[发明专利]用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解分析方法

说明书

本发明公开了一种用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解分析方法，该分析方法包括如下步骤：首先利用传统方法计算群桩势能，引入传统理论荷载传递曲线，并对其进行变分，本发明采用了在桩底为零而沿桩长线性变化的规律，这与实际比较吻合，桩－土滑落超过应力极限之后会产生桩－土滑落，本发明中土为弹塑性，采用初应力法。首先求出弹性解；其次，把超过应力极限的过量应力转换成附加载荷进行新的循环，使得过量应力重新分布到桩上没有超过应力极限的区域。该迭代反复执行，直到所有区域的应力都没有超过应力极限。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解计算方法。

背景技术

桩基工程对于沿海地区至关重要。收集已发表的科研成果，发现国内对桩基工程的理论研究还处于起步阶段，现有技术关于桩土之间的负摩擦力机理尚不清楚，同时现有的通用有限元计算软件无法反映土的软化，对于桩的负摩阻力随桩深变化规律还没有理论解析方法。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解分析方法，能计算用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解，以解决了背景技术中提出的问题，作为桩土之间的负摩擦力机理的重要参考。

为达到上述发明创造目的，本发明构思如下：

本发明利用传统方法计算群桩势能，引入传统理论荷载传递曲线，并对其进行变分，采用了在桩底为零而沿桩长线性变化的规律，这与实际比较吻合，桩－土滑落超过应力极限之后会产生桩－土滑落。土为弹塑性，采用初应力法。首先求出弹性解；其次，把超过应力极限的过量应力转换成附加载荷进行新的循环，使得过量应力重新分布到桩上没有超过应力极限的区域。该迭代反复执行，直到所有区域的应力都没有超过应力极限。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种用于桩基工程的桩基负摩擦力解析解分析方法，所述计算方法包括如下步骤：

A.确定装群势能：

上述式中第一项为应变能，后三项为外力所作的功，包括沿桩长方向即桩轴线方向的应力{τ_z}和桩底的应力{σ_l}以及桩头荷载{p_t}，{w_z}、{w_l}和{w_t}为它们对应的位移；式中：

{p_t}为桩头荷载，

{τ_z}为沿桩长方向即桩轴线方向的应力，

{σ_l}为桩底的应力，

{G_l}为土壤沿桩长方向即桩轴线方向的线性变化的刚度，到达桩底时等于{G_b}，

{G_b}为土壤在桩底的刚度；

B.构建土壤的载荷－位移关系：

理论载荷传递曲线为：

{τ_z}＝[k]{ω_z}

{σ_l}＝[k_b]{ω_l}

[k]和[k_b]为土壤对于基桩和桩底的刚度阵，其中系数随深度线性变化；刚度阵中的距离桩轴线的平均半径r_m、土壤运动产生切应力，可由下式计算：

r_m＝αρl(1-υ_s)