土的桩顶高程截面的工作轴力，
Figure BDA00034722100000000312
是工作地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力；
计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure BDA0003472210000000041
式中：
Figure BDA0003472210000000042
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
所述复合地基的桩土承载比按照下式计算：
Figure BDA0003472210000000043
式中：λ复合地基的桩土承载比，
Figure BDA0003472210000000044
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure BDA0003472210000000045
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
本发明还提供了一种获取复合地基桩土承载比的装置，包括：
第一模块，用于拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；
第二模块，用于依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；
第三模块，用于求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
第四模块，用于求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
第五模块，用于依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。
本发明的有益效果是：本发明根据复合地基的桩土承载比计算的基本参数，采用三维有限元方法建立复合地基的力学模型；接着计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，然后计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，最后通过混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力除于桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，获得复合地基的桩土承载比，实现了通过复合地基的三维有限元分析获得复合地基的桩土承载比。
附图说明
图1为本发明的技术路线图；
图2为复合地基的竖直剖面示意图；
图3为复合地基的平面示意图；
图4为实施例复合地基的竖直剖面示意图；
图5为实施例复合地基的平面示意图；
图6为复合地基的整体三维有限元模型图；
图7为复合地基中心剖面的整体三维有限元模型图
图8为复合地基的混凝土桩的有限元模型图；
图9为复合地基的桩间土的有限元模型图；
图10为复合地基的褥垫层的有限元模型图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对发明做进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-图10所示，一种获取复合地基桩土承载比的方法，包括：拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。
可选地，所述复合地基的桩土承载比计算的基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息。
可选地，所述复合地基场地的地层分布信息，包括：地层的分层数量、每一层地层的厚度；所述地基中每一地层的土体的物理力学参数，包括：土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比；所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的布置形式，混凝土桩的数量，混凝土桩的桩径、桩间距、桩长，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比；所述褥垫层的几何参数，包括：褥垫层的厚度、长度、宽度；所述褥垫层的土体的物理力学参数，包括：褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比；所述复合地基荷载信息，包括：上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力。
可选地，所述建立复合地基的三维有限元模型，具体为：根据复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数以及褥垫层的土体的物理力学参数，建立复合地基的三维有限元模型；根据土体、混凝土桩和褥垫层土体的密度、弹性模量、泊松比，设置复合地基的有限单元的密度、弹性模量、泊松比。
可选地，所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力；依据混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力进行混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力。
可选地，所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000061
式中：
Figure BDA0003472210000000062
是混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA0003472210000000063
是初始地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000064
是混凝土桩的桩顶高程截面的面积；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000065
式中：
Figure BDA0003472210000000066
是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure BDA0003472210000000067
是工作地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000068
是混凝土桩的桩顶高程截面的面积；
计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，即混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力等于其工作轴力减去其初始轴力：
Figure BDA0003472210000000069
式中：
Figure BDA00034722100000000610
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure BDA00034722100000000611
是混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA00034722100000000612
是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力。
可选地，所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力；依据桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力进行桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
可选地，所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000071
式中：
Figure BDA0003472210000000072
是桩间土的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA0003472210000000073
是初始地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000074
是桩间土的桩顶高程截面的面积；
求解桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure BDA0003472210000000075
式中：
Figure BDA0003472210000000076
是桩间土的桩顶高程截面的工作轴力，
Figure BDA0003472210000000077
是工作地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力，
Figure BDA0003472210000000078
是桩间土的桩顶高程截面的面积；
计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，即桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力等于其工作轴力减去其初始轴力：
Figure BDA0003472210000000079
式中：
Figure BDA00034722100000000710
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure BDA00034722100000000711
是桩间土的桩顶高程截面的初始轴力，
Figure BDA00034722100000000712
是桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力。
可选地，所述复合地基的桩土承载比按照下式计算，即桩土承载比等于混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力除于桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure BDA00034722100000000713
式中：λ复合地基的桩土承载比，
Figure BDA00034722100000000714
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure BDA00034722100000000715
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
本发明还提供了一种获取复合地基桩土承载比的装置，包括：
第一模块，用于拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；
第二模块，用于依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；
第三模块，用于求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
