采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，该计算方法将超长群桩沉降量分为桩土复合体的竖向压缩变形和桩端以下土体压缩变形两部分，其中，桩土复合体的竖向压缩变形等于桩身压缩量Sp，桩端以下土体压缩变形考虑地质成因或基坑开挖等引起的土体应力历史变化并采用传统分层总和法计算获得桩端以下土体压缩量Ss；将桩身压缩量Sp与桩端以下土体压缩量Ss相加即为超长群桩的沉降量。本发明专利技术的优点是，计算方法充分考虑土体自然沉积和深基坑土方开挖等土体应力历史对超长群桩沉降的影响，计算结果与实测沉降差异小，不需要对计算结果进行任何经验修正，较好的解决按照规范方法估算的超长群桩最终沉降量远大于实测值的弊端。

The composite foundation model prediction method of super long pile group settlement

The invention discloses a prediction method of super long pile group settlement of composite foundation model, the calculation method of the super long pile group divided into settlement and soil under pile bottom pile soil composite compression deformation of two parts, the vertical compressive deformation of pile soil composite pile compression is equal to Sp and soil under pile bottom soil compression deformation considering geological genesis or excavation stress caused by historical changes and calculation of soil under pile bottom compression Ss using the traditional layerwise summation method; the compression of pile and soil under pile bottom Sp compression Ss together is the settlement of the super long pile group. The invention has the advantages that the calculation method considering soil sedimentation and deep foundation pit excavation and soil stress history on the effect of super long pile group settlement, the calculation results with the measured settlement difference is small, does not require any empirical correction to the calculation result, a better solution to estimate according to the standard method of super long pile group settlement far the measured value is greater than the disadvantages.

【技术实现步骤摘要】
采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法
本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种考虑土体应力历史的采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法。
技术介绍
目前岩土工程中超长群桩沉降分析方法的研究较少，通常参照常规桩基沉降分析方法。常规桩基沉降分析方法大多基于等代墩基法或弹性半空间内荷载作用引起附加应力的线性叠加法，不能考虑超长桩显著的桩身压缩变形和桩间土的荷载分担作用，也没有考虑地质成因或基坑开挖卸荷等引起的土体应力历史因素对超长桩沉降计算的影响，计算得到的沉降较实际结果普遍偏大，且计算方法复杂，不便于工程应用。
