雙曲線法及尖點(diǎn)突變理論聯(lián)合求解摩擦樁的豎向極限承載力

將尖點(diǎn)突變理論應(yīng)用于基樁極限承載力判定及預(yù)測(cè)中,建立了基樁極限承載力判定及預(yù)測(cè)的尖點(diǎn)突變模型,提出了根據(jù)尖點(diǎn)突變理論進(jìn)行基樁極限承載力判定及預(yù)測(cè)的4類判定方法,對(duì)判定方法的2種適用情況進(jìn)行了分析.將4類判定方法與文獻(xiàn)中的判定方法進(jìn)行了比較.結(jié)果表明,判定思路ⅳ可用于工況1情況下極限承載力的進(jìn)一步判定.經(jīng)靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,對(duì)基樁刺入破壞、屈曲破壞的極限承載力判定及預(yù)測(cè),建立的尖點(diǎn)突變模型均有較好的適用性,可由判定思路ⅱ在工況2的情況下,進(jìn)行基樁極限承載力的預(yù)測(cè)估計(jì).

在樁基工程中,單樁豎向承載力的確定和設(shè)計(jì)關(guān)系是否安全和經(jīng)濟(jì)的重要問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外關(guān)于單樁豎向極限承載力的確定方法很多,但較為完善、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的方法較少。本文利用樁受豎向荷載時(shí)的荷載與位移的關(guān)系曲線,引入尖點(diǎn)突變理論,導(dǎo)出單樁豎向承載力的計(jì)算公式,并將導(dǎo)出的單樁豎向承載力的計(jì)算公式運(yùn)用于實(shí)際工程中,與實(shí)測(cè)值相比較得到了較為滿意的結(jié)論。

為探討調(diào)整雙曲線法用于支盤樁試樁極限承載力預(yù)估的適應(yīng)性,將該方法應(yīng)用于實(shí)際工程的兩根試樁實(shí)測(cè)q-s曲線擬合計(jì)算中。結(jié)果表明,調(diào)整雙曲線法具有比雙曲線法、二次趨勢(shì)法等曲線擬合預(yù)估法具有更好的靈活性和適應(yīng)性及更高的預(yù)測(cè)精度,其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為吻合且偏于安全。該預(yù)估法可供工程選用參考。

指數(shù)法和雙曲線法組合預(yù)測(cè)單樁極限承載力——根據(jù)水泥攪拌樁靜載試驗(yàn)的有限實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其極限承載力是工程中常用的方法，文章簡(jiǎn)要介紹了指數(shù)和雙曲線這兩種預(yù)測(cè)方法。以權(quán)重將兩種方法的預(yù)測(cè)值進(jìn)行組合。通過(guò)工程實(shí)例的驗(yàn)算，說(shuō)明組合預(yù)測(cè)法的有效性和可行性，...

利用雙曲線法預(yù)估單樁水平極限承載力——根據(jù)不完整試樁水平靜載試驗(yàn)結(jié)果的一般q—y曲線特征，通過(guò)假定的雙曲線模型來(lái)對(duì)曲線進(jìn)行延長(zhǎng)，采用數(shù)學(xué)求極值的方法，獲得了可直接預(yù)估水平極限承載力的計(jì)算公式。經(jīng)實(shí)例分析計(jì)算比較，證明該法具有簡(jiǎn)潔直觀，精度可靠的...

第21卷第3期工程力學(xué)vol.21no.3 2004年6月engineeringmechanicsjun.2004 ——————————————— 收稿日期：2003-06-26；修改日期：2003-10-08 作者簡(jiǎn)介：郭宏磊(1964)，男，大連人，高級(jí)工程師，博士，從事結(jié)構(gòu)工程研究與工程管理工作(e-mail:ghl5186@yahoo.com.cn)； 賀雯(1965)，女，武漢人，工程師，碩士，從事結(jié)構(gòu)工程研究與工程管理工作； 胡亦兵(1965)，男，武漢人，高級(jí)工程師，從事結(jié)構(gòu)工程研究與工程管理工作； 王元漢(1946)，男，武漢人，博士生導(dǎo)師，從事巖土工程與結(jié)構(gòu)工程研究 文章編號(hào)：100-4750(2004)03-0078-06 phc樁的豎向極限承載力的預(yù)測(cè) 郭宏磊1,2，賀雯3，胡亦兵4，王元漢1 (

對(duì)三種曲線預(yù)測(cè)模型進(jìn)行介紹,建立求解模型。依據(jù)天津地區(qū)phc管樁靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用grg優(yōu)化程序求解模型參數(shù),計(jì)算phc管樁豎向極限承載力預(yù)測(cè)值。通過(guò)對(duì)三種曲線模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行對(duì)比分析,證明usher曲線模型預(yù)測(cè)結(jié)果更為安全、可靠。

