复合地基桩间土承载力确定方法、设备和存储介质与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种复合地基桩间土承载力确定方法、设备和存储介质。


背景技术：

2.复合地基承载力由桩体承载力和桩间土承载力两部分组合而成，现行的国家、行业和地方规范中，复合地基承载力计算公式中的桩间土承载力并没有明确规定计算方法。复合地基桩间土往往包含多层地基土，如何确定桩间土承载力一直是复合地基设计的难点，目前工程师在进行复合地基设计时主要采用以下三种方法：第一种方法是取基底土层的承载力；第二种方法是取各土层中最差的一层土的承载力；第三种方法是采用厚度加权平均所得的承载力代表值。以上三种方法存在一定的弊端，其中第一种方法对于上硬下软的土层结构会导致工程偏于不安全，对于上软下硬的土层结构则偏于保守；第二种方法则会造成工程投资的浪费；第三种方法相对前两种虽然有了一定的优化，但不能反映复合地基实际受力的影响。因此，设计一种考虑复合地基实际受力影响、安全经济的复合地基桩间土承载力确定方法，具有重要的工程指导意义。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，，本发明提出了一种复合地基桩间土承载力确定方法、设备和存储介质，能够合理计算桩间土的承载力。
4.一方面，根据本发明实施例的复合地基桩间土承载力确定方法，包括：将待测的复合地基的桩间土进行分层；获取每一土层的地基承载力特征值；计算所述桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值；根据所述地基承载力特征值和所述积分值，确定所述桩间土的承载力。
5.根据本发明的一些实施例，所述获取每一土层的地基承载力特征值，包括：通过动力触探或者标准贯入原位测试方法，获取每一土层的地基承载力特征值。
6.根据本发明的一些实施例，所述计算所述桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值，包括：基于boussinesq应力方程，计算所述桩间土在矩形均布荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值。
7.根据本发明的一些实施例，令所述矩形均布荷载的长度为l，所述矩形均布荷载的宽度为b，所述竖向附加应力系数对应的深度为z；则所述桩间土在所述矩形均布荷载作用下的竖向附加应力系数为：
[0008][0009]
其中，α表示所述竖向附加应力系数，
[0010]
所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值为：
[0011][0012]
其中，zi表示第i层土层的底面所在的深度，z
i-1
表示第i层土层的顶面所在的深度，ai表示所述竖向附加应力系数对于第i层土层的深度的积分值，i取正整数。
[0013]
根据本发明的一些实施例，所述计算所述桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值，包括：基于boussinesq应力方程，计算所述桩间土在条形均布荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值。
[0014]
根据本发明的一些实施例，令所述条形均布荷载的宽度为b，所述竖向附加应力系数对应的深度为z；则所述桩间土在所述条形均布荷载作用下的竖向附加应力系数为：
[0015][0016]
其中，α表示所述竖向附加应力系数，
[0017]
所述竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值为：
[0018][0019]
其中，zi表示第i层土层的底面所在的深度，z
i-1
表示第i层土层的顶面所在的深度，ai表示所述竖向附加应力系数对于第i层土层的深度的积分值，i取正整数。
[0020]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述地基承载力特征值和所述积分值，确定所述桩间土的承载力，包括：对每一土层的所述地基承载力特征值与所述积分值的乘积求和，以获得第一数值；对每一土层的所述积分值进行求和，以获得第二数值；根据所述第一数值与所述第二数值的比值，确定所述桩间土的承载力。
[0021]
根据本发明的一些实施例，所述根据所述地基承载力特征值和所述积分值，确定所述桩间土的承载力，具体的计算公式为：
[0022][0023]
其中，f
sk
表示所述桩间土的承载力，f
ski
表示第i层土层的地基承载力特征值，ai表示所述竖向附加应力系数对于第i层土层的深度的积分值；n≥i≥1，n和i取正整数。
[0024]
另一方面，根据本发明实施例的电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明上述实施例所述的复合地基桩间土承载力确定方法。
[0025]
另一方面，根据本发明实施例的计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现本发明上述实施例所述的复合地基桩间土承载力确定方法。
[0026]
本发明提出的复合地基桩间土承载力确定方法、设备和存储介质，至少具有以下有益效果：综合考虑了桩间土在荷载作用下所产生的竖向附加应力系数对桩间土承载力的影响，并根据复合地基桩间土的每一土层的地基承载力特征值、以及竖向附加应力系数对
于每一土层的深度的积分值，从而计算出桩间土的承载力，结果更为准确真实，更加符合复合地基的实际情况。