第四模块，用于求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
第五模块，用于依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。
本发明采用三维有限元方法建立复合地基的力学模型，根据基底的荷载水平模拟的桩间土的应力扩散效应和混凝土桩应力传递规律，通过三维有限元数值分析获得较为精确的桩土承载比计算结果。
进一步地，上述实施例的方法给出如下实施步骤：
复合地基的桩土承载比计算的基本参数，包括：
实施例复合地基的竖直剖面示意图如图4所示，实施例复合地基的平面示意图如图4所示；
①实施例复合地基场地的地层分布信息，地层的分层数量为4层，每一层地层的厚度详见表1；
②实施例地基中每一地层的土体的物理力学参数，土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比详见表1；
③实施例的混凝土桩的参数，混凝土桩的布置形式为矩形布置，横向5排、纵向5列，混凝土桩的数量为25棵，混凝土桩的桩径为0.8m、桩间距为2.4m×2.4m、桩长为30m，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比详见表2；
④实施例的褥垫层的几何参数，褥垫层的厚度为1.0m、长度为12.0m、宽度为12.0m；
⑤实施例的褥垫层的土体的物理力学参数，褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比详见表3；
⑥实施例的复合地基荷载信息，上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力为400kPa。
表1复合地基地层分布情况和土体参数表
序号 土体名称 土层厚度(m) 密度(kg/m<sup>3</sup>) 弹性模量(MPa) 泊松比
1 粉质粘土 3.0 1900 50 0.32
2 卵石 4.0 2200 80 0.28
3 含角砾粉质粘土 30.0 1800 100 0.32
4 中风化灰岩 12.0 2400 2000 0.28
表2复合地基的混凝土桩参数表
序号 名称 长度(m) 密度(kg/m<sup>3</sup>) 弹性模量(GPa) 泊松比
1 混凝土桩 30 2400 25 0.27
表3褥垫层土体参数表
序号 土体名称 土层厚度(m) 密度(kg/m<sup>3</sup>) 弹性模量(MPa) 泊松比
1 褥垫层土体 1.0 2100 600 0.30
复合地基的整体三维有限元模型如图6所示；其中，复合地基中心剖面的整体三维有限元模型如图7所示、复合地基的混凝土桩的有限元模型如图8所示、复合地基的桩间土的有限元模型如图9所示、复合地基的褥垫层的有限元模型如图10所示；按表1、表2、表3中的设置复合地基的有限单元的密度、弹性模量、泊松比。
通过前述步骤求解，混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力
Figure BDA0003472210000000091
为-28387.2kN，混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力
Figure BDA0003472210000000092
为-221.7kN，混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力
Figure BDA0003472210000000093
等于-28165.5kN。
通过前述步骤求解，桩间土的桩顶高程截面的初始轴力
Figure BDA0003472210000000094
为-2385.5kN，桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力
Figure BDA0003472210000000095
为-30743.2kN，桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力
Figure BDA0003472210000000096
等于-28357.7kN。
通过前述步骤求解，复合地基的桩土承载比λ等于0.98。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：包括：
拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；
依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比；
所述基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息；
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力进行混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000011
式中：
Figure FDA0003716953300000012
是混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力，
Figure FDA0003716953300000013
是初始地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程横截面的竖直向正应力，
Figure FDA0003716953300000014
是混凝土桩的桩顶高程横截面的面积；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000021
式中：
Figure FDA0003716953300000022
是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure FDA0003716953300000023
是工作地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程横截面的竖直向正应力；
计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure FDA0003716953300000024
式中：
Figure FDA0003716953300000025
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力；依据桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力进行桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000026
式中：
Figure FDA0003716953300000027
是桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力，
Figure FDA0003716953300000028
是初始地应力场条件下桩间土的桩顶高程横截面的竖直向正应力，
Figure FDA0003716953300000029
是桩间土的桩顶高程横截面的面积；
求解桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure FDA00037169533000000210
式中：
Figure FDA00037169533000000211
是桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure FDA00037169533000000212
是工作地应力场条件下桩间土的桩顶高程横截面的竖直向正应力；
计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure FDA0003716953300000031
式中：
Figure FDA0003716953300000032
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述复合地基的桩土承载比按照下式计算：
Figure FDA0003716953300000033
式中：λ复合地基的桩土承载比，
Figure FDA0003716953300000034
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure FDA0003716953300000035
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
2.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述复合地基场地的地层分布信息，包括：地层的分层数量、每一层地层的厚度；所述地基中每一地层的土体的物理力学参数，包括：土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比；所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的布置形式，混凝土桩的数量，混凝土桩的桩径、桩间距、桩长，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比；所述褥垫层的几何参数，包括：褥垫层的厚度、长度、宽度；所述褥垫层的土体的物理力学参数，包括：褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比；所述复合地基荷载信息，包括：上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力。
3.一种获取复合地基桩土承载比的装置，其特征在于：包括：
第一模块，用于拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；
第二模块，用于依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；
第三模块，用于求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
第四模块，用于求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
第五模块，用于依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比；
所述基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息；
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力进行混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000041
式中：
Figure FDA0003716953300000042
是混凝土桩的桩顶高程横截面的初始轴力，
Figure FDA0003716953300000043
是初始地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程横截面的竖直向正应力，
