一种桩基水平承载力简化计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种桩基水平承载力简化计算方法，该方法以大量工程数据为依据，通过旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps的关系、旁压模量Em与地基基床系数的比例系数m的关系，建立了旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m的单桩水平承载力简化计算方法。本发明的优点是，以原位测试参数比贯入阻力Ps或旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m进行水平桩承载力计算，参数确定方法简单可靠，计算精度能够满足工程要求，简化后的计算方法便于工程应用。
【专利说明】一种粧基水平承载力简化计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种结构承载力的计算方法，具体涉及一种桩基水平承载力简化计算方法。
【背景技术】
[0002]水平受荷桩的受力变形是一项十分复杂的研究，其需要考虑桩基与地基土的相互作用，目前对于水平受荷桩的计算方法大体可分为弹性理论法、数值法和地基反力法三类，各种方法均有各自的优势和局限性。
[0003]弹性理论法将桩视作弹性地基梁，而桩周土体被认为是半弹性空间的弹性连续体，其基本理论依据是Mindlin的理论解，为半弹性空间内部一点作用荷载所引起的空间内任意点的位移。该方法假设桩周土体不因桩的存在而物理特性受到影响，将单桩沿着深度进行离散为一维单元，由土体的连续体特性基于Mindlin解得到土体变形，由梁的相关方程得到桩体变形，由变形协调条件和桩顶桩底边界条件，得到相应的方程，采用有限差分法的数值手段进行求解，得到单桩的受力变形反应。该方法考虑了土体连续性特性，但没有考虑土体的非线性，其求解过程中，对土体弹性体的弹性模量E选取较为敏感，相当于用相应荷载水平下的割线模量来代替土体非线性的物理特性。
[0004]数值法包括有限差分法，有限元法，积分方程法，边界单元法在内的各种数值方法都属于此类。在此类方法中，桩和土体都被离散为单元，基于有限元、积分变换、边界元的数学手段进行求解。此类方法可以对桩土的相互接触进行详细分析，选取不同的土体模型，适应性比较广。但有限元分析的结果精确程度与输入的土体参数有很大关系，而土体参数大多是通过物理试验测定得到的，这很大程度上制约了有限元分析结果的可靠性。
[0005]地基反力法实际上采用Winker地基模型，将桩视作为竖向弹性地基梁，桩周土体的作用简化为沿着桩身分布的一系列互相独立的弹簧。根据弹簧刚度与桩身变形的相关性，即土体抗力与桩身变形的关系，可分为极限地基反力法、弹性地基反力法和弹塑性地基反力法。地基反力法可以考虑土体抗力与桩身变形的关系，但其将土离散成一个个独立的弹簧忽略土的连续性。
[0006]不管采用何种方法，只要选取的参数合适，各种方法对桩受力特性的计算结果都能较好地与实测值相符合。因此，各种方法是否优越就突出地体现在其参数选择的难易程度和计算繁简程度上。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种桩基水平承载力简化计算方法，该简化计算方法通过旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps的关系、旁压模量Em与地基基床系数的比例系数m的关系，建立了旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m的单桩水平承载力简化计算方法。
[0008]本发明目的实现由以下技术方案完成:一种桩基水平承载力简化计算方法，涉及单桩，其特征在于所述计算方法至少包括如下步骤:
(1)获取所述单桩桩顶以下2(d+Ι)深度范围内的各土层的旁压模量Em值，其中所述d为所述单桩直径，并确定各土层的土性，之后根据各土层的土性计算出各土层地基基床系数的比例系数m，计算公式如下:
对于砂性土层，计算公式为 m =1.025? + 0.21 ；
对于粘性土层，计算公式为街= 0.9+7?+ 0.94 ；
(2)根据各土层的m值和厚度h，计算得到等效的Em值，即等效旁压模量Sa;
(3)得到等效旁压模量Jw后,根据下式计算所述单桩的水平承载力特征值:
【权利要求】
1.一种桩基水平承载力简化计算方法，涉及单桩，其特征在于所述计算方法至少包括如下步骤: (1)获取所述单桩桩顶以下2(d+Ι)深度范围内的各土层的旁压模量Em值，其中所述d为所述单桩直径，并确定各土层的土性，之后根据各土层的土性计算出各土层地基基床系数的比例系数m，计算公式如下: 对于砂性土层，计算公式为 m = 1.02Em + 0.21 ； 对于粘性土层，计算公式为想= O 97Em+ 0.94 ； (2)根据各土层的m值和厚度h，计算得到等效的Em值，即等效旁压模量I; (3)得到等效旁压模量I后，根据下式计算所述单桩的水平承载力特征值Aa:
2.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于所述旁压模量Em值通过旁压试验获取。
3.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于所述旁压模量Em值通过获取所述单桩侧土层静力触探比贯入阻力Ps值后，再按土层性质分层统计获取: 土层为褐黄色粘性土时，Em=6.78Ps-2.58，Ps值适用范围为0.75~1.5MPa ； 土层为灰色粉性土、粉砂时，Em=L 30Ps+3.50，Ps值适用范围为1.5~5.0MPa ； 土层为灰色淤泥质粉质粘土时，Em=7.41PS-1.82，Ps值适用范围为0.5~1.2MPa ； 土层为灰色淤泥质粘土时，Em=5.93Ps+0.83，Ps值适用范围为0.45~0.80MPa ； 土层为褐灰色粘性土时，Em=6.84Ps+0.78，Ps值适用范围为0.75~1.60MPa ； 土层为灰色粉性土时，Em=L 32Ps+5.00，Ps值适用范围为2.5~7.0MPa ； 土层为灰色、褐灰色粘性土时，Em=2.53Ps+5.68，Ps值适用范围为1.2~2.2MPa ； 土层为暗绿色粘性土时，Em=7.05PS-1.71，Ps值适用范围为1.8~4.0MPa0
4.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于所述单桩桩顶以下2 (d+Ι)深度范围内具有不多于三层土时，所述等效旁压模量1的计算方法为:
5.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于当所述土层为砂性土和粉性土时，所述修正系数Ws取0.9~1.1。
6.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于当所述土层为粘性土时，所述修正系数Ws取1.05~1.45。
【文档编号】G06F19/00GK103870692SQ201410098226
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】顾国荣, 杨石飞, 梁振宁 申请人:上海岩土工程勘察设计研究院有限公司