一种短桩承载力评估方法与流程

本发明涉及一种短桩承载力评估方法，属于地基基础。

背景技术：

1、桩基础是指埋置于地基中的断面尺寸远小于纵向长度的杆形构件，其功能是将上部建筑物的荷载传递到地基深处的岩土体中。在工程建设中，桩基础由于具有承载力高、沉降小等优点而被广泛应用于公路、铁路、港口、码头、超高层建筑等诸多对基础承载力要求高的工程中。在桩基础的应用中，桩基础的承载力通常是由侧阻力和端阻力两部分组成。基于此，在《建筑地基基础设计规范》中建立了如下单桩竖向承载力计算方法：；式中， q uk为单桩竖向承载力（kn）； q sk为桩的侧摩阻力（kn）； q pk为桩的端摩阻力（kn）； u为桩身周长（m）； q sik为第 i层土的侧阻力标准值（kpa）； l i为桩身穿越第 i层岩土厚度（m）； q pk为第 i层土的端阻力标准值（kpa）； a p为桩端面积（m2）。

2、桩基础在挤入土体的过程中，会造成地表一定深度内的土体向四周隆起，从而导致桩身四周的侧向压力降低，失去侧摩阻力。并且，由于桩身与土体接触面的渗流能力较大，会导致地表水沿着接触面进入桩端土体，从而软化桩端土体。因此，地表土体的隆起和地表水的入渗会降低桩基承载力。短桩由于长度相对较短，侧摩阻的损失占总侧摩阻力的比值较大；并且地表水的渗流路径短，更容易到达桩端，从而影响桩端土的物理力学性质。因此，短桩受上述问题的影响更大。然而，现有的桩基承载力方法完全没有考虑这两个问题。因此按照上述公式得到的短桩单桩承载力计算结果就会偏大。若是工程建筑采用这一结果进行工程设计，会导致地基承载力不足，从而引发建筑物的沉降，严重时甚至造成倒塌。

技术实现思路

1、本发明提供了一种短桩承载力评估方法，能够解决现有评估方法进行承载力评估时，承载力评估结果偏大的问题。

2、本发明提供了一种短桩承载力评估方法，所述方法包括：

3、s1、根据短桩桩身土体中每个土层的土层参数，确定桩端土层的抗剪强度；

4、s2、根据所述抗剪强度确定桩端土层承载力的折减系数；

5、s3、根据短桩的桩身参数、所述土层参数和所述折减系数，确定短桩的竖向承载力。

6、可选的，所述土层参数包括厚度、内摩擦角、重度和粘聚力。

7、可选的，所述土层参数分为天然状态和饱和状态；根据天然状态下的土层参数得到的抗剪强度为天然状态抗剪强度；根据饱和状态下的土层参数得到的抗剪强度为饱和状态抗剪强度；

8、所述s2具体为：获取所述饱和状态抗剪强度与所述天然状态抗剪强度的比值，并将所述比值作为桩端土层承载力的折减系数。

9、可选的，所述桩身参数包括桩长、桩端面积和桩身周长；所述土层参数包括厚度、侧阻力标准值、端阻力标准值；所述s3具体包括：

10、根据桩端土层的端阻力标准值、所述桩端面积和所述折减系数，确定短桩的端摩阻力；并根据每个土层的厚度及其侧阻力标准值、所述桩身周长和所述桩长，确定短桩的实际侧摩阻力；

11、将所述端摩阻力和所述实际侧摩阻力的和值作为短桩的竖向承载力。

12、可选的，所述根据桩端土层的端阻力标准值、所述桩端面积和所述折减系数，确定短桩的端摩阻力，具体为：

13、将桩端土层的端阻力标准值、所述桩端面积和所述折减系数的乘积作为短桩的端摩阻力。

14、可选的，所述根据每个土层的厚度及其侧阻力标准值、所述桩身周长和所述桩长，确定短桩的实际侧摩阻力，具体包括：

15、获取短桩入土时土体的隆起区厚度，并根据每个土层的厚度及其侧阻力标准值、所述桩身周长、所述桩长和所述隆起区厚度，确定短桩的原始侧摩阻力和隆起区的损失侧摩阻力；

16、将所述原始侧摩阻力与所述损失侧摩阻力的差值作为短桩的实际侧摩阻力。

17、可选的，所述根据每个土层的厚度及其侧阻力标准值、所述桩身周长和所述桩长，确定短桩的原始侧摩阻力，具体包括：

18、获取短桩桩身土体中每个土层的厚度及其侧阻力标准值乘积的和值，并将所述和值与所述桩身周长的乘积作为第一乘积，同时获取短桩桩身土体中所有土层的厚度之和与所述桩长的差值，并将所述差值与所述桩身周长、桩端土层的侧阻力标准值之间的乘积作为第二乘积；

19、获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值，并将所述差值作为短桩的原始侧摩阻力。

20、可选的，所述获取短桩入土时土体的隆起区厚度，并根据每个土层的厚度及其侧阻力标准值、所述桩身周长和所述隆起区厚度，确定隆起区的损失侧摩阻力，具体包括：

21、获取隆起区的厚度范围内每个完整土层的厚度及其侧阻力标准值乘积的和值，并将所述和值与所述桩身周长的乘积作为第三乘积，同时获取所述隆起区厚度与隆起区的厚度范围内所有完整土层的厚度之和的差值，并将所述差值与所述桩身周长、隆起区最低端土层的侧阻力标准值之间的乘积作为第四乘积；

22、获取所述第三乘积与所述第四乘积的和值，并将所述和值作为隆起区的损失侧摩阻力。

23、可选的，所述s1具体为：

24、根据短桩桩身土体中每个土层的厚度和重度、以及桩端土层的内摩擦角，确定桩端土层的法向应力；

25、根据桩端土层的法向应力、桩端土层的内摩擦角及其粘聚力，确定桩端土层的抗剪强度。

26、可选的，所述根据短桩桩身土体中每个土层的厚度和重度、以及桩端土层的内摩擦角，确定桩端土层的法向应力，具体包括：

27、根据桩端土层的内摩擦角，确定桩端土层的静止土压力系数；

28、根据静止土压力系数、以及每个土层的厚度和重度，确定桩端土层的法向应力。

29、本发明能产生的有益效果包括：

30、本发明提供的短桩承载力评估方法，考虑到桩侧缝隙渗水会导致的端摩阻力降低，从而引入一个新的参数—折减系数，该折减系数通过饱和土体与天然土体的抗剪强度参数计算得到，该折减系数的引入可以提高承载力计算的准确性。

31、本发明提供的短桩承载力评估方法，考虑的因素较为全面，既考虑了土体受桩的挤压而造成浅表层侧摩阻力无法发挥作用，同时考虑了桩侧缝隙渗水导致的端摩阻力降低。本发明对传统的方法进行优化，更符合工程受力特性，可以得到更加准确的短桩承载力。本发明逻辑思路清晰，概念表达准确，计算方法简单便捷，解决了传统方法计算短桩承载力偏大的缺陷，为工程设计提供更加准确的承载力参数，从而确保了工程建设的安全。