一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法，包括：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力，基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力，其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定；针对锚盘抗拔承载力计算方法是螺旋锚桩基础设计的关键，本发明专利技术通过以试验数据与现象为基础，计算螺旋锚桩锚盘的抗拔承载力，在工作状态下可通过计算抗拔承载力制造相应的螺旋锚桩锚盘，为后续螺旋锚桩锚盘做到最优化。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法及系统
本专利技术涉及一种螺旋锚桩，具体讲涉及一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法及系统。
技术介绍
螺旋锚桩是一种形于“螺丝钉”、施工简单、有利于环境保护的基础结构件，一般为钢制，是由锚杆、锚盘等焊接或整体浇筑而成，是利用深层土体抗力的锚固结构体，施工时不必开挖基坑。通过在锚杆的顶部施加扭矩，将螺旋锚桩旋拧至较深土体中，对土体的扰动小，能充分发挥原状土体固有强度，提高承载能力。主要由螺旋锚桩构成的基础型式具有制造简单、安装和施工方便、钻进速度快，且发挥承载能力快，能缩短工期、降低工程造价，对环境破坏小、承载力高、变形小等优点，其应用是减少基础工程施工土石方量和混凝土量、减少水土流失有效途径之一。螺旋锚桩适用于输电杆塔、光伏太阳能板支架等基础工程。目前螺旋锚桩锚盘类型多样化，但对于螺旋锚桩锚盘的设计并没有真正的考虑到螺旋锚桩锚盘的最优化。
技术实现思路
针对现有的螺旋锚桩锚盘并不是最优化，本专利技术提供了一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法，计算方法包括下述步骤：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力；基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力；其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定。优选的，所述上拔范围包括：当上拔过程中锚盘上表面土密度为天然密度时，所述锚盘位移位于第一范围内；当上拔过程中锚盘上表面土密度为饱和状态时，所述锚盘位移位于第三范围；当上拔过程中锚盘上表面土密度为天然密度与饱和状态之间时，所述锚盘位移位于第二范围。优选的，所述对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力，包括：对锚杆顶部持续上拔时，各锚盘位移在各上拔范围内，分别测量单位体积土受的重力和所述锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；基于所述测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离采用在上拔范围内的计算式计算当前各上拔范围各锚盘所受的力。优选的，所述基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力，包括：判断所述螺旋锚桩上锚盘的数量和每个锚盘位移距离所在的上拔范围，并将各范围内各锚盘所受的力相加得到螺旋锚桩锚盘抗拔承载力。优选的，所述判断所述螺旋锚桩上锚盘的数量和每个锚盘位移距离所在的上拔范围，并将各范围内各锚盘所受的力相加得到螺旋锚桩锚盘抗拔承载力，如下式所示：TP＝∑(T1i+T2i+T3i)式中，TP为螺旋锚桩锚盘的抗拔承载力；T1i为第i个锚盘在第一范围内所受的锚盘承载力；T2i为第i个锚盘在第二范围内所受的锚盘承载力的增量；T3i为第i个锚盘在第三范围内所受的摩擦力。优选的，所述基于所述测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离采用在上拔范围内的计算式计算当前各上拔范围各锚盘所受的力，包括：当所述锚盘位移在第一范围内时，采用第一计算公式计算锚盘承载力；当所述锚盘位移在第二范围内时，采用第二计算公式计算锚盘承载力的增量；当所述锚盘位移在第三范围内时，采用第三计算公式计算摩擦力。优选的，所述第一计算公式如下式所示：式中，T1为锚盘在第一范围内所受的锚盘承载力；γs为单位体积土受的重力；为锚盘的埋置深度；B2为锚盘直径；QP为锚盘的重量。优选的，所述第二计算公式如下式所示：其中，T2为锚盘在第二范围内所受的锚盘承载力的增量；h为锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；λc为土体抗剪高度影响系数；cu为锚盘上部土体抗剪强度。优选的，所述第三计算公式如下式所示：其中，T3为锚盘在第三范围内所受的摩擦力；λc为土体抗剪高度影响系数；h为锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；γ为单位体积土受的重力；λf为土体摩阻高度影响系数；Ku为水平侧压力系数；fφ为土体滑移摩阻系数。优选的，包括：获取模块：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力；测量模块，基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力。优选的，所述获取模块包括：测距子模块和区间子模块；所述测量子模块：对锚杆顶部持续上拔时，各锚盘位移在各上拔范围内，分别测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；所述区间子模块：基于所述测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离采用在上拔范围内的计算式计算当前各上拔范围各锚盘所受的力。优选的，所述测量模块包括：判断子模块和计算子模块；所述判断子模块，用于对锚杆顶部上拔时，判断所述锚盘的位移距离的上拔范围；所述计算子模块，所述计算模块基于位移距离的上拔范围采用上拔范围对应的计算公式计算锚盘所受的力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供了一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法包括：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算锚盘所受的力，基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力，其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定，本专利技术通过测量螺旋锚桩锚盘工作过程中所受到的力，计算螺旋锚桩锚盘在不同的位移区间范围内承载力，可在工作过程中对抗拔承载力进更好的控制。2、通过分析分析螺旋锚桩锚盘在土中的受力情况，跟据受力情况分别计算受力大小，最终可得到螺旋锚桩锚盘在土中的抗拔承受力，并通过最优的抗拔能力，进而使得制造小型化的零件及螺旋锚桩锚盘，减少石方量、混凝土量和土地流失。附图说明图1为本专利技术的螺旋锚桩锚盘抗拔承载力的计算方法流程图；图2为本专利技术的螺旋锚桩锚盘抗拔承载力的计算系统结构示意图；图3为本专利技术的锚盘静置在土中受力状态结构示意图；图4为本专利技术的锚盘上部土体局部剪切破坏时抗拔承载力示意图；图5为本专利技术的锚盘上部土体随其滑移摩阻抗拔承载力计算模型示意图。具体实施方式结合附图对本专利技术的实施例作进一步说明。实施例1：本专利技术提供了一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法，结合图1和图3承载前锚盘受力状态结构进行介绍，具体包括：步骤一：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算锚盘所受的力；步骤二：基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力；其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定。步骤1：对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算锚盘所受的力，结合图4和图5具体包括：(一)对锚杆顶部持续上拔时，各锚盘位移在各上拔范围内，分别测量单位体积土受的重力和所述锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；(二)基于所述测量单位体积土受的重力和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力；/n基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力；/n其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋锚桩锚盘抗拔承载能力的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力；
基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力；
其中，所述上拔范围由上拔过程中锚盘上表面土密度确定。


