[发明专利]径向小高度加翼大直径钢管桩及其水平承载力计算方法

摘要

本发明公开了径向小高度加翼大直径钢管桩及其水平承载力计算方法，首先根据《建筑桩基技术规范》JGJ94‑2008算出“普通大直径钢管桩”的“水平承载力基础值”；然后利用数值分析手段对“普通大直径钢管桩”及“径向小高度加翼大直径钢管桩”的水平承载特性进行分析，通过回归分析，找出“径向小高度加翼大直径钢管桩”水平承载力相对于“水平承载力基础值”的“桩径尺寸效应系数”和“翼板效应系数”；最后对“水平承载力基础值”进行“桩径尺寸效应系数”和“翼板效应系数”修正，得到“径向小高度加翼大直径钢管桩”水平承载力计算公式。本发明用于海上风电场风电机组大直径钢管桩单桩基础工程，可以获得良好的经济效益和社会效益。

主权项

一种径向小高度加翼大直径钢管桩及其水平承载力计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：针对钢管直径D＝3m～7.5m、无径向翼的普通弹性长桩，先根据《建筑桩基技术规范》JGJ94‑2008计算其水平承载力特征值的“基础值”Rh0；步骤二：针对钢管直径D＝3m～7.5m、无径向翼的普通弹性长桩，采用数值分析手段，计算其水平承载能力Rh1，以及地面处桩身的水平位移y1；然后以步骤一中的Rh0为基础，通过回归分析，得到不同直径钢管桩水平承载力的“尺寸效应系数”kD，即：kD＝Rh1/Rh0＝(0.25lnD+0.86)；步骤三：针对钢管直径D＝3m～7.5m、设置径向翼的弹性长桩，利用ANSYS软件建立桩、径向翼和地基土在桩顶水平荷载作用下的整体数值模型；采用数值分析手段，分析不同径向翼数量n、不同翼板高度hs、不同径向翼长度Ls条件下的桩在桩顶水平荷载H作用下，地面处桩身的水平位移y2，其中取ds＝0m；步骤四：针对步骤三中的计算结果，按照“地面处桩身的水平位移与桩顶水平荷载成正比”的原则，通过优化分析，结合海上风电基础大直径钢管桩的施工特点，确定径向翼的高度hs；经过对比分析，确定本发明中的翼板高度hs＝0.3m～0.5m；步骤五：以步骤二中的y1为基础，对步骤三～步骤四中的计算结果进行回归分析，找出径向加翼钢管桩水平承载能力的“翼板效应系数”ks，即：ks＝y1/y2；步骤六：根据步骤一～步骤五，可以得到径向小高度加翼，hs＝0.3m～0.5m大直径钢管桩的水平承载力Rha＝kskDRh0；即：Rha＝[1+(0.01n+0.10)Ls0.2](0.97+0.1hs)(6/D)0.076(0.25lnD+0.86)×Rh0。