【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桩基承载力计算方法，具体地指一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法。
技术介绍
1、珊瑚礁地层作为岛礁建设工程中的一种常见地层，比如珊瑚礁地层，其地层具备孔隙率高、结构性强等特殊物理性质。当前岛礁建设需求不断增大，而建设中不可避免的面临珊瑚礁地质，该地层中上部的珊瑚砂地层往往是吹填形成，其具备孔隙率高、咬合力高、摩擦角大、压缩性大等工程特性，未经处理的珊瑚砂地基往往表现出不均匀沉降大、地基承载力低等问题，因此必须采取一定的地基处理措施。cfg桩是一种常见的地基处理方法，但其在珊瑚礁地层中鲜有应用。因此设计出一种珊瑚礁地层中的cfg端承桩，要求桩端进入礁灰岩层，实现桩端承载。由于岩层埋深大，cfg桩的桩长往往较长，受限于现有设备及施工工艺，长cfg桩的垂直度往往较差，桩身往往带有一定倾斜角，桩身完全竖直的情况较少，带倾角桩的承载力计算明显不同于完全竖直的情况，同时cfg桩桩身各处截面并不均匀，存在缩径和扩径的情况，而现有规范中的承载力计算方法并未考虑综合这些情况。cfg端承桩施工时，桩身素混凝土会进入珊瑚礁地层中，在桩身与珊瑚礁地层之间形成粗糙面，粗糙面与珊瑚礁地层之间的摩擦为桩提供侧摩阻力；cfg端承桩深入礁灰岩岩体，桩端位于礁灰岩上，其桩端承载力与端部礁灰岩的破碎程度及强度参数有直接关系。
2、随着工程中cfg桩的桩长不断增加，桩身偏斜的问题越来越突出，因此急需提出带倾角桩的承载力计算公式，同时珊瑚礁地层的渗透性较好，因此渗透水压对桩基的承载力也不容忽视，而现有规范桩基承载力计算公
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法。
2、本专利技术的技术方案为：一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，按照以下步骤进行：
3、s1、基于珊瑚礁地层对cfg桩桩身的侧阻力以及桩身的偏斜程度，计算桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力rf；
4、s2、基于不同地层深度处的渗透水压计算水压对cfg桩的作用力rw；
5、s3、基于珊瑚礁地层内部颗粒之间的强咬合力和高摩擦角得出珊瑚礁地层内部的抗剪力，计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力rs；
6、s4、基于cfg桩桩身各处横截面积、端阻发挥系数c1及岩石单轴抗压强度frk计算桩端承载力rr；
7、s5、基于上述的rf、rw、rs和rr，计算单个cfg桩的承载力[ra]；
8、所述cfg桩为桩端深入珊瑚礁地层的岩层内部、实现桩端承载且满足重载条件的承载要求的素混凝土桩；
9、所述端阻发挥系数c1是与桩端岩层的岩体完整程度相关的系数；所述桩身偏斜程度指桩身轴线相对于竖向方向的倾角。
10、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述步骤s1中，计算桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力rf的方法包括：根据以下公式计算界面摩擦力rf：
11、
12、其中：rf——桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力；
13、θ——cfg桩的桩身倾角；
14、up——cfg桩的圆周周长；
15、qsi——桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值；
16、lpi——桩长范围内第i层珊瑚礁地层的厚度；
17、n——珊瑚礁地层的层数。
18、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述步骤s2中，计算水压对cfg桩的作用力rw的方法包括：根据以下公式计算水压对cfg桩的作用力rw：
19、
20、其中：rw——水压对cfg桩的作用力；
21、μ——cfg桩的桩身摩擦系数；
22、up——cfg桩的圆周周长；
23、li——水面以下至计算深度处的桩身长度；
24、k0——静止侧压力系数；
25、γw——水的重度；
26、hi——水面以下第i层土的厚度；
27、n——珊瑚礁地层的层数。
28、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述步骤s3中，计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力rs的方法包括：根据以下公式计算计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力rs：
29、
30、其中：rs——珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力；
31、up——cfg桩的圆周周长；
32、n——珊瑚礁地层的层数；
33、lpi——桩长范围内第i层珊瑚礁地层的厚度；
34、ci——珊瑚礁地层中第i层土的黏聚力；
35、γi——珊瑚礁地层中第i层土的重度；
36、li——珊瑚礁地层中第i层土的埋深；
37、ψi——珊瑚礁地层中第i层土的摩擦角。
38、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述步骤s4中，计算桩端承载力rr的方法包括：根据以下公式计算计算桩端承载力rr：
39、rr＝ξc1frkap
40、其中：rr——桩端承载力；
41、ζ——桩身各处横截面积的调整系数；
42、c1——根据岩石破碎程度而定的端阻发挥系数；
43、frk——桩端岩石单轴抗压强度标准值；
44、ap——桩端截面面积。
45、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述步骤s5中，计算单个cfg桩的承载力[ra]的方法包括：
46、[ra]＝rf+rw+rs+rr
47、其中：[ra]——单个cfg桩的承载力；
48、rf——桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力；
49、rw——水压对cfg桩的作用力；
50、rs——珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力；
51、rr——桩端承载力。