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，提供一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，该计算方法将超长群桩沉降量分为桩土复合体的竖向压缩变形和桩端以下土体压缩变形两部分，在计算桩端以下压缩量时考虑地质成因或基坑开挖等引起的土体应力历史变化并采用传统的分层总和法计算。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，涉及自下而上依次设置的超长群桩、筏板以及上部结构，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：(1)计算所述超长群桩的桩身压缩量Sp；(2)计算所述超长群桩桩端以下各土层内的附加应力σzi，将附加应力σzi与相应土层内的土体前期固结压力pci和初始有效应力poi之差进行比较；若σzi＜pci-p0i，则所述超长群桩的桩端以下土体压缩量Ss为：若σzi＞pci-p0i，则所述超长群桩的桩端以下土体压缩量Ss为：式中，σzi为第i层土的附加应力；pci为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上的前期固结压力，为土体历史上曾经受到过的最大有效压力；p0i为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上的初始有效应力，在考虑基坑开挖卸荷效应时，将开挖卸荷并施加底板荷载后的土体有效应力状态作为初始有效应力；Hi为第i层土的厚度；e0i为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上对应于p0i值的初始孔隙比；Csi为第i层土的回弹指数；Cci为第i层土的压缩指数；(3)计算所述超长群桩的总沉降量SG，计算式为：SG＝Sp+Ss式中，Sp为所述超长群桩的桩身压缩量；Ss为所述超长群桩的桩端以下土体压缩量。步骤(1)中，所述超长群桩的桩身压缩量Sp的计算式为：式中，α为所述超长群桩的端阻比；P为所述超长群桩中基桩所承担的工作荷载；L为所述超长群桩的桩身长度；Ep为所述超长群桩的桩身单轴抗压弹性模量；Ap为所述超长群桩的桩身横截面积。所述超长群桩桩端以下土体内的附加应力σz的计算式为：式中，α为所述超长群桩的端阻比；Q为扣除浮力后施加在所述超长群桩上的上部结构总荷载，对应于荷载效应准永久组合；AG为所述超长群桩的外包面积；I1为作用在所述筏板底面的(1-α)Q荷载部分引起的附加应力的附加应力系数；I2为作用在所述超长群桩桩端平面的αQ荷载部分引起的附加应力的附加应力系数。I1为作用在所述筏板底面的(1-α)Q荷载部分引起的附加应力的附加应力系数，若(1-α)Q荷载部分在所述筏板底面呈矩形分布荷载，则计算式为：式中，v为泊松比；a为矩形均布荷载的长；b为矩形均布荷载的宽；z为荷载中心线下点到地面的距离；d为荷载面的深度；若(1-α)Q荷载部分在所述筏板底面呈圆形均布荷载，则计算式为：式中，v为泊松比；a为圆形均布荷载面的半径；z为荷载中心线下点到地面的距离；d为荷载面的深度；I2为作用在所述超长群桩桩端平面的αQ荷载部分引起的附加应力的附加应力系数，若αQ荷载部分在所述超长群桩桩端平面呈矩形分布荷载，则计算式为：式中，v为泊松比；a为矩形均布荷载的长；b为矩形均布荷载的宽；z为荷载中心线下点到地面的距离；d为荷载面的深度；若αQ荷载部分在所述超长群桩桩端平面呈圆形均布荷载，则计算式为：式中，v为泊松比；a为圆形均布荷载面的半径；z为荷载中心线下点到地面的距离；d为荷载面的深度；所述超长群桩是指针对软土地区工程桩长度不低于50m且长径比不低于60的建筑桩基，或是指针对软土地区工程桩长度不低于50m的桥梁、港口桩基。本专利技术的优点是，比较充分考虑土体自然沉积和深基坑土方开挖等土体应力历史对超长群桩沉降的影响，将超长群桩与桩间土简化为桩土复合加强体来考虑超长桩与桩间土的荷载分担及共同作用，计算中考虑超长桩压缩模量的非线性变化和桩基侧摩阻力沿桩身三角形分布的桩身压缩变形，且参照施加荷载后应力状态与先期固结压力关系，采用回弹模量或压缩模量根据分层总和法估算桩端以下土体压缩变形量，估算结果与实测沉降差异小，不需要对计算结果进行任何经验修正，较好的解决按照规范方法估算的超长群桩最终沉降量远大于实测值的弊端，计算机理明确，贴合桩基实际受力过程，计算过程简便易掌握，便于实际工程应用，具有良好的实用性。附图说明图1为本专利技术中复合地基模式计算示意图；图2为本专利技术中考虑土体应力历史的土体压缩曲线示意图；图3为本专利技术中超长群桩施工至基坑筏板浇筑的施工步骤示意图；图4为本专利技术中上部结构的施工步骤示意图。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：如图1-4，图中标记1-4分别为：筏板1、桩土复合加强体2、超长群桩3、上部结构4。实施例1：本实施例具体涉及一种考虑土体应力历史的采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，该计算方法将超长群桩沉降量分为桩土复合体的竖向压缩变形和桩端以下土体压缩变形两部分，其中，桩土复合体的竖向压缩变形等于桩身压缩量Sp，可按照桩的一维线弹性或非线性弹性变形分析方法计算；桩端以下土体压缩变形考虑地质成因或基坑开挖等引起的土体应力历史变化并采用传统分层总和法计算获得桩端以下土体压缩量Ss；将桩身压缩量Sp与桩端以下土体压缩量Ss相加即为超长群桩的沉降量。