申请/专利权人：湖南大学;广州市高速公路有限公司;中交路桥华南工程有限公司

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117973165B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;E02D33/00;E02D27/12;G01N3/24;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.05.21#实质审查的生效;2024.05.03#公开

摘要：本发明公开了一种深厚软土区水平受荷桩桩体内力及位移计算方法，包括以下几个步骤：获得深厚软土地层基本参数；确定地层参数沿埋深的分布规律；建立反应地层特性的数值模型，计算不同条件下地层反力与桩位移的关系；建立统一地层反力—位移曲线（p‑y曲线）经验公式；依据p‑y曲线通过有限差分法迭代求解桩的挠曲微分方程；经验公式的合理性验证。本发明针对深厚软土层地区受水平荷载的桩基础，利用现场试验、原位实验、室内土工实验和数值模拟等方法，直接基于地层土体参数构建软土层p‑y曲线，分析桩基础的受力、变形特征，克服了复合地基反力法（p‑y曲线法）桩周土体抗力获取难的问题。

主权项：1.一种深厚软土区水平受荷桩桩体内力及位移计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过对待计算内力及位移的水平受荷桩所在的深厚软土地层的实验，获取深厚软土地层的基本参数；步骤2，根据基本参数，建立深厚软土地层的软土变形指标与强度指标沿埋深分布的经验公式，从而确定地层参数沿埋深的分布规律；步骤3，根据经验公式，建立反映水平受荷桩和深厚软土地层在不同桩径和不同埋深情况下的相互作用的数值模型，计算不同条件下地层反力与桩位移的关系；步骤4，根据现有经验模型，通过步骤3的数字模型来进行数值模拟，从而建立反映桩型、实测深厚软土力学参数和埋深的统一地层反力—位移曲线即p-y曲线的经验公式；步骤5，根据弹性地基梁原理建立深厚软土中水平受荷桩挠曲微分方程，基于有限差分法将水平受荷桩离散化为若干桩单元，再利用p-y曲线计算桩体承受的地基反力，反复迭代求解软土中水平受荷桩挠曲微分方程，从而求解得到桩体内力及位移；所述的步骤5中，根据弹性地基梁原理建立的深厚软土中水平受荷桩挠曲微分方程为： 其中d为微分符号，E为桩体的弹性模量；I为桩体的横截面惯性矩；y为桩的侧向位移；h为桩的埋深；Es为p-y曲线的割线模量；所述的步骤5中，基于有限差分法将水平受荷桩离散化为若干桩单元，再利用p-y曲线计算桩体承受的地基反力，反复迭代求解深厚软土中水平受荷桩挠曲微分方程，从而求解得到桩体内力及位移包括：1将水平受荷桩沿全长均分为n等分，每段长为l；其中按桩顶至桩端，每一段的编号分别为0，1，……，n-1，n，并在桩顶及桩底各增加2个虚拟节点分别为-2，-1，以及n+1，n+2；2根据中心差分公式将水平受荷桩挠曲微分方程改为差分形式： 其中i表示水平受荷桩的第i段，Esi表示水平受荷桩第i段的p-y曲线割线模量；3根据桩顶的弯矩和剪力条件以及超长桩基的桩底弯矩和剪力为0，得到4个补充方程： 其中Q0、M0为桩顶的弯矩和剪力，Qn、Mn为桩底的弯矩和剪力；4联立以上各式得到线性方程组，并求解如下：先假定一组Esi的值，根据方程组求得桩的水平位移yi；由p-y曲线求得yi值所对应的p值，再由公式求得一组新的Esi值；通过反复迭代求解yi与Esi，直至前后两次迭代求得的y值在允许的误差范围之内为止；在y值确定后，再通过下式计算桩体内力，包括弯矩Mi、剪力Qi和截面转角θi：

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