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专利号: 2019104882742
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.挤扩支盘后注浆灌注桩单桩沉降计算方法,其特征在于,挤扩支盘后注浆灌注桩或为单桩,或为单排桩,或中心距大于6倍桩径的疏桩基础,灌注桩的桩基沉降计算不考虑承台底地基土分担荷载作用,挤扩支盘后注浆灌注桩单桩沉降计算方法如下:将挤扩支盘后注浆灌注桩简化为上下两个相连的等直径桩,将变截面桩身等效简化为两个相连的等截面桩身;基桩的受力等效简化为桩顶至上盘盘顶截面承受均匀分布侧阻力,上盘盘顶截面至桩端承受均匀分布侧阻力和均匀分布端阻力;

挤扩支盘后注浆灌注桩单桩的沉降量计算为:对两个等截面桩分别建立坐标系,分别按考虑桩径影响的Mindlin解计算桩端平面以下桩身轴线上地基土中的附加应力,然后对计算点产生的附加应力叠加,采用单向压缩分层总和法计算桩基的沉降量,并计入桩顶至上盘盘顶截面部分桩身压缩量;

所述挤扩支盘后注浆灌注桩在上盘盘顶截面处分为桩顶至上盘盘顶截面和上盘盘顶截面至桩端两个等直径桩,分别建立坐标系,分别应用考虑桩径影响的Mindlin解求解应力影响系数;

a.桩顶至上盘盘顶截面部分按桩的实际截面积和长度计算等截面桩,只考虑侧阻力;

上盘盘顶截面至桩端简化为以支盘最大投影面积为桩身等效截面积,上盘盘顶至桩端长度为等效桩长的大直径等截面桩;

b.桩顶至上盘盘顶截面部分坐标原点为原挤扩支盘后注浆灌注桩桩顶,以纵坐标z=l为沉降起始计算点,l为原挤扩支盘后注浆灌注桩桩长,计算该段侧阻力在桩端以下桩身轴线上地基不同深度产生的应力影响系数;

c.上盘盘顶截面至桩端部分坐标原点为上盘盘顶截面所在平面,以纵坐标z=l2为沉降起始计算点,其中l2为上盘盘顶至桩端长度,分别计算该段简化后的侧阻力和端阻力在桩端以下桩身轴线上地基不同深度产生的应力影响系数;

d.桩顶至上盘盘顶截面和上盘盘顶截面至桩端两部分基桩侧阻力分布均简化为沿桩身均匀分布模式,桩端端阻力简化为按支盘最大投影面积内均匀分布模式;

e.桩端等效端阻力、桩顶至上盘盘顶截面桩侧阻力和上盘盘顶截面至桩端桩侧阻力在桩端平面以下桩身轴线上第i层土的二分之一厚度处应力影响系数Ip、Isr1和Isr2按公式(2‑

1)和公式(2‑2)分别计算,或者查现行行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94‑2008)附录F《考虑桩径影响的Mindlin(明德林)解应力影响系数》,直接确定Ip、Isr1和Isr2;

其中:

按式(2‑1)计算上盘盘顶截面至桩端的Ip时,以r=D/2,l=l2代入公式替换,r为计算段基桩半径,单位为m;D为上盘盘顶截面至桩端段桩径,单位为m;z为沉降计算点到上盘盘顶截面的距离,单位为m;

按式(2‑2)计算桩顶至上盘盘顶截面的Isr1时,以r=d/2,l=l1代入公式替换,r为计算段基桩半径,单位为m;d为桩顶至上盘盘顶截面段桩径,单位为m;z为沉降计算点到桩顶的距离,单位为m;

按式(2‑2)计算上盘盘顶截面至桩端的Isr2时,以r=D/2,l=l2代入公式替换,r为计算段基桩半径,单位为m;D为上盘盘顶截面至桩端段桩径,单位为m;z为沉降计算点到上盘盘顶截面的距离,单位为m;

泊松比μ取0.35;

f.当计算点下正应力叠加结果为负值时,应按零取值;

所述挤扩支盘后注浆灌注桩桩基的最终沉降计算深度Zn,按应力比法确定,即Zn处由桩引起的附加应力σz与土的自重应力σc应符合下式要求:σz≤0.2σc  (3‑1)。

2.根据权利要求1所述的挤扩支盘后注浆灌注桩单桩沉降计算方法,其特征在于,承台底地基土不分担荷载的桩基最终沉降量s按如下公式计算:其中,

n‑‑沉降计算深度范围内土层的计算分层数;分层数应结合土层性质,分层厚度不应超过计算深度的0.3倍;

s‑‑挤扩支盘后注浆灌注桩在桩端平面以下桩身轴线上最终沉降量,单位为mm;

se‑‑桩顶到上盘盘顶长度段计算桩身压缩量,单位为mm;

σz1i‑‑桩顶到上盘盘顶长度段,均匀分布侧阻力在桩端平面以下桩身轴线上第i层土的二分之一厚度处产生附加应力,单位为kPa;

σz2i‑‑上盘盘顶至桩端长度段,桩端等效端阻力和均匀分布侧阻力在桩端平面以下桩身轴线上第i层土的二分之一厚度处产生附加应力之和,单位为kPa;

△zi‑‑第i计算土层厚度,单位为m;

Esi‑‑第i计算土层的压缩模量,单位为MPa,采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力作用时的压缩模量;

Q——为挤扩支盘后注浆灌注桩在荷载效应准永久组合作用下,桩顶的附加荷载,单位为kN;

Q1‑‑在荷载效应准永久组合作用下,桩顶至上盘顶面截面部分桩身承担的轴力之和,单位为kN,数值上等于桩顶到上盘盘顶长度段的侧阻力之和,可按Q1=πd∑qsjlj计算,其中qsj为桩周第j层土侧阻力,lj为桩周第j层土层厚度,d为桩顶至上盘顶面截面部分桩径;

Q2‑‑在荷载效应准永久组合作用下,上盘盘顶截面处桩身轴力,按Q2 = Q‑Q1计算,单位kN;

l1‑‑桩顶到上盘盘顶截面长度,单位为m;

l2‑‑上盘盘顶截面至桩端长度,单位为m;

2

Aps‑‑桩顶到上盘盘顶截面长度段桩身截面面积,单位为m;

α—桩端阻力比,即底盘及桩端等效总端阻力与上盘盘顶截面处桩身轴力之比,近似取底盘及桩端承担的等效总端阻力与单桩承载力减去上盘盘顶以上部分桩侧总侧阻力的差之比;

Ip,i、Isr1,i、Isr2,i‑‑‑考虑桩径影响的Mindlin解应力影响系数,Ip,i为底盘及桩端等效端阻力在桩端平面以下第i层土的二分之一厚度处应力影响系数;Isr1,i为桩顶至上盘盘顶截面桩侧阻力在桩端平面以下第i层土的二分之一厚度处应力影响系数;Isr2,i为上盘盘顶截面至桩端桩侧阻力在桩端平面以下第i层土的二分之一厚度处应力影响系数;

Ec‑‑桩身混凝土的弹性模量,单位为MPa;

ξe‑‑桩身压缩系数,根据当地沉降观测资料及经验确定,无当地经验时取ψD=1.0;

ψ‑‑桩基沉降修正系数,根据当地沉降观测资料及经验确定,无当地经验时取ψD=1.0。