[发明专利]考虑安装效应的螺旋钢桩沉降量计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性变化的螺旋钢桩沉降量计算方法，涉及海洋和交通工程技术领域。其方法包括以下步骤：S1、将土层初始剪切刚度简化为随深度线性变化函数，得到不同深度下土层初始剪切刚度；S2、考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性退化，根据螺旋钢桩离心机安装试验数据反分析得到在各土层中的归一化G_L(op) / G_L(max)预测曲线；S3、将归一化G_L(op) / G_L(max)预测公式代入沉降‑荷载曲线计算公式，得到不同荷载条件下的桩顶沉降值。本发明的确定方法考虑了螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性变化的影响，相比现有技术更符合工程实际，并且可操作性强易于推广，明显提高了对螺旋钢桩沉降预测的准确性。

技术领域

本发明涉及考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性变化的螺旋钢桩沉降量计算方法，属于海洋和交通工程技术领域。

背景技术

螺旋钢桩主要通过旋转压入方式进行安装，安装过程中存在着低噪音、对环境友好、费用相对低廉的优点，在海洋工程领域和交通岩土工程领域具有巨大的应用潜力。现有技术中，对螺旋钢桩的研究大多集中在轴向承载力和安装扭矩的设计上，而海上结构及高速交通的设计理念已逐渐转向位移设计，螺旋钢桩基础的设计需要快速可靠的桩沉降预测方法，以保证合理的结构性能和使用性能。

然而，现有的桩基沉降主要集中在等直常规桩，而螺旋钢桩是具有强烈的几何非线性的异型桩，施工方式及作用机理与等直常规桩有很大的差异，因此有必要提出一种考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性变化的螺旋钢桩沉降确定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性的螺旋钢桩沉降量计算方法，以提高对螺旋钢桩沉降预测结果的准确性，使螺旋钢桩基础的设计更加可靠，保证其合理的结构性能和使用性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：考虑安装效应和土刚度非线性的螺旋钢桩沉降量计算方法，包括以下步骤：

S1、将土层初始剪切刚度简化为随深度线性变化函数，得到不同深度下土层初始剪切刚度。

S2、考虑螺旋钢桩安装效应和土刚度非线性退化，根据安装螺旋钢桩试验数据反分析得到在各土层中的归一化G_L(op)/G_L(max)预测公式：

式中，G_L(op)为桩底部叶片处土的有效剪切刚度，单位MPa，G_L(max)为桩底部叶片处初始剪切刚度，单位MPa，A、B为随峰值摩擦角变化的拟合参数，γ_p为伪应变，γ_p-ref为参考伪应变，取值为0.01。

S3、将归一化G_L(op)/G_L(max)预测公式带入沉降-荷载曲线计算公式：

计算得到不同荷载条件下的桩顶沉降值。

式中，s_t为桩顶沉降，单位m，Q_t为桩顶轴向荷载，单位kN，r₀为桩身半径，单位m，η为考虑桩端扩底的因子，ν_s为土层平均泊松比，ξ_(op)为考虑端土层对桩端支承作用因子，ρ_E(op)为土刚度沿深度变化因子，(μL)_(op)为评估桩压缩性的系数，L为桩的底部叶片嵌入土层深度，单位m，ζ_(op)为评估桩周围受剪应力影响土体平均半径范围的因子，λ_(op)为有效桩土刚度比。