52、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，所述桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi的获取方法包括：构建符合现场浇筑工况的实验，在下部浇筑混凝土形成具有粗糙界面的混凝土试块，在上部填充珊瑚砂，结合cfg桩桩体所处地层围压，计算得出桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi的；
53、或者，基于清水成孔钻孔灌注桩的侧阻力特征值得到桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi。
54、根据本申请提供的一种重载条件下珊瑚礁地层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
2.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，计算桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力Rf的方法包括：根据以下公式计算界面摩擦力Rf：
3.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤S2中，计算水压对CFG桩的作用力Rw的方法包括：根据以下公式计算水压对CFG桩的作用力Rw：
4.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤S3中，计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角CFG桩的作用力Rs的方法包括：根据以下公式计算计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角CFG桩的作用力Rs：
5.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤S4中，计算桩端承载力Rr的方法包括：根据以下公式计算计算桩端承载力Rr：
6.如权利
7.如权利要求2所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi的获取方法包括：构建符合现场浇筑工况的实验，在下部浇筑混凝土形成具有粗糙界面的混凝土试块，在上部填充珊瑚砂，结合CFG桩桩体所处地层围压，计算得出桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi；
8.如权利要求5所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述桩身各处横截面积的调整系数ζ的计算方法包括：在CFG桩成桩后对桩身进行检测，统计桩身直径变化情况，计算桩身直径大于等于第一设定值a与桩身设计直径D的乘积的部分占整个桩身的扩径百分比A1，计算桩身直径处于第一设定值a与桩身设计直径D的乘积和第二设定值b与桩身设计直径D的乘积之间的部分占整个桩身的等径百分比A2，计算桩身直径小于等于第二设定值b与桩身设计直径D的乘积的部分占整个桩身的缩径百分比A3，当扩径百分比A1大于等径百分比A2、缩径百分比A3时，桩身各处横截面积的调整系数ζ的取值范围为1<ζ<1.3；当等径百分比A2大于扩径百分比A1、缩径百分比A3时，桩身各处横截面积的调整系数ζ的取值为1；当缩径百分比A3大于扩径百分比A1、等径百分比A2、时，桩身各处横截面积的调整系数ζ的取值范围为0<ζ<1。
9.如权利要求2所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述CFG桩的桩身倾角θ的获取方法包括：在CFG桩的桩顶对桩身进行开挖，开挖深度50cm～100cm，使用量角器量取桩身倾角θ。
10.如权利要求5所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角CFG桩的承载力计算方法，其特征在于：所述根据岩石破碎程度而定的端阻发挥系数c1的获得方法包括：根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中嵌岩桩侧阻发挥系数的取值获得根据岩石破碎程度而定的端阻发挥系数c1。
...【技术特征摘要】
1.一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
2.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤s1中，计算桩身混凝土与珊瑚礁地层之间的界面摩擦力rf的方法包括：根据以下公式计算界面摩擦力rf：
3.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤s2中，计算水压对cfg桩的作用力rw的方法包括：根据以下公式计算水压对cfg桩的作用力rw：
4.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤s3中，计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力rs的方法包括：根据以下公式计算计算珊瑚礁地层内部的抗剪力对带倾角cfg桩的作用力rs：
5.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤s4中，计算桩端承载力rr的方法包括：根据以下公式计算计算桩端承载力rr：
6.如权利要求1所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述步骤s5中，计算单个cfg桩的承载力[ra]的方法包括：
7.如权利要求2所述的一种重载条件下珊瑚礁地层超长带倾角cfg桩的承载力计算方法，其特征在于：所述桩周第i层珊瑚礁地层的侧阻力特征值qsi的获取方法包括：构建符合现场浇筑工况的实验，在下部浇筑混凝土形成具有粗糙界面的混凝土试块，在上部填充珊瑚砂，结合cfg桩桩体所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永涛，张瑞元，田唯，杨钊，陈培帅，姬付全，钟毓，高冉，喻成成，朱涛，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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