[0027]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0028]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]
图1为本发明实施例的复合地基桩间土承载力确定方法的步骤流程图；
[0030]
图2为本发明实施例的桩间土的分层结构示意图；
[0031]
图3为本发明实施例的矩形均布荷载的结构示意图；
[0032]
图4为本发明实施例的条形均布荷载的结构示意图；
[0033]
附图标记：
[0034]
素填土层100、淤泥层200、粉质黏土层300、淤泥质土层400、砾质黏土层500、矩形均布荷载600、条形均布荷载700。
具体实施方式
[0035]
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0036]
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0037]
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0038]
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0039]
参照图1至4，根据本发明实施例的复合地基桩间土承载力确定方法，包括以下四个步骤：
[0040]
步骤s100：将待测的复合地基的桩间土进行分层。
[0041]
如图2所示，在本发明的一些实施例中，将复合地基的桩间土由上至下分成了五层：第一层为素填土层100、第二层为淤泥层200、第三层为粉质黏土层300、第四层为淤泥质土层400、第五层为砾质黏土层500。需要说明的是，桩间土的具体分层情况，是由复合地基的实际结构决定的，本发明只是示出了其中一种实施例进行说明而已，而不是对桩间土的分层情况进行限制。
[0042]
步骤s200：获取每一土层的地基承载力特征值。
[0043]
将桩间土进行分层以后，通过现场勘察手段或者现场地质勘察资料，获取每一土层的地基承载力特征值。其中，采用的勘察手段可以是动力触探或者标准贯入原位测试方法，或是其它的勘察手段。
[0044]
步骤s300：计算桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数，并计算竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值。
[0045]
具体地，为了计算桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数，在本发明实施例中，分为了两种不同的情况来分别计算竖向附加应力系数。
[0046]
其中，第一种情况是基于boussinesq应力方程，计算桩间土在矩形均布荷载600的作用下的竖向附加应力系数。如图3所示，假设矩形均布荷载600的长度为l，矩形均布荷载600的宽度为b，竖向附加应力系数对应的深度为z；则桩间土在矩形均布荷载600的作用下的竖向附加应力系数为：
[0047][0048]
其中，α表示竖向附加应力系数，α是关于深度z的函数，对于不同的深度z，α的取值不同。
[0049]
第二种情况是基于boussinesq应力方程，计算桩间土在条形均布荷载700的作用下的竖向附加应力系数。如图4所示，假设条形均布荷载700沿宽度方向(x轴方向)均匀分布，条形均布荷载700的宽度为b，竖向附加应力系数对应的深度为z；则桩间土在条形均布荷载700的作用下的竖向附加应力系数为：
[0050][0051]
其中，α表示竖向附加应力系数，α是关于深度z的函数，对于不同的深度z，α的取值不同。
[0052]
在计算桩间土在荷载作用下的竖向附加应力系数后，计算竖向附加应力系数对于每一土层的深度的积分值，具体的计算公式如下：
[0053][0054]
其中，zi表示第i层土层的底面所在的深度，z
i-1
表示第i层土层的顶面所在的深度，ai表示竖向附加应力系数对于第i层土层的深度的积分值，i取正整数。
[0055]
步骤s400：根据地基承载力特征值和积分值，确定桩间土的承载力。
[0056]
具体地，步骤s400包括以下几个子步骤：
[0057]
对每一土层的地基承载力特征值与积分值的乘积求和，以获得第一数值；
[0058]
对每一土层的积分值进行求和，以获得第二数值；
[0059]
根据第一数值与第二数值的比值，确定桩间土的承载力。
[0060]
上述几个子步骤对应的计算公式如下：
[0061][0062]
其中，f
sk
表示桩间土的承载力，f
ski
表示第i层土层的地基承载力特征值，ai表示竖向附加应力系数对于第i层土层的深度的积分值；n≥i≥1，n和i取正整数。
[0063]
根据本发明实施例的复合地基桩间土承载力确定方法，综合考虑了桩间土在矩形均布荷载和条形均布荷载这两种不同荷载的作用下的受力情况，并通过计算地基承载力特征值对竖向附加应力系数在深度上的积分的加权平均，从而很好地考虑了竖向附加应力系数对桩间土承载力的影响，使得计算出的桩间土承载力更为准确真实，更加符合复合地基的实际情况。
[0064]
下面以一个具体的实施例描述本发明的复合地基桩间土承载力确定方法，值得理解的是，以下描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。
[0065]
首先，如图1所示，对复合地基的桩间土进行分层，由上至下分成以下几层：素填土层100、淤泥层200、粉质黏土层300、淤泥质土层400和砾质黏土层500。然后，通过现场地质勘察资料，获取zk01钻孔下的各土层的地基承载力特征值f
