一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置

技术特征：
1.一种获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：包括：拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。2.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述基本参数，包括：复合地基场地的地层分布信息、地基中每一地层的土体的物理力学参数、混凝土桩的参数、褥垫层的几何参数、褥垫层的土体的物理力学参数、复合地基荷载信息。3.根据权利要求2所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述复合地基场地的地层分布信息，包括：地层的分层数量、每一层地层的厚度；所述地基中每一地层的土体的物理力学参数，包括：土体的密度、土体的弹性模量、土体的泊松比；所述混凝土桩的参数，包括：混凝土桩的布置形式，混凝土桩的数量，混凝土桩的桩径、桩间距、桩长，混凝土桩的密度、混凝土桩的弹性模量、混凝土桩的泊松比；所述褥垫层的几何参数，包括：褥垫层的厚度、长度、宽度；所述褥垫层的土体的物理力学参数，包括：褥垫层土体的密度、褥垫层土体的弹性模量、褥垫层土体的泊松比；所述复合地基荷载信息，包括：上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力。4.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力；依据混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力及混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力进行混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力。5.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：求解混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力：基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：式中：是混凝土桩的桩顶高程截面的初始轴力，是初始地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力，是混凝土桩的桩顶高程截面的面积；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力：基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：
式中：是混凝土桩的桩顶高程横截面的工作轴力，是工作地应力场条件下混凝土桩的桩顶高程截面的竖直向正应力；计算混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力：式中：是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力。6.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：基于建立的复合地基的三维有限元模型，计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力；依据桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力及桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力进行桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力计算，获得桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。7.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力，包括：求解桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力：基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重作为外荷载，计算复合地基的初始地应力场；然后根据复合地基的初始地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的桩顶高程截面的初始轴力，具体公式如下：式中：是桩间土的桩顶高程截面的初始轴力，是初始地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力，是桩间土的桩顶高程截面的面积；求解桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力：基于建立的复合地基的三维有限元模型，以自重、上部结构作用在褥垫层顶部的基底压力作为外荷载，计算复合地基的工作地应力场；然后根据复合地基的工作地应力场采用截面数值积分法计算桩间土的桩顶高程横截面的工作轴力，具体公式如下：式中：是桩间土的桩顶高程截面的工作轴力，是工作地应力场条件下桩间土的桩顶高程截面的竖直向正应力；计算桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力：式中：是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。8.根据权利要求1所述的获取复合地基桩土承载比的方法，其特征在于：所述复合地基的桩土承载比按照下式计算：
式中：λ复合地基的桩土承载比，是混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力，是桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力。9.一种获取复合地基桩土承载比的装置，其特征在于：包括：第一模块，用于拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；第二模块，用于依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；第三模块，用于求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；第四模块，用于求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；第五模块，用于依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。

技术总结
本发明公开了一种获取复合地基桩土承载比的方法、装置，方法包括：拟定复合地基的桩土承载比计算的基本参数；依据拟定的基本参数，建立复合地基的三维有限元模型；求解混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力；求解桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力；依据混凝土桩的桩顶高程横截面的附加轴力、桩间土的桩顶高程横截面的附加轴力进行复合地基的桩土承载比计算，确定复合地基的桩土承载比。本发明采用三维有限元方法建立复合地基的力学模型，根据基底的荷载水平模拟的桩间土的应力扩散效应和混凝土桩应力传递规律，通过三维有限元数值分析获得较为精确的桩土承载比计算结果。得较为精确的桩土承载比计算结果。得较为精确的桩土承载比计算结果。


技术研发人员：刘文连 眭素刚 李泽 王帮团 许汉华 徐鹏飞 唐果 李泽江 李淼
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.01.16
技术公布日：2022/4/22