[发明专利]一种桥墩在地震作用下摩擦桩桩长的计算方法

说明书

本发明公开了一种桥墩在地震作用下摩擦桩桩长的计算方法，包括以下步骤：不考虑地震作用计算桥墩基顶外力；由基顶外力计算初始桩长；由桩长和桩底土反算基顶刚度；由基顶刚度计算桥墩地震力；计算考虑地震作用下的桥墩基顶外力；检算该桩长是否满足此基顶外力；如果满足要求则桩长计算完成，否则增加桩长并返回步骤C。本发明的针对地震作用下的桥墩桩基，认为桥墩地震力与基础刚度相互影响，桩长和桩底土的竖向地基系数对基础刚度起决定作用，为了节省迭代时间，首先，不考虑地震作用计算初始桩长，然后，按照一定的步长计算基础刚度，最后，根据基础刚度计算地震力。每次计算一遍后需要检算桩长是否满足承载力要求，如果满足则计算停止。

技术领域

本发明属于交通运输业桥梁工程技术领域，具体涉及一种桥墩在地震作用下摩擦桩桩长的计算方法。

背景技术

在桥墩桩基计算中，地震力对桩基的影响较大，桥墩地震力与基础刚度成正比，而基础刚度不但与基础结构有关，还与基础所处的地质情况有关。设计者在基础计算时，往往只输入初始桩长，桩底因为事先不知道落在哪一层，往往保守设计，竖向地基系数按所有土层中最大值输入，而计算过程一般认为竖向地基系数对桩长影响较小，不会在试算桩长时对该值进行修改，因此计算的桩长往往偏大。

针对上述地震作用下桥墩桩基计算中存在的实际问题，亟需一种思路清晰操作简便的方法来解决桥墩桩长试算的计算问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种桥墩在地震作用下摩擦桩桩长的计算方法。

本发明的技术方案是：一种桥墩在地震作用下摩擦桩桩长的计算方法，包括以下步骤：

A.不考虑地震作用计算桥墩基顶外力

计算桥墩基顶外力，先只考虑主力、附加力、特殊荷载，不考虑地震作用，计算各种作用后进行荷载组合；

B.由基顶外力计算初始桩长

采用m值法将基顶外力从群桩分配到单桩，然后根据单桩外力与摩阻力和端阻力平衡，求解初始桩长；

C.由桩长和桩底土反算基顶刚度

桩长确定后，桩周边土的区域已确定，就能够准确计算基顶刚度；

D.由基顶刚度计算桥墩地震力

基顶刚度越大，计算的桥墩地震力越大；

E.计算考虑地震作用下的桥墩基顶外力

考虑地震作用的桥墩基顶外力＝步骤A计算的基顶外力+地震力；

F.检算该桩长是否满足此基顶外力

由此基顶外力计算群桩基底应力、单桩承载力，看是否满足要求；

G.如果满足要求则桩长计算完成，否则增加桩长并返回步骤C。

更进一步的，步骤A和步骤B能够快速得到初始计算桩长，节省迭代时间。

更进一步的，步骤C中基顶刚度随着桩长增加而增加，但是受桩底土的影响更大，单桩竖向刚度ρ₁可以写为：

其中，l₀+ξh为等效桩长，EA为桩身的受压弹性模量和横截面积，C₀为桩底土的竖向地基系数，A₀为桩底土的扩散面积。

更进一步的，步骤G中迭代计算桩长时，步长不能跳跃，可以按照0.5m一级慢慢往上涨。

更进一步的，每迭代计算桩长一次都需要重新确定桩底土的情况，修改桩底土的竖向地基系数C₀。

本发明有益效果如下：