[发明专利]一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置

说明书

本发明公开了一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，方法包括：拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。本发明采用三维有限元方法建立复合地基的力学模型，根据基底的荷载水平模拟的桩间土的应力扩散效应和混凝土桩应力传递规律，通过三维有限元数值分析获得较为精确的桩土承载比计算结果。

技术领域

本发明涉及一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，属于地基处理技术领域。。

背景技术

复合地基是一种被广泛采用的地基处理型式，其加固地基的基本原理是：天然地基在中的部分土体得到人为的增强或置换，或在天然地基中设置加筋材料，复合地基由天然地基土体和增强体两部分共同承担上部荷载，承载性能以及沉降控制较好。在工程中最常见的是设置竖向增强体的复合地基，竖向增强体复合地基有：散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。由于施工技术和成本的要求，近年来在地基处理过程中采用混凝土柔性桩复合地基的工程较多，其具有施工方便、施工质量容易控制、取材便利以及性价比高等特点。

复合地基的承载力计算是复合地基设计的重要内容，其中复合地基的桩土承载比是设计复合地基的重要指标，其是决定复合地基经济性和安全性的重要因素。复合地基的传力机理较为复杂，其主要过程是：上部建筑物将基底荷载传递给褥垫层，褥垫层将基底荷载按一定比例分配给桩和桩间土，实现桩与土按桩土承载比共同承载，随着应力向地基深部传递桩与桩间土协调变形，将部分应力扩散到周边土体。

在工程界，计算复合地基的桩土承载比主要依据我国现行的《复合地基技术规范》GB/T50873进行，其主要思想是：根据复合地基的面积置换率、桩土应力比、桩土模量比等参数进行等效简化计算。规范规定的这种方法忽略了应力扩散效应、桩长效应、荷载水平等等因素的影响，计算误差较大。由于传力机理的复杂性，在现有关于复合地基承载力的研究中，还没有能够有效计算复合地基桩土承载比的方法。

发明内容

本发明提供了一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，以通过建立复合地基的三维有限元模型，计算复合地基的初始地应力场和工作地应力场，采用截面数值积分法求解混凝土桩和桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，进而计算复合地基的桩土承载比。

本发明的技术方案是：一种获取复合地基桩土承载比的方法，包括：

拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；

依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；

求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；

求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；

依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。

所述基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息。

所述复合地基场地的地层分布信息，包括：地层的分层数量、每一层地层的厚度；所述地基中每一地层的土体的物理力学参数，包括：土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比；所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的布置形式，混凝土桩的数量，混凝土桩的桩径、桩间距、桩长，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比；所述褥垫层的几何参数，包括：褥垫层的厚度、长度、宽度；所述褥垫层的土体的物理力学参数，包括：褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比；所述复合地基荷载信息，包括：上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力。