该计算方法具体包括如下步骤：(一)充分分析软土地区超长群桩土体的应力历史影响：1)受地质成因影响，如下表1所示，上海地区第②、⑥、⑧、⑩、(12)等粘性土层具有显著的超固结特征。如图2所示，对于超固结土，若在附加应力作用下当前应力小于pc，其受力变形状态将处于e～lgp曲线上的回弹再压缩段；若在附加应力作用下当前应力超过pc后则将进入e～lgp曲线上的正常压缩段；在同样的附加应力增量ΔPi作用下，按照正常压缩曲线计算的土体压缩量较按照回弹曲线计算的结果大许多，故对超固结土的沉降估算应充分考虑土体应力历史的影响。表1：上海地区代表性黏性土层的超固结参数统计表2)为了充分考虑土体应力历史，如图3、4所示，将本实施例中的超长群桩实际受力历程分解如下：(a)超长群桩2施工完成，土方未开挖；(b)基坑开挖到底完成卸载，降水至筏板1底面下；(c)施加筏板1自重荷载；(d)施加上部结构4的荷载补偿开挖卸载部分；(e)继续施加剩余的上部结构4的荷载。深基坑开挖卸荷在坑底土体内产生卸荷应力，改变了土体初始应力场，使原本处于正常固结状态下的粘性土土体处于事实上的超固结状态，或使原本处于超固结状态的粘性土超固结比增大。上部结构荷载施加后，坑底以下受卸荷影响范围内的土体处于回弹再压缩状态，而针对上海地区深基坑回弹问题的有关研究表明，基坑卸荷回弹最大影响深度可达2.5倍～3倍开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，涉及自下而上依次设置的超长群桩、筏板以及上部结构，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：(1)计算所述超长群桩的桩身压缩量Sp；(2)计算所述超长群桩桩端以下各土层内的附加应力σzi，将附加应力σzi与相应土层内的土体前期固结压力pci和初始有效应力poi之差进行比较；若σzi＜pci‑p0i，则所述超长群桩的桩端以下土体压缩量Ss为：

【技术特征摘要】
1.一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，涉及自下而上依次设置的超长群桩、筏板以及上部结构，其特征在于所述计算方法包括如下步骤：(1)计算所述超长群桩的桩身压缩量Sp；(2)计算所述超长群桩桩端以下各土层内的附加应力σzi，将附加应力σzi与相应土层内的土体前期固结压力pci和初始有效应力poi之差进行比较；若σzi＜pci-p0i，则所述超长群桩的桩端以下土体压缩量Ss为：若σzi＞pci-p0i，则所述超长群桩的桩端以下土体压缩量Ss为：式中，σzi为第i层土的附加应力；pci为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上的前期固结压力，为土体历史上曾经受到过的最大有效压力；p0i为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上的初始有效应力，在考虑基坑开挖卸荷效应时，将开挖卸荷并施加底板荷载后的土体有效应力状态作为初始有效应力；Hi为第i层土的厚度；e0i为第i层土的土体压缩曲线e～lgp上对应于p0i值的初始孔隙比；Csi为第i层土的回弹指数；Cci为第i层土的压缩指数；(3)计算所述超长群桩的总沉降量SG，计算式为：SG＝Sp+Ss式中，Sp为所述超长群桩的桩身压缩量；Ss为所述超长群桩的桩端以下土体压缩量。2.根据权利要求1所述的一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，其特征在于步骤(1)中，所述超长群桩的桩身压缩量Sp的计算式为：式中，α为所述超长群桩的端阻比；P为所述超长群桩中基桩所承担的工作荷载；L为所述超长群桩的桩身长度；Ep为所述超长群桩的桩身单轴抗压弹性模量；Ap为所述超长群桩的桩身横截面积。3.根据权利要求1所述的一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，其特征在于所述超长群桩桩端以下土体内的附加应力σz的计算式为：1式中，α为所述超长群桩的端阻比；Q为扣除浮力后施加在所述超长群桩上的上部结构总荷载，对应于荷载效应准永久组合；AG为所述超长群桩的外包面积；I1为作用在所述筏板底面的(1-α)Q荷载部分引起的附加应力的附加应力系数；I2为作用在所述超长群桩桩端平面的αQ荷载部分引起的附加应力的附加应力系数。4.根据权利要求3所述的一种采用复合地基模式预测超长群桩沉降量的计算方法，其特征在于I1为作用在所述筏板底面的(1-α)Q荷载部分引起的附加应力的附加应力系数，若(1-α)Q荷载部分在所述筏板底面呈矩形分布荷载，则计算式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：顾国荣，李韬，陈晖，宣霖康，刘波，
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