[发明专利]获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置

说明书

本发明公开了一种获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置，方法包括：拟定复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的基本参数；建立复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的最优化数学模型；求解复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的最优化数学模型，获得最优调平刚度。本发明能实现的效果：(1)当位移调节器调平刚度取的最优值时，可实现复合地基承载力最大；(2)使用本发明方法，可以通过调节位移调节器调平刚度的取值，实现复合地基设计的准确量化分析；(3)当位移调节器调平刚度取的最优值时，复合地基的混凝土桩与桩间土满足变形协调控制方程，可有效消除桩间土和混凝土桩之间的沉降差异。

技术领域

本发明涉及一种获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置，属于地基处理技术领域。

背景技术

复合地基是指采用增强体置换天然地基中的部分土体而形成的人工地基，增强体可以是混凝土、砂石等材料。由于复合地基施工方便、材料廉价、性能良好，其在工程中得到广泛应用。特别是近年来，随着高性能桩基设备的普及，在高层建筑中常常采用混凝土桩的复合地基，形成“上部结构-筏板-复合地基”的系统。上部结构、筏板、复合地基的刚度分布会对建筑物的变形与承载力产生显著影响。在复合地基设计领域，还有一个重要问题还未解决，那就是：如何控制差异沉降并实现地基的最大承载力，以充分发挥复合地基的性能。

控制复合地基差异沉降主要有两种途径：第一是调整地基土的刚度，第二是调整桩的支撑刚度。其中调整桩的支撑刚度通常采用以下三种方法：(1)调整布桩方式，(2)改变桩的自身参数，如：桩长、桩径、桩间距，(3)在桩顶与筏板之间设置位移调节器。

在桩顶与筏板之间设置位移调节器以后，“筏板-桩间土-桩-位移调节器”形成一个非常复杂的力学作用系统，如图2、图3所示，其的传力机理有以下几个方面还未研究清楚：(1)上部结构作用在筏板上的荷载由桩间土、桩和位移调节器共同承担，但分担上部荷载的比例不清楚；(2)桩和位移调节器形成串联系统，桩间土与“桩和位移调节器”形成并联系统，复合地基的变形协调必须满足：桩间土的变形等于混凝土桩的变形与桩顶位移调节器的变形之和，但要准确地量化控制变形协调，在技术上还未突破；(3)桩间土与“桩和位移调节器”的变形对复合地基的承载力影响较大，如何保证桩间土与“桩和位移调节器”变形协调的条件下充分发挥地基承载力是一个迫切需要解决的问题。复合地基的桩顶位移调节器的刚度对复合地基的承载力具有较大的影响，如何量化计算其刚度是一个难题。

在当前，还没有复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的计算方法，亟需建立复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的理论方法和数学模型，以能够定量、精确评价的复合地基的承载力，为复合地基的设计提供理论指导。

发明内容

本发明提供了一种获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置，以复合地基的桩顶位移调节器为研究对象，将土力学和数学规划理论结合起来，以获得复合地基的桩顶位移调节器最优的调平刚度，为复合地基的设计计算提供一种新方法。

本发明的技术方案是：一种获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法，包括：

拟定复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的基本参数；

建立复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的最优化数学模型；

求解复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的最优化数学模型，获得最优调平刚度。

所述拟定复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度计算的基本参数，包括：拟定混凝土桩的参数；拟定地基土的参数。

所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的直径、混凝土桩的长度、混凝土桩的横向间距、混凝土桩的竖向间距、单桩竖向承载力标准值。

所述地基土的参数，包括：桩间土的压缩模量、桩间土的承载力标准值、复合地基的应力扩散系数。