1、單樁的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的基本概念 單樁的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值是基樁承載力的最基本參數(shù)，其他如特征 值、設(shè)計(jì)值都是根據(jù)豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算出來(lái)的。新舊樁基規(guī)范對(duì)單樁的 豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的定義是一致的，是指單樁在豎向荷載作用下達(dá)到破壞狀 態(tài)前或出現(xiàn)不適合繼續(xù)承載的變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大荷載，它取決于對(duì)樁的支承阻 力和樁身材料強(qiáng)度。 對(duì)單樁豎向極限承載力的影響，一方面是可以人為控制的，包括樁的類 型、材料、截面尺寸、入土深度、樁端進(jìn)入持力層深度、成樁后休止時(shí)間以及成 樁施工方法等；另一方面由樁端、樁側(cè)土的性質(zhì)決定，體現(xiàn)為土的極限側(cè)阻力和 極限端阻力，是決定承載力的基本因素，但其發(fā)揮受一方面因素的影響。 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50007-2002和《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 均規(guī)定了單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值確定方法，一般根據(jù)以下幾點(diǎn)綜合分析確 定： （1）根據(jù)沉

管樁樁身的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值 與特征值的關(guān)系 （一）、計(jì)算公式： 管樁樁身的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值qpk、樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值 rp與單樁豎向承載力最大特征值ra的計(jì)算： 1、管樁樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值rp的確定： 根據(jù)03sg409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集中的說(shuō)明第6.2.5 條的計(jì)算式可以計(jì)算出樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值rp：rp=afcψc。 式中rp—管樁樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值kn； a—管樁樁身橫截面積mm2； fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值mpa； ψc—工作條件系數(shù)，取ψc=0.70。 2、單樁豎向承載力最大特征值ra的確定： 根據(jù)03sg409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集中的說(shuō)明第6.2.6 條的計(jì)算式可以計(jì)算出單樁豎向承載力最大特征值ra：ra=rp/1.35。 3、管樁樁身的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值qpk的確定： 第一種確定方

為了更加精確地預(yù)估預(yù)應(yīng)力管樁路基地基的沉降變形,基于慢速維持荷載理論,進(jìn)行了路基預(yù)應(yīng)力管樁的靜載試驗(yàn)和試樁的q-s曲線擬合,給出單樁沉降預(yù)估公式。同時(shí),對(duì)擬合數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明:樁身完整性程度對(duì)單樁豎向極限承載力影響十分明顯；指數(shù)函數(shù)模型對(duì)樁基的q-s曲線具有較高的擬合精度；在保證成樁質(zhì)量的前提下,給出的預(yù)估公式對(duì)樁基的沉降量具有較好的預(yù)測(cè)能力,且相對(duì)誤差較小。

樁身直徑d=m 樁身周長(zhǎng)u=mm 樁端面積ap=㎡m 土層 樁周第i 層土的厚 度li(m) 極限側(cè)阻 力標(biāo)準(zhǔn)值 qsik(kpa) 極限端阻 力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk(kpa) qsik×liqpk 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ∑0//00 qsk=u∑qsikli qpk=apqpk quk=qsk+qpk 單樁豎向承載 力特征值 ra=quk/k （kn） 單樁承載力特征值計(jì)算（經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法） ra實(shí)際取kn 樁頂絕對(duì)標(biāo)高： 樁頂相對(duì)標(biāo)高： 0 0 0

塔吊基礎(chǔ)計(jì)算書 一、計(jì)算參數(shù)如下： 非工作狀態(tài)工作狀態(tài) 基礎(chǔ)所受的水平力h：66.2kn22.5kn 基礎(chǔ)所受的豎向力p：434kn513kn 基礎(chǔ)所受的傾覆力矩m：1683kn.m1211kn.m 基礎(chǔ)所受的扭矩mk：067kn.m 取塔吊基礎(chǔ)的最大荷載進(jìn)行計(jì)算,即 f=513knm=1683kn.m 二、鉆孔灌注樁單樁承受荷載： 根據(jù)公式: （注：n為樁根數(shù),a為塔身寬） 帶入數(shù)據(jù)得 單樁最大壓力:qik壓＝872.04kn 單樁最大拔力：qik拔＝-615.54kn 三、鉆孔灌注樁承載力計(jì)算 1、土層分布情況： 層號(hào) 土層名稱 土層厚度（m） 側(cè)阻qsia（kpa） 端阻qpa（kpa） 抗拔系數(shù)λi 4 粉質(zhì)粘土 0.95 22 / 0.75 5 粉質(zhì)粘土 4.6 13 / 0.7