2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述上拔范围包括：
当上拔过程中锚盘上表面土密度为天然密度时，所述锚盘位移位于第一范围内；
当上拔过程中锚盘上表面土密度为饱和状态时，所述锚盘位移位于第三范围；
当上拔过程中锚盘上表面土密度为天然密度与饱和状态之间时，所述锚盘位移位于第二范围。


3.如权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述对插入土中的螺旋锚桩中的各锚盘依次按照上拔范围计算各锚盘所受的力，包括：
对锚杆顶部持续上拔时，各锚盘位移在各上拔范围内，分别测量单位体积土受的重力和所述锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离；
基于所述测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离采用在上拔范围内的计算式计算当前各上拔范围各锚盘所受的力。


4.如权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述基于所有锚盘在上拔范围内所受的力计算所述螺旋锚桩锚盘承受的抗拔承载力，包括：
判断所述螺旋锚桩上锚盘的数量和每个锚盘位移距离所在的上拔范围，并将各范围内各锚盘所受的力相加得到螺旋锚桩锚盘抗拔承载力。


5.如权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述判断所述螺旋锚桩上锚盘的数量和每个锚盘位移距离所在的上拔范围，并将各范围内各锚盘所受的力相加得到螺旋锚桩锚盘抗拔承载力，如下式所示：
TP＝∑(T1i+T2i+T3i)
式中，TP为螺旋锚桩锚盘的抗拔承载力；T1i为第i个锚盘在第一范围内所受的锚盘承载力；T2i为第i个锚盘在第二范围内所受的锚盘承载力的增量；T3i为第i个锚盘在第三范围内所受的摩擦力。


6.如权利要求5所述的计算方法，其特征在于，所述基于所述测量单位体积土受的重力和锚盘的埋置深度或下层锚盘与上层锚盘间的距离采用在上拔范围内的计算式计算当前各上拔范围各锚盘所受的力，包括：
当所述锚盘位移在第一范围内时，采用第一计算公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁士君，薛峰，丁民涛，满银，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11