申请/专利权人：湖南楚湘建设工程集团有限公司;湘潭大学

申请日：2023-12-05

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117646463B

主分类号：E02D33/00

分类号：E02D33/00;G06F30/13;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.06.21#专利申请权的转移;2024.03.22#实质审查的生效;2024.03.05#公开

摘要：本发明属于岩土桩基工程技术领域，涉及基于现场测试的预制管桩中性点动态位置确定方法及设备，该方法包括：布设测标及沉降测点，获得初测数据；对桩头及桩周土地表同步进行分级堆载，根据监测数据得到每级荷载下桩身轴力、管桩沉降及桩周土沉降，建立桩‑土相互作用的双曲线模型并基于监测数据拟合反演出桩周土及桩端持力土层的变形模量，根据反演结果及实测桩周土体参数确定相同工程场地中其他管桩在任意荷载作用下负摩阻力中性点动态位置。与现有技术相比，本方法及设备基于现场堆载测试，反演出土体参数，进而确定群桩在任意荷载作用下的中性点动态位置，现场操作简单、预测效果良好，能大幅减少堆载测试成本和群桩工程成本。

主权项：1.基于现场测试的预制管桩中性点动态位置确定方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、获得现场堆载测试数据：获得管桩测标、管桩沉降测点与桩周土地表沉降测点的初始监测数据，获得对管桩桩头与桩周土地表同步进行分级堆载时每级荷载稳定后的管桩测标及所有沉降测点的监测数据；根据管桩测标监测数据得到每级荷载下桩身轴力及其沿深度的分布曲线，同时根据桩周土地表沉降监测数据拟合得每级荷载下桩周土沉降沿深度的分布曲线及其平均斜率；S2、构建桩-土相互作用双曲线模型：根据S1所得管桩沉降及桩周土沉降沿深度的分布曲线，得到每级荷载下桩-土相对沉降沿深度的分布曲线；分别建立桩身摩擦力与桩-土相对沉降的双曲线模型、桩端反力与管桩沉降的双曲线模型，并采用最小二乘法拟合得到每级荷载下双曲线模型的待定参数；所述桩身摩擦力与桩-土相对沉降的双曲线模型如式4： 桩端反力与管桩沉降的双曲线模型如式5： 式4、5中：fz，j为第j级荷载作用下深度z处桩身摩擦力；Nb，j为第j级荷载作用下桩端反力；Sw，j为第j级荷载作用下管桩与桩周土的相对沉降；S0，j为第j级荷载作用下管桩沉降；Up、Ap分别为管桩的周长和横截面积；hz是对应深度z处管桩桩身分段长度；asz、bsz分别为深度z处桩身摩擦力与桩-土相对沉降的双曲线模型的待定参数；av、bv分别为深度z处桩端反力与管桩沉降的的双曲线模型的待定参数；所述桩身摩擦力与桩-土相对沉降的双曲线模型的待定参数按式6确定： 所述桩端反力与管桩沉降的双曲线模型的待定参数按式7确定： 式6、7中：Rp为圆形管桩的外径；Rf为破坏比；c为土体粘聚力，v为土体泊松比，为土体内摩擦角，γ'为土体有效重度，K0为土体静止土压力系数；E0z为桩周单一土层深度z处的变形模量；Eb为桩端持力层的变形模量；ω为基础形状系数；Nc、Nq为承载力系数；S3、桩周土体参数反演：将桩周不同土层的实测物理力学性质参数分别等效为单一土层的相应参数，根据S2所得两个双曲线模型的拟合参数以及桩周单一土层的等效参数，采用最小二乘法反演出桩周单一土层不同深度的变形模量以及桩端持力层的变形模量；S4、确定管桩负摩阻力中性点动态位置：获得同一工程场地任意管桩在任意荷载下的桩周土地表沉降w0，并根据S1中所得的桩周土沉降沿深度分布曲线的平均斜率，获得任意荷载下桩周土体沉降wz沿深度的分布曲线，令该任意荷载下的管桩沉降为x，得到桩-土相对沉降为wz-x，同时根据该管桩桩周土体的实测物理力学性质参数及S3反演后得到的两个变形模量对双曲线模型进行更新，将管桩沉降x和桩-土相对沉降wz-x代入更新后的双曲线模型中，对管桩沉降x进行迭代计算，当管桩桩身合力NΔ的绝对值小于等于收敛值Y时，对应xk即为管桩真实沉降，将桩-土相对沉降wz-xk＝0对应深度位置z作为该任意荷载作用下负摩阻力中性点位置；k为迭代次数。

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