【技术实现步骤摘要】
本专利技术数据分析，尤其涉及预应力空心桩用于基坑支护分析方法。
技术介绍
1、预应力空心桩是一种结构形式为空心的预应力混凝土桩。它通常由钢筋预应力体和外壳组成。钢筋预应力体通常是一个或多个钢筋束，通过预应力锚固在桩顶和桩底，以提供桩的抗弯和抗剪能力。外壳一般由混凝土或钢管制成，用于保护钢筋预应力体，并提供桩的整体刚度和稳定性。
2、预应力空心桩用于基坑支护是指在进行基坑开挖时，使用预应力空心桩作为支撑结构，以提供基坑周边土体的稳定性和支撑能力。基坑支护是为了防止土体失稳、基坑塌陷或土体滑移等不良情况发生，保障施工安全和周边建筑物的稳定。进行基坑支护分析的目的是为了确定适当的支护措施和设计方案，确保基坑施工过程中的安全性和稳定性。
3、传统的基坑支护分析方法通常采用一些简化假设，如土体为弹性体、支撑结构为刚性等。这些假设在一定程度上简化了计算过程，但也带来了一些缺点。例如传统方法还存在一些其他简化假设，如忽略土体的非均匀性、不考虑土体与支撑结构的接触问题等，这些简化假设都有可能导致分析结果的误差较大，不能准确地反映实际工程的情况。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供预应力空心桩用于基坑支护分析方法、系统、设备以及存储介质，能够至少解决现有技术中的简化假设都有可能导致分析结果的误差较大，不能准确地反映实际工程的情况的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供一种预应力空心桩用于基坑支护分析方法，包括：
3、获取预应力空心桩在基坑支护中
4、基于预设的预应力空心桩的静态受力分析模型对所述静态受力数据进行分析，得到静态分布受力信息；
5、获取作用于所述预应力空心桩的动力载荷；
6、基于所述动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组；
7、对所述动态受力方程组进行求解，得到动态分布受力信息；
8、基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析，得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据。
9、进一步地，所述预设的预应力空心桩的静态受力分析模型的建立过程，包括：
10、获取预应力空心桩的物理参数；
11、基于所述物理参数计算预应力空心桩的抗弯强度；
12、基于所述物理参数计算预应力空心桩的剪切强度；
13、根据所述预应力空心桩的抗弯强度和所述预应力空心桩的剪切强度以及预设的土体对桩体的反力分布确定静态受力分析模型。
14、进一步地，预设的土体对桩体的反力分布的确定过程，包括：
15、确定预应力空心桩作用的土体的力学性质，所述力学性质包括土壤的弹性模量、剪切模量、泊松比以及内摩擦角；
16、对所述预应力空心桩进行受力特点分析，以确定预应力空心桩在土体中的受力分布；
17、基于所述土体的力学性质确定初始的土与桩相互作用模型和相互作用参数；
18、根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数，并结合预应力空心桩在土体中的受力分布，计算出土体对桩体的反力分布。
19、进一步地，根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数，并结合预应力空心桩在土体中的受力分布，计算出土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
20、根据土与桩相互作用模型和相互作用参数确定土与桩的作用力；
21、根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力，计算土体对桩体的反力分布。
22、进一步地，根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力，计算土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
23、将预应力空心桩划分为若干段，其中每一段土与桩的作用力由一个弹簧模拟，其中，弹簧的刚度是基于土体的弹性模量和预应力空心桩的桩径确定；
24、根据各弹簧的刚度和预应力空心桩在土体中受力分布计算得到每段土体对桩体的反力大小；
25、根据每段土体对桩体的反力大小确定土体对桩体的反力分布。
26、进一步地，基于所述动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组的步骤，包括：
27、所述动力载荷包括地震动载荷；
28、将所述地震动载荷引入所述预设的有限元模型，以作为所述有限元模型的时间历程得到动态受力方程组，其中，在有限元模型中，使用动态受力方程组来描述预应力空心桩在地震动载荷下的响应；
29、所述动态受力方程组包括质量方程和运动方程，其中，质量方程表示预应力空心桩的质量与加速度之间的关系，其表达式为表示为m*a = fm，其中m为质量矩阵，a为加速度向量，fm为动力载荷向量；所述运动方程表示预应力空心桩的位移、速度以及加速度之间的关系，其表达式表示为md^2u/dt^2 + cdu/dt + k*u = f，其中m为质量矩阵，c为阻尼矩阵，k为刚度矩阵，u为位移向量，f为受力向量。
30、进一步地，对所述动态受力方程组进行求解，得到动态分布受力信息的步骤，包括：
31、设定初始时刻的位移、速度和加速度；
32、根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算质量方程左侧的加速度项m*a；
33、根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算质量方程右侧的动力载荷项fm；
34、更新加速度向量a_new = m_inv * (fm - ku - cv)，其中m_inv为质量矩阵的逆矩阵，u为位移向量，v为速度向量；
35、根据更新的加速度向量，更新位移和速度向量：u_new = u + dtv + 0.5dt^2*(a+ a_new)，v_new = v + 0.5dt(a + a_new)，其中dt为时间步长；
36、将更新后的位移、速度和加速度作为下一时刻的初始条件，重新执行更新加速度向量的步骤，直到达到预设的收敛条件，得到所述质量方程的解；
37、根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程左侧的加速度项md^2u/dt^2+ cdu/dt + k*u；
38、根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程右侧的动力载荷项f；
39、更新位移向量：u_new = u + dtv + dt^2((1-θ)a + θa_new)，其中u为位移向量，v为速度向量，a为加速度向量，θ为时间积分参数，dt为时间步长；
40、将更新后的位移向量作为下一时刻的初始条件，重新执行执行根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程左侧的加速度项md^2u/dt^2 + cdu/dt + k*的步骤，直至达到预设的时间终点，得到所述运动方程的解；
41、根据所述质量方程的解和所述运动方程的解确定所述动态分布受力信息。
42、进一步地，基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析，得到用于表示所述预应力空心桩基坑支本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，所述预设的预应力空心桩的静态受力分析模型的建立过程，包括：
3.根据权利要求2所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，预设的土体对桩体的反力分布的确定过程，包括：
4.根据权利要求3所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数，并结合预应力空心桩在土体中的受力分布，计算出土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力，计算土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
6.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，基于所述动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组的步骤，包括：
7.根据权利要求6所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，对所述动态受力方程组进行求解，
8.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析，得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据步骤，包括：
9.根据权利要求8所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，根据所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息确定修正系数的步骤中，所述修正系数的表达式包括：
10.根据权利要求9所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，基于所述修正系数对静态分布受力信息进行修正，得到所述支护效果分析数据的步骤，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，所述预设的预应力空心桩的静态受力分析模型的建立过程，包括：
3.根据权利要求2所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，预设的土体对桩体的反力分布的确定过程，包括：
4.根据权利要求3所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数，并结合预应力空心桩在土体中的受力分布，计算出土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力，计算土体对桩体的反力分布的步骤，包括：
6.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晋荣，肖涌涛，王伟，王钰宁，马波磊，刘永超，陈凤宇，曹龙，郭鹏，刘春来，程志敏，应丹林，李兵兵，张国平，
申请(专利权)人：中铁建设集团华北工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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