1.一种管桩动拔桩力计算方法,其特征在于:包括如下步骤:
s1,设定初始计算条件,排除计算的影响因素;
(1)取管桩周围20~50倍管桩直径的土体为计算对象,超出这个范围的土体和管桩之间的相互作用可忽略不计;
(2)土体中竖向应力只和深度有关,随深度增加竖向应力增大;
(3)若土体上部存在水域,则不考虑水域对于拔桩阻力的影响;
(4)管桩内部土体相对于管桩周围土体,对拔桩阻力的影响可忽略不计;
s2,将所选定作为计算对象的土体按照土质分成若干层,利用土体的微分单元推导出管桩侧的单层土体的极限静摩擦力公式,并通过分层积分的方式得出多层土的管桩侧极限静摩擦力:
式中τn为各土层摩擦应力,单位:pa,
下标n表示从上到下第n层土体,各层土体的微分单元具有不同的材料性质,采用下标加以区分;
管桩所受总的静上拔力为:r=t+g,式中g为管桩自重,单位为n;
s3,根据经验公式确定极限静摩擦力到动摩擦力的降低系数,所述经验公式为μ′=μ1+(1-μ1)e-βη(2),
式中:μ′为降低系数,
μ1为管桩与土体接触面摩擦系数,
β为液化土体折减系数,
η为振动加速度与重力加速度比值;
s4,在多层土体的极限静摩擦力的基础上各分层乘以相应的降低系数即得到多层土体的管桩侧动摩擦力,所述多层土体的管桩侧动摩擦力公式为
式中,下标表示从土体上部到下部第n层土体;
管桩所受中的动拔力为:rv=tv+g,式中rv表示管桩所受总的动拔力,单位为:n。
2.根据权利要求1所述的一种管桩动拔桩力计算方法,其特征在于:所述步骤s2的具体计算步骤为:
根据静止状态竖向力平衡原理,可得出公式:
式中σz为土层深度z处的竖向应力,单位:pa;
d、d分别为土体的微分单元的直径和管桩直径,单位:m;
ρ为土体表观密度(考虑孔隙的影响),单位:kg/m3;
τ1为管桩与土接触面摩擦应力,τ2为所取土体的微分单元最外侧的摩擦应力,单位:pa;
土体的竖向力σz与径向力στ之间满足关系:
στ=kσz(5)
式中k为桩周土的侧向土压力系数;
根据库伦土摩擦力公式:
τ1=μ1στ=μ1kσz+c(6)
τ2=μ2στ=μ2kσz+c(7)
式中μ1为桩土接触面摩擦系数,μ2为土内摩擦系数c为土体粘聚力,单位:pa:
式(4)~(7)联解得:
式中
解式(8)一阶微分方程,得出结果:
σz=γλ-1(1-e-λz)(9)
进一步,式(9)反带入式(6),得出结果:
τ1=μ1kσz+c=μ1kγλ-1(1-e-λz)+c(10)
单层土体情况下只需对式(10)沿深度方向积分即可得到单层土体的极限静摩阻力:
进一步,对于多层土体,则需要对各层土体分层积分,得出多层土体的极限静摩阻力:
式中