ski
。最后，分别计算得到桩间土在矩形均布荷载600和条形均布荷载700的作用下的承载力，具体如下：
[0066]
(1)对于矩形均布荷载600，如图3所示，假设矩形均布荷载600的长度为l，矩形均布荷载600的宽度为b，竖向附加应力系数对应的深度为z；则桩间土在矩形均布荷载600的作用下的竖向附加应力系数α为：
[0067][0068]
其中，
[0069]
然后，按照以下公式计算竖向附加应力系数α对于每一土层的深度的积分值ai：
[0070][0071]
当矩形均布荷载600的长度l和宽度b均取20m时，计算得到的各土层的地基承载力特征值f
ski
和积分值ai如表1所示：
[0072]
[0073][0074]
表1最后，根据以下公式计算桩间土在矩形均布荷载600的作用下的承载力：
[0075][0076]
(2)对于条形均布荷载700，如图4所示，假设条形均布荷载700沿宽度方向(x轴方向)均匀分布，条形均布荷载700的宽度为b，竖向附加应力系数对应的深度为z；则桩间土在条形均布荷载700的作用下的竖向附加应力系数α为：
[0077][0078]
其中，
[0079]
然后，按照以下公式计算竖向附加应力系数α对于每一土层的深度的积分值ai：
[0080][0081]
当条形均布荷载700的宽度b取20m时，计算得到的各土层的地基承载力特征值f
ski
和积分值ai如表2所示：
[0082]
土层编号厚度(m)积分值ai地基承载力特征值f
ski
10043.9747020065.4284530032.3089040053.2746050021.139120
[0083]
表2最后，根据以下公式计算桩间土在条形均布荷载700的作用下的承载力：
[0084][0085]
也就是说，钻孔zk01下的桩间土在矩形均布荷载600和条形均布荷载700的作用下，承载力分别为64.57kn和65.94kn。
[0086]
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现上述的复合地基桩间土承载力确定方法。
[0087]
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有程序，程序被处理器执行时实现上述的复合地基桩间土承载力确定方法。
[0088]
本发明实施例提出的复合地基桩间土承载力确定方法、设备和存储介质，综合考虑了桩间土在矩形均布荷载和条形均布荷载这两种不同荷载的作用下的竖向附加应力系数，并通过计算地基承载力特征值对竖向附加应力系数在各土层的深度上的积分的加权平
均，能够很好地考虑竖向附加应力系数对桩间土承载力的影响，从而使得计算出的桩间土承载力更为准确真实，更加符合实际情况。
[0089]
尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种示例性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的示例性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。
[0090]
上文参考根据示例性实施方案所述的系统、方法、系统和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本公开的某些方面。应当理解，框图和流程图中的一个或多个块以及框图和流程图中的块的组合可分别通过执行计算机可执行程序指令来实现。同样，根据一些实施方案，框图和流程图中的一些块可能无需按示出的顺序执行，或者可以无需全部执行。另外，超出框图和流程图中的块所示的那些部件和/或操作以外的附加部件和/或操作可存在于某些实施方案中。
[0091]
因此，框图和流程图中的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还应当理解，框图和流程图中的每个块以及框图和流程图中的块的组合可以由执行特定功能、元件或步骤的专用硬件计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0092]
本文所述的程序模块、应用程序等可包括一个或多个软件组件，包括例如软件对象、方法、数据结构等。每个此类软件组件可包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令响应于执行而使本文所述的功能的至少一部分(例如，本文所述的例示性方法的一种或多种操作)被执行。
[0093]
软件组件可以用各种编程语言中的任一种来编码。一种例示性编程语言可以为低级编程语言，诸如与特定硬件体系结构和/或操作系统平台相关联的汇编语言。包括汇编语言指令的软件组件可能需要在由硬件架构和/或平台执行之前由汇编程序转换为可执行的机器代码。另一种示例性编程语言可以为更高级的编程语言，其可以跨多种架构移植。包括更高级编程语言的软件组件在执行之前可能需要由解释器或编译器转换为中间表示。编程语言的其它示例包括但不限于宏语言、外壳或命令语言、作业控制语言、脚本语言、数据库查询或搜索语言、或报告编写语言。在一个或多个示例性实施方案中，包含上述编程语言示例中的一者的指令的软件组件可直接由操作系统或其它软件组件执行，而无需首先转换成另一种形式。
[0094]
软件组件可存储为文件或其它数据存储构造。具有相似类型或相关功能的软件组件可一起存储在诸如特定的目录、文件夹或库中。软件组件可为静态的(例如，预设的或固定的)或动态的(例如，在执行时创建或修改的)。
[0095]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。