[发明专利]基桩地基模型分析方法及用于该方法的试验装置有效

专利信息
申请号: 201310135207.5 申请日: 2013-04-18
公开(公告)号: CN103195112A 公开(公告)日: 2013-07-10
发明(设计)人: 刘成毅;李玲 申请(专利权)人: 四川建筑职业技术学院
主分类号: E02D33/00 分类号: E02D33/00
代理公司: 四川力久律师事务所 51221 代理人: 肖明;熊晓果
地址: 618000 *** 国省代码: 四川;51
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摘要: 发明公开了基桩地基模型分析方法及用于该方法的试验装置,其基桩地基模型分析方法包括建立被测桩—土相关作用的离散弹簧支撑模型、构建被测桩的内力及变形方程以及传递矩阵、被测桩地基反力分析基本方程、建立不同地基反力模型并编制相应电算程序、现场布置基桩地基试验装置、测量被测桩在地面处水平位移和转角、根据电算程序计算分析并确定相应地基反力模型参数;其所用基桩地基试验装置包括设于地面的基准梁、基准桩、反力桩、被测桩,所述反力桩、被测桩之间连接有千斤顶和力传感器,在所述被测桩上设置有测角装置和位移测量装置。本发明通过现场试桩,即可对基桩地基建立多种假设模型,能确定其相关模型参数,具有一定通用性。
搜索关键词: 地基 模型 分析 方法 用于 试验装置
【主权项】:
1.基桩地基模型分析方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、建立被测桩(3)—土相关作用的离散弹簧支撑模型;设地基为任意分层构造,所述被测桩(3)为非嵌岩桩体,将其分割成若干小段,即λ1、λ2…λn桩段,根据线弹性地基反力数学模型公式:k=mb0xω式中:k是地基系数,x是被测桩(3)桩在地面或局部冲刷线以下的计算深度,m是地基系数的比例系数,b0是被测桩(3)桩身计算宽度,ω是反映地基反力随深度变化的指数;计算被测桩(3)各段节点处的地基系数,使其符合对该层地基模型的分布规律假设;将被测桩(3)各段桩侧土的地基系数k简化为成两组弹簧刚度系数呈三角形分布规律的小弹簧群,对桩段λi,将被测桩(3)桩侧土反力简化为桩段两端集中弹簧力,设分别为两端弹簧刚度系数,其中地基系数k和弹簧刚度系数K的上角标表示桩段号,下角标表示桩端号;根据力矩平衡原理可得λi桩段i-1端集中弹簧力简化公式:Ki-1iyi-1=yi-1λi4(ki-1i+kii3)+yiλi12(ki-1i+kii)]]>同理可得λi桩段i端集中弹簧力简化公式:Kiiyi=yiλi4(kii+ki-1i3)+yi-1λi12(ki-1i+kii)]]>步骤二、根据所述离散弹簧支撑模型,建立所述被测桩(3)—土相关作用的内力和变形方程;由所述步骤一中两个弹簧力简化公式,可将i-1、i点弹簧点内侧桩段所述变形及内力方程改写成:yia1yi-1a2θi-1a3Mi-1a4Qi-1θib1yi-1b2θi-1b3Mi-1b4Qi-1Mic1yi-1c2θi-1c3Mi-1c4Qi-1Qid1yi-1d2θi-1d3Mi-1d4Qi-1式中,y为桩身挠曲水平位移、θ为转角、M为弯矩、Q为剪力,ηa1至ηd4共16个系数是与被测桩(3)的轴向压力N、抗弯刚度EI、桩分段长度λ,以及桩侧地基比例系数m和地基反力深度变化指数ω有关的参数;步骤三、由所述被测桩(3)—土相关作用的内力和变形方程,构建从所述被测桩(3)底部向顶部的传递矩阵方程,进而得到所述被测桩(3)地基反力分析的基本方程;在仅有水平试验加载力时,所述步骤二中内力变形方程的Mn为零;将Qn改用水平加载力Hs表示,消去上式中y0和θ0,整理得被测桩(3)地基反力分析的基本方程:yn=ηn-a1ηn-c2-ηn-a2ηn-c1ηn-d1ηn-c2-ηn-d2ηn-c1Hs]]>θn=ηn-b1ηn-c2-ηn-b2ηn-c1ηn-d1ηn-c2-ηn-d2ηn-c1Hs]]>对于所述被测桩(3)桩底嵌岩端承桩,被测桩(3)底部y0、θ0为零,用同样方法可得所述被测桩(3)作为嵌岩端承桩的地基反力分析的基本方程;步骤四、应用所述基本方程建立不同地基反力模型,并编制相应电算程序;将试验水平加载力Hs代入由不同地基假设模型建立的所述步骤三中被测桩(3)地基反力分析的基本方程,得到被测桩(3)的力作用点水平位移ynj和转角θnj的计算值,再以测得值ync(即yc)和θnc(即θc)与计算值ynj和θnj的差值Δy和Δθ分别等于零为目标函数,所述地基反力分析的基本方程可以改写为式:Δy=ync-ηn-a1ηn-c2-ηn-a2ηn-c1ηn-d1ηn-c2-ηn-d2ηn-c1Hs]]>Δθ=θnc-ηn-b1ηn-c2-ηn-b2ηn-c1ηn-d1ηn-c2-ηn-d2ηn-c1Hs]]>地基反力的地基系数k随x的变化取不同形式,编制相应电算程序可以对所述步骤一中地基系数的比例系数m和深度变化指数ω值进行搜索,得到相应地基反力计算模型及参数;步骤五、在现场布置基桩地基试验装置;步骤六、测量所述被测桩(3)在地面处的水平位移yc和转角θc,采用被测桩(3)、反力桩(7)的两桩互顶加载的方式进行测量,所述反力桩(7)的承载能力和刚度大于所述被测桩(3)的1.2倍;步骤七、将所述水平位移和转角输入所述电算程序,计算分析并建立相应地基反力模型;输入被测桩(3)水平位移yc和转角θc双参数及水平试验顶力Hs,再调用相关所述电算程序,计算各种地基反力模型及参数,或进行桩身内力与变形比较,获得满足工程要求的结论。
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