Figure FDA0003716953300000044
是混凝土桩的桩顶高程横截面的面积；
求解混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000045
式中：
Figure FDA0003716953300000046
是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure FDA0003716953300000047
是工作地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程横截面的竖直向正应力；
计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure FDA0003716953300000048
式中：
Figure FDA0003716953300000049
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力；依据桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力进行桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：
求解桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000051
式中：
Figure FDA0003716953300000052
是桩间土的桩顶高程横截面的初始轴力，
Figure FDA0003716953300000053
是初始地应力场条件下桩间土的桩顶高程横截面的竖直向正应力，
Figure FDA0003716953300000054
是桩间土的桩顶高程横截面的面积；
求解桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力：
基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
Figure FDA0003716953300000055
式中：
Figure FDA0003716953300000056
是桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，
Figure FDA0003716953300000057
是工作地应力场条件下桩间土的桩顶高程横截面的竖直向正应力；
计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力：
Figure FDA0003716953300000058
式中：
Figure FDA0003716953300000059
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；
所述复合地基的桩土承载比按照下式计算：
Figure FDA00037169533000000510
式中：λ复合地基的桩土承载比，
Figure FDA00037169533000000511
是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，
Figure FDA00037169533000000512
是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。
CN202210045703.0A 2022-01-16 2022-01-16 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置 Active CN114386306B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210045703.0A CN114386306B (zh) 2022-01-16 2022-01-16 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210045703.0A CN114386306B (zh) 2022-01-16 2022-01-16 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114386306A CN114386306A (zh) 2022-04-22
CN114386306B true CN114386306B (zh) 2022-08-12

Family

ID=81202704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210045703.0A Active CN114386306B (zh) 2022-01-16 2022-01-16 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114386306B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11681841B1 (en) * 2022-09-13 2023-06-20 Kunming Prospecting Design Institute Of China Nonferrous Metals Industry Co., Ltd Method and device for calculating optimal leveling stiffness of pile top displacement regulators in composite foundation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101435183A (zh) * 2008-12-05 2009-05-20 广州大学 一种主动加固大跨度混凝土箱梁桥腹板的方法及其装置
CN106759541A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 福建工程学院 柔性基础下复合地基桩土应力比极限值的确定方法
CN112528490A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种岩溶地基中独立基础的极限荷载的计算方法
CN214005644U (zh) * 2020-11-30 2021-08-20 华中科技大学 一种由钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合的复合地基

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2623014A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-26 Loadtest, Inc. Method and apparatus for increasing the force needed to move a pile axially
US20140178131A1 (en) * 2012-07-27 2014-06-26 Lehigh University Efficiency of Geothermal Ground Improvement System

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101435183A (zh) * 2008-12-05 2009-05-20 广州大学 一种主动加固大跨度混凝土箱梁桥腹板的方法及其装置
CN106759541A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 福建工程学院 柔性基础下复合地基桩土应力比极限值的确定方法
CN214005644U (zh) * 2020-11-30 2021-08-20 华中科技大学 一种由钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合的复合地基
CN112528490A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种岩溶地基中独立基础的极限荷载的计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
渡槽槽架式支承结构的塑性极限分析与安全评估;曾丹丹;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》;20140315(第3期);全文 *
褥垫层对刚性桩复合地基工作性状的影响;鲍鹏等;《河南大学学报(自然科学版)》;20101116(第06期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114386306A (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100582377C (zh) 快速“信息化高真空击密”软地基处理方法
CN114386306B (zh) 一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置
CN202117068U (zh) 微型桩板式复合基础
CN202809501U (zh) 一种山区高速公路高填方涵洞加筋减载结构
CN205046541U (zh) 复合地基
CN203096745U (zh) 多排桩基坑支护结构
CN117349949A (zh) 基于数值模拟的建筑物加固抬升方法
CN208803456U (zh) 一种采用砂桩以及排水板加固泥炭土的结构
CN105569050A (zh) 一种相邻边界侧压力不均衡基坑角撑支护结构设计方法
CN211873061U (zh) 一种刚性桩复合地基结构
Zhou et al. Reinforcement effect of inclined prestressed concrete pipe piles on an inclined soft foundation
CN212612572U (zh) 一种大直径半刚性桩网复合地基
CN203782727U (zh) 软土地基组合桩网结构
CN208870065U (zh) 一种利用抗浮锚杆做地下筏板钢筋支撑的结构
CN212001314U (zh) 一种测试膨胀地基中桩-土相互作用机理的实验装置
CN202969406U (zh) 一种倒锥台与独立柱结合的风力发电塔基础
CN113073639A (zh) 阶地黄土地基加固方法及建造的变刚度组合桩复合地基
CN207062964U (zh) 一种h型支座式抗滑桩
CN216765962U (zh) 一种土建工程用混凝土组合地基柱
CN108193661B (zh) 一种精确计算土坡稳定分析条分法中土条重量的方法
CN215858190U (zh) 一种坡地建筑结构
CN202359547U (zh) 梅花加强型管桩
CN105569073A (zh) 悬挂式变壁厚椭圆形逆作竖井及其变壁厚整定方法
CN212358271U (zh) 一种土木工程组合桩
CN214832799U (zh) 一种高边坡加固装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant