[发明专利]一种考虑桥墩与基础带扭角的桩基计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑桥墩与基础带扭角的桩基计算方法，包括以下步骤：以基础为中心，计算桩基坐标和承台底柔度；以桥墩为中心，换算承台底柔度，作为边界约束条件，计算桥墩地震力，换算到承台底；以桥墩为中心，计算承台底其他外力，并进行荷载组合；以基础为中心，换算承台底外力；根据承台底外力计算桩基，得到墩顶位移和总刚度；以桥墩为中心，换算墩顶位移和总刚度。本发明能够针对交通运输领域的桥墩与基础带扭角的桩基进行计算，该方法避免了单纯的以桥墩为中心还是以基础为中心计算桩基带来的误差，通过三次坐标变换准确计算出承台底外力和墩顶位移，解决了桩基的计算问题，考虑了基础扭角对整体刚度的影响。

技术领域

本发明属于交通运输业桥梁工程技术领域，具体涉及一种考虑桥墩与基础带扭角的桩基计算方法。

背景技术

在桥墩桩基计算中，为避开既有线或其他重要构筑物的限界，需要把基础扭转一个角度，针对这个计算问题常规方法有两种。方法一，以桥墩为中心换算桩基坐标，这种方法没有考虑到基础刚度具有方向性，扭转其他角度以后桩基影响系数无法求解的问题；方法二，以基础为中心换算承台底外力，这种方法没有考虑基础和桥墩的位移和刚度方向发生的偏差，在计算桥墩地震力、墩顶位移和总刚度会产生影响。

针对上述地震作用下桥墩桩基计算中存在的实际问题，亟需一种思路清晰操作简便的方法来解决桥墩与基础带扭角的计算问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种考虑桥墩与基础带扭角的桩基计算方法。

本发明的技术方案是：一种考虑桥墩与基础带扭角的桩基计算方法，包括以下步骤：

A.以基础为中心，计算桩基坐标和承台底柔度

以基础为中心即以群桩中心为原点，承台宽度方向为x轴，承台长度方向为y轴的坐标系，进而计算桩基坐标、承台底x轴方向柔度γ_x、承台底y轴方向柔度γ_y；

B.以桥墩为中心，换算承台底柔度，作为边界约束条件，计算桥墩地震力，换算到承台底

以桥墩为中心即以桥墩中心为原点，线路方向为x轴，垂直线路方向为y轴的坐标系，进而换算承台底x轴方向柔度γ’_x和y轴方向柔度γ’_y，作为墩底的边界约束条件，采用反应谱法求解桥墩的地震力；

C.以桥墩为中心，计算承台底其他外力，并进行荷载组合

以桥墩为中心，计算承台底其他外力，并与地震力一起进行荷载组合，得到承台底x轴方向外力F’_x和y轴方向外力F’_y；

D.以基础为中心，换算承台底外力

以基础为中心，计算承台底x轴方向外力F_x和y轴方向外力F_y；

E.根据承台底外力计算桩基，得到墩顶位移和总刚度

以基础为中心，计算墩顶x轴方向位移S_x和y轴方向位移S_y、x轴方向总刚度B_x和y轴方向总刚度B_y；

F.以桥墩为中心，换算墩顶位移和总刚度

以桥墩为中心，计算墩顶x轴方向位移S’_x和y轴方向位移S’_y、x轴方向总刚度B’_x和y轴方向总刚度B’_y。

更进一步的，步骤A中承台底柔度必须以基础为中心计算，其中影响承台底柔度的桩基影响系数k受群桩的排列影响较大，如矩形和梅花形布置，其布置是按照基础方向来排布的，见公式(1)，其他方向该值计算无意义，