预制桩静力压桩中沉桩阻力的计算方法

摘要

本发明公开了和种预制桩静力压桩中沉桩阻力的计算方法包括下述步骤：1、确定各土层的桩侧摩阻力、桩端阻力及沉桩地基的竖向分层数目；2、计算目标竖向分层以上土层的桩侧摩阻力；3、计算目标竖向分层的桩侧摩阻力和桩端阻力及建立超定方程组；4、求解目标竖向分层内的调整系数α(j)和β(j)；5、确定预制桩沉桩阻力的表达式。该方法应用最小二乘法和平均解方法直接实现调整系数的最优解答，求解过程更为程序化和智能化，可以直接通过编程实现整个求解过程的计算解答，计算效率和计算精度均较高。

主权项

一种预制桩静力压桩中沉桩阻力的计算方法，其特征在于，包括下述步骤：1)确定各土层的桩侧摩阻力、桩端阻力及沉桩地基的竖向分层数目：a)确定土层数目：根据地层参数，确定预制桩最大贯入深度范围内的土层数目I；b)确定土层沉桩参数：从地基表面开始，以土层分界面为界限，采用土层厚度加权平均方法确定各土层的桩侧摩阻力值f_s(i)和桩端阻力值q_c(i)，其中，1≤i≤I；c)确定竖向分层数目：由竖向分层间距ΔL确定竖向分层分界线的位置，根据预制桩最大沉桩深度和地基土层范围确定竖向分层数目J；2)计算目标竖向分层以上土层的桩侧摩阻力：利用式(1)，通过叠加计算方法确定目标竖向分层以上各土层的总的桩侧摩阻力；目标竖向分层为第一层时，不计算第一分层以上土层的桩侧摩阻力，$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{s1}=U\underset{n=1}{\overset{j-1}{\Sigma }}\beta \left(n\right)·f_s\left(n\right)·\Delta L,& (j>1)\\ F_{s1}=0,& (j=1)\end{array}\right.---\left(1\right)$式中：F_s1为目标竖向分层以上土层的总的桩侧摩阻力，单位为：牛顿；U为预制桩周长，单位为：米；n为编号为j的目标竖向分层以上的各竖向分层编号；β(n)为第n个竖向分层的桩侧摩阻力调整系数；f_s(n)为第n个竖向分层的桩侧摩阻力参数，单位为：帕；ΔL为竖向分层间距，单位为：米；3)计算目标竖向分层的桩侧摩阻力和桩端阻力及建立超定方程组：a)计算目标竖向分层中的桩侧摩阻力和桩端阻力：根据预制桩沉桩过程中在目标竖向分层中的实际位置，采用微段积分叠加方法，得到目标竖向分层中的桩侧摩阻力F_s2(k)；根据桩端位置处的桩端阻力值q_c(j)，由式(2)得到目标竖向分层中的桩端阻力：Q_c(k)＝α(j)·q_c(k)·A_p   (2)式中：k为目标竖向分层中不同贯入深度的桩体编号；Q_c(k)为目标竖向分层中第k个贯入深度对应的桩端阻力，单位为：牛顿；α(j)为目标竖向分层中的桩端阻力调整系数；q_c(k)为目标竖向分层范围内第k个贯入深度对应的桩端阻力参数，单位为：帕；A_p为桩端最大横截面积；b)建立超定方程组根据预制桩静力沉桩过程中的压桩力实测曲线，得到目标竖向分层内不同沉桩深度位置处的压桩力实测值Q(k)，建立起式(3)形式的压桩力竖向平衡方程：Q(k)＝F_s1+β(j)F_s2(k)+α(j)Q_c(k)   (3)式中，Q(k)为目标竖向分层内第k个贯入深度对应的压桩力实测值，将目标竖向分层内的各个压桩力实测值Q(k)依次代入式(3)，建立起关于桩端阻力调整系数α(j)和桩侧摩阻力调整系数β(j)的线性超定方程组；4)求解目标竖向分层内的调整系数α(j)和β(j)：第j个目标竖向分层线性超定方程组求解中，具体应用最小二乘法和平均解方法；当最小二乘解满足[0,1]范围要求时，将最小二乘解作为最终解；否则，应用平均解替代最小二乘法作为最终解；5)确定预制桩沉桩阻力的表达式：按上述步骤4)的方法，对所有竖向分层自上至下逐一计算，建立完成超定方程组并进行求解，完成所有竖向分层调整系数α(j)和β(j)的计算后，确定预制桩沉桩阻力表达式(4)，$P=U\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\beta \left(i\right)·f_s\left(i\right)·l_i+\alpha \left(N\right)·q_c\left(N\right)·A_p---\left(4\right)$式中：N为对应于预制桩实际贯入深度的叠加微段总数目；β(i)为第i个叠加微段位置处的桩侧摩阻力调整系数；f_s(i)为第i个叠加微段位置处的土层桩侧摩阻力参数，单位为：帕；l_i为第i个叠加微段长度；α(N)为不同贯入深度的预制桩桩端所在土层的桩端阻力调整系数；q_c(N)为不同贯入深度的预制桩桩端所在土层的桩端阻力参数(Pa)。