一种桩基水平承载力简化计算方法技术

本发明专利技术公开了一种桩基水平承载力简化计算方法，该方法以大量工程数据为依据，通过旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps的关系、旁压模量Em与地基基床系数的比例系数m的关系，建立了旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m的单桩水平承载力简化计算方法。本发明专利技术的优点是，以原位测试参数比贯入阻力Ps或旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m进行水平桩承载力计算，参数确定方法简单可靠，计算精度能够满足工程要求，简化后的计算方法便于工程应用。

A simplified method for calculating horizontal bearing capacity of pile foundation

The invention discloses a simplified calculation method for the bearing capacity of a pile foundation, the method to a large number of engineering data, through the pressuremeter modulus Em and static cone penetration resistance Ps, the relationship between pressuremeter modulus Em and proportional coefficient m Fonudation coefficient, the simplified calculation method of horizontal bearing capacity of single pile proportional coefficient m the establishment of the pressuremeter modulus coefficient of Em instead of the foundation. The invention has the advantages that the proportional coefficient m in situ test parameters of specific penetration resistance Ps or pressuremeter modulus Em instead of the horizontal foundation modulus pile bearing capacity calculation, parameter determination method is simple and reliable, the calculation accuracy can meet the engineering requirements, the simplified calculation method for engineering application.

【技术实现步骤摘要】
一种桩基水平承载力简化计算方法
本专利技术涉及一种结构承载力的计算方法，具体涉及一种桩基水平承载力简化计算方法。
技术介绍
水平受荷桩的受力变形是一项十分复杂的研究，其需要考虑桩基与地基土的相互作用，目前对于水平受荷桩的计算方法大体可分为弹性理论法、数值法和地基反力法三类，各种方法均有各自的优势和局限性。弹性理论法将桩视作弹性地基梁，而桩周土体被认为是半弹性空间的弹性连续体，其基本理论依据是Mindlin的理论解，为半弹性空间内部一点作用荷载所引起的空间内任意点的位移。该方法假设桩周土体不因桩的存在而物理特性受到影响，将单桩沿着深度进行离散为一维单元，由土体的连续体特性基于Mindlin解得到土体变形，由梁的相关方程得到桩体变形，由变形协调条件和桩顶桩底边界条件，得到相应的方程，采用有限差分法的数值手段进行求解，得到单桩的受力变形反应。该方法考虑了土体连续性特性，但没有考虑土体的非线性，其求解过程中，对土体弹性体的弹性模量E选取较为敏感，相当于用相应荷载水平下的割线模量来代替土体非线性的物理特性。数值法包括有限差分法，有限元法，积分方程法，边界单元法在内的各种数值方法都属于此类。在此类方法中，桩和土体都被离散为单元，基于有限元、积分变换、边界元的数学手段进行求解。此类方法可以对桩土的相互接触进行详细分析，选取不同的土体模型，适应性比较广。但有限元分析的结果精确程度与输入的土体参数有很大关系，而土体参数大多是通过物理试验测定得到的，这很大程度上制约了有限元分析结果的可靠性。地基反力法实际上采用Winker地基模型，将桩视作为竖向弹性地基梁，桩周土体的作用简化为沿着桩身分布的一系列互相独立的弹簧。根据弹簧刚度与桩身变形的相关性，即土体抗力与桩身变形的关系，可分为极限地基反力法、弹性地基反力法和弹塑性地基反力法。地基反力法可以考虑土体抗力与桩身变形的关系，但其将土离散成一个个独立的弹簧忽略土的连续性。不管采用何种方法，只要选取的参数合适，各种方法对桩受力特性的计算结果都能较好地与实测值相符合。因此，各种方法是否优越就突出地体现在其参数选择的难易程度和计算繁简程度上。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种桩基水平承载力简化计算方法，该简化计算方法通过旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps的关系、旁压模量Em与地基基床系数的比例系数m的关系，建立了旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m的单桩水平承载力简化计算方法。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种桩基水平承载力简化计算方法，涉及单桩，其特征在于所述计算方法至少包括如下步骤：（1）获取所述单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内的各土层的旁压模量Em值，其中所述d为所述单桩直径，并确定各土层的土性，之后根据各土层的土性计算出各土层地基基床系数的比例系数m，计算公式如下：对于砂性土层，计算公式为；对于粘性土层，计算公式为；（2）根据各土层的m值和厚度h，计算得到等效的Em值，即等效旁压模量；（3）得到等效旁压模量后，根据下式计算所述单桩的水平承载力特征值：其中，为单桩水平承载力特征值；为修正系数；为等效旁压模量；为单桩桩身计算宽度；EI为单桩桩身抗弯刚度；为单桩桩顶水平位移系数；为单桩桩顶允许水平位移。所述旁压模量Em值通过旁压试验获取。所述旁压模量Em值通过获取所述单桩侧土层静力触探比贯入阻力Ps值后，再按土层性质分层统计获取：土层为褐黄色粘性土时，Em=6.78Ps-2.58，Ps值适用范围为0.75～1.5MPa；土层为灰色粉性土、粉砂时，Em=1.30Ps+3.50，Ps值适用范围为1.5～5.0MPa；土层为灰色淤泥质粉质粘土时，Em=7.41Ps-1.82，Ps值适用范围为0.5～1.2MPa；土层为灰色淤泥质粘土时，Em=5.93Ps+0.83，Ps值适用范围为0.45～0.80MPa；土层为褐灰色粘性土时，Em=6.84Ps+0.78，Ps值适用范围为0.75～1.60MPa；土层为灰色粉性土时，Em=1.32Ps+5.00，Ps值适用范围为2.5～7.0MPa；土层为灰色、褐灰色粘性土时，Em=2.53Ps+5.68，Ps值适用范围为1.2～2.2MPa；土层为暗绿色粘性土时，Em=7.05Ps-1.71，Ps值适用范围为1.8～4.0MPa。所述单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内具有不多于三层土时，所述等效旁压模量的计算方法为：其中，为各层土的m值；为各层土的厚度；为各层土的厚度之和。当所述土层为砂性土和粉性土时，所述修正系数取0.9～1.1。当所述土层为粘性土时，所述修正系数取1.05～1.45。本专利技术的优点是，以原位测试参数比贯入阻力Ps或旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m进行水平桩承载力计算，参数确定方法简单可靠，计算精度能够满足工程要求，简化后的计算方法便于工程应用。附图说明图1为本专利技术中修正前的m值拟合曲线图；图2为本专利技术中修正后的m值拟合曲线图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：本实施例具体涉及一种桩基水平承载力的简化计算方法，该计算方法通过旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps的关系、旁压模量Em与地基基床系数的比例系数m的关系，建立了旁压模量Em代替地基基床系数的比例系数m的单桩水平承载力简化的计算方法，降低了参数选择的难度和计算过程的繁复程度。该简化计算方法具体包括如下步骤：（1）首先通过旁压试验获取单桩侧土层的旁压模量Em，但是需要说明的是，由于旁压试验造价相对较高且目前普及程度相对较低的问题，因此有些工程可能无法进行旁压试验；当无法通过旁压试验获取旁压模量Em值时，则通过静力触探资料获取单桩侧土层的静力触探比贯入阻力Ps值，之后根据单桩侧各土层的性质进行分层统计，在单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内（其中d为单桩直径），换算每层土的Em值，具体如下表1所示：表1旁压模量Em与静力触探比贯入阻力Ps经验关系土层名称Em与Ps经验关系Ps（MPa）值适用范围褐黄色粘性土Em=6.78Ps-2.580.75～1.5灰色粉性土、粉砂Em=1.30Ps+3.501.5～5.0灰色淤泥质粉质粘土Em=7.41Ps-1.820.5～1.2灰色淤泥质粘土Em=5.93Ps+0.830.45～0.80褐灰色粘性土Em=6.84Ps+0.780.75～1.60灰色粉性土Em=1.32Ps+5.002.5～7.0灰色、褐灰色粘性土Em=2.53Ps+5.681.2～2.2暗绿色粘性土Em=7.05Ps-1.711.8～4.0静力触探是应用最广泛的主要原位试验之一，其比贯入阻力Ps一般数据可靠，重现性好，且国内具有大量静探孔资料，根据课题单位多年来在原位测试上的研究成果，发现静力触探比贯入阻力Ps值与旁压模量Em具有良好的相关性，即如表1所示，静力触探从原理上来说也可采用圆孔扩张理论解答，因此，在物理模型上两者也有一定的相关性；（2）获取在单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内每层土的Em值后，确定各土层的土性，之后根据各土层的土性计算出地基基床系数的比例系数m，计算公式如下：对于砂性土层，计算公式为……………………式（1）对于粘性土本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桩基水平承载力简化计算方法，涉及单桩，其特征在于所述计算方法至少包括如下步骤：（1）获取所述单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内的各土层的旁压模量

