[发明专利]基于K-m法的加固桩板墙桩前地基的桩身内力计算方法

说明书

本发明公开了一种基于K‑m法的加固桩板墙桩前地基的桩身内力计算方法，包括以下步骤：确定桩长和截面尺寸；确定加固端和未加固端的相关参数；确定嵌固段桩顶处作用的弯矩M₀和剪力Q₀；对于加固段采用有限差分法的K法进行迭代计算求得各节点系数；对于未加固段采用有限差分法的m法进行迭代计算求得各节点系数；计算出全桩各节点处的位移；通过迭代计算确定所有节点的内力值。本发明针对桩板墙工程中在桩前地基采用旋喷桩加固桩前地基,对板桩墙桩前滑动面下的嵌固段内力分为加固段和未加固段两部分进行计算，对于加固段采用有限差分法的K法进行计算，对于未加固段采用有限差分法的m法进行计算，使地基内力的计算结果更贴合于实际的计算结果。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，具体涉及一种基于K-m法的加固桩板墙桩前地基的桩身内力计算方法。

背景技术

桩板墙或排桩挡土墙桩基水平承载力计算中，锚固点以下的桩身变位和内力，应根据锚固点处的弯矩、剪力和地基的弹性抗力，采用地基系数法进行计算，根据岩土条件可选用“K法”或“m法。当地基为较完整的岩层时，认为侧向地基系数是常数，不随深度而变化，此常数通常以“Kp”表示，相应的计算方法称为“K法”:当地基为土层或严重风化破碎岩层的情形时，认为侧向地基系数是随深度而呈直线规律的变化，地基系数随深度变化的比例系数通常以符号“m”表示，相应的计算方法称为“m法”。地基土水平抗力的比例系数m是个重要的计算参数，它的取值直接影响到桩基水平承载力计算结果。

工程中经常遇到地层为土层，且设置桩板墙或排桩挡土墙较为合理的工点，但是天然土层地基的地基比例系数较小，且横向承载力低，设置桩板墙或排桩挡土墙后，锚固点及以下的桩身变位和地基的横向抗力不能满足挡墙的正常使用状态或极限承载状态。为了提高桩前地基土的横向抗力、控制桩体位移，桩前土体可采用旋喷桩或搅拌桩等进行土体加固。为了提高设计的准确性、合理性，有必要对桩前地基加固措施和计算方法进行系统化研究。

发明内容

本发明的目的在于：针对于传统的板桩墙桩前地基桩身内力的计算方法，未考虑加固对土体变化的影响，故提供一种基于K-m法的加固桩板墙桩前地基的桩身内力计算方法。

本发明的技术方案是：一种基于K-m法的加固桩板墙桩前地基的桩身内力计算方法，包括以下步骤：

A确定桩长和截面尺寸

确定桩板墙结构尺寸以及桩的结构尺寸；

B.确定加固端和未加固端的相关参数

确定板桩墙嵌固端加固段和未加固段的长度，并确定加固段、未加固段交界面的位置及参数，确定地基反力系数K和地基反力系数与深度变化的比例系数m；

C.确定嵌固段桩顶处作用的弯矩M₀和剪力Q₀

利用悬臂段受力计算求得嵌固段桩顶处作用的弯矩M₀和剪力Q₀；

D.对于加固段采用有限差分法的K法进行迭代计算求得各节点系数

将加固段h₁的桩体视作桩顶受水平集中荷载的侧荷桩，地基比例系数按K法考虑，得到加固段的挠曲微分方程，进而得到各节点系数；

E.对于未加固段采用有限差分法的m法进行迭代计算求得各节点系数

将未加固段h₂的桩体视为桩顶受水平集中荷载的侧荷桩，地基比例系数按照m法考虑，考虑桩身的连续性，得到未加固段的挠曲微分方程，进而得到各节点系数；

F.计算出全桩各节点处的位移

确定得到矩阵方程，计算求出全桩各节点处的位移；

G.通过迭代计算确定所有节点的内力值