【技术特征摘要】
1.一种桩基水平承载力简化计算方法，涉及单桩，其特征在于所述计算方法至少包括如下步骤：（1）获取所述单桩桩顶以下2（d+1）深度范围内的各土层的旁压模量Em值，其中所述d为所述单桩直径，并确定各土层的土性，之后根据各土层的土性计算出各土层地基基床系数的比例系数m，计算公式如下：对于砂性土层，计算公式为；对于粘性土层，计算公式为；（2）根据各土层的m值和厚度h，计算得到等效的Em值，即等效旁压模量；（3）得到等效旁压模量后，根据下式计算所述单桩的水平承载力特征值：其中，为单桩水平承载力特征值；为修正系数；为等效旁压模量；为单桩桩身计算宽度；EI为单桩桩身抗弯刚度；为单桩桩顶水平位移系数；为单桩桩顶允许水平位移。2.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于所述旁压模量Em值通过旁压试验获取。3.根据权利要求1所述的一种桩基水平承载力简化计算方法，其特征在于所述旁压模量Em值通过获取所述单桩侧土层静力触探比贯入阻力Ps值后，再按土层性质分层统计获取：土层为褐黄色粘性土时，Em=6.78Ps-2.58，Ps值适用范围为0.75～1.5MPa；土层为灰色粉性土、粉砂时，Em=1.30Ps+3.50，Ps值适用范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾国荣，杨石飞，梁振宁，
申请(专利权)人：上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31