塔吊基礎(chǔ)計(jì)算書 一、計(jì)算參數(shù)如下： 非工作狀態(tài)工作狀態(tài) 基礎(chǔ)所受的水平力h：66.2kn22.5kn 基礎(chǔ)所受的豎向力p：434kn513kn 基礎(chǔ)所受的傾覆力矩m：1683kn.m1211kn.m 基礎(chǔ)所受的扭矩mk：067kn.m 取塔吊基礎(chǔ)的最大荷載進(jìn)行計(jì)算,即 f=513knm=1683kn.m 二、鉆孔灌注樁單樁承受荷載： 根據(jù)公式: （注：n為樁根數(shù),a為塔身寬） 帶入數(shù)據(jù)得 單樁最大壓力:qik壓＝872.04kn 單樁最大拔力：qik拔＝-615.54kn 三、鉆孔灌注樁承載力計(jì)算 1、土層分布情況： 層號(hào) 土層名稱 土層厚度（m） 側(cè)阻qsia（kpa） 端阻qpa（kpa） 抗拔系數(shù)λi 4 粉質(zhì)粘土 0.95 22 / 0.75 5 粉質(zhì)粘土 4.6 13 / 0.7

根據(jù)不同休止期高應(yīng)變的實(shí)測(cè)結(jié)果,結(jié)合實(shí)際工程總結(jié)了混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力的時(shí)間效應(yīng)規(guī)律,論述了飽和軟粘土承載力時(shí)間效應(yīng)機(jī)理。

灌注樁的q—s曲線及極限承載力——采用指數(shù)方程式來(lái)模擬樁的靜載荷試驗(yàn)q-s曲線，應(yīng)用變尺度的dfp法優(yōu)化方法對(duì)大量試樁資料進(jìn)行分析，指出預(yù)測(cè)灌注樁單樁的q-s曲線以及極限承載力。實(shí)踐表明，此方法不失為一種有效的輔助方法。

根據(jù)泉州市區(qū)6根現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)樁的實(shí)測(cè)資料,對(duì)phc樁上拔荷載-樁頂位移曲線進(jìn)行擬合分析。基于1stopt操作平臺(tái),選用levenberg-marquardt結(jié)合universalglobaloptimization-ugo的擬合方法,選用雙曲線模型、冪函數(shù)模型和雙曲線冪函數(shù)組合模型對(duì)6根現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)樁的擬合。結(jié)果表明雙曲線冪函數(shù)組合模型的擬合精度最高,相關(guān)系數(shù)r超過(guò)0.9999,基于該數(shù)學(xué)模型的phc樁上拔荷載的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的誤差一般為-0.48%至0.55%;相對(duì)于試驗(yàn)報(bào)告給出的單樁豎向抗拔極限承載力為1400kn,根據(jù)擬合曲線預(yù)測(cè)的結(jié)果均有不同程度的提高,最高達(dá)59.13%。

灰色模型預(yù)測(cè)單樁豎向極限承載力——根據(jù)灰色系統(tǒng)理論模型g(1，1)，通過(guò)對(duì)樁的不完全靜載荷試驗(yàn)p～s曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，預(yù)估單樁豎向極限承載力，并通過(guò)實(shí)例加以驗(yàn)證，可為人們對(duì)樁的極限受力情況提供一種新的認(rèn)識(shí)角度和解決問(wèn)題的方法。

橋梁基樁豎向極限承載力試驗(yàn)研究——為確定基樁的豎向扳限承載力，設(shè)計(jì)了一種新穎的豎向靜載試驗(yàn)系統(tǒng)，其加載體系具有結(jié)構(gòu)輕巧、制做安裝方便、受力合理、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了靜載試驗(yàn)加載的困難；介紹了采用逆斜率法與指數(shù)方程尋優(yōu)分析法由試驗(yàn)p-s曲...

用雙曲線法預(yù)測(cè)天津地區(qū)灌注樁承載力的研究——樁的承載力研究一直是巖土工程界的熱點(diǎn)，天津地區(qū)采用灌注樁基礎(chǔ)的工程較多，由于試樁單位的能力以及業(yè)主的要求，很多試樁未達(dá)到極限狀態(tài)，無(wú)法準(zhǔn)確地確定單樁極限承載力而造成很大的浪費(fèi)。作者對(duì)假定曲線法進(jìn)行了...

基于混沌優(yōu)化-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單樁豎向極限承載力預(yù)測(cè)方法——分析了bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和混沌優(yōu)化的特點(diǎn)，并將混沌優(yōu)化方法和梯度下降法結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一種新的組合搜索優(yōu)化方法。結(jié)合珠江三角洲大量試樁資料，建立了基于混沌優(yōu)化一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單樁極限承載力預(yù)測(cè)模型。實(shí)例研...

基于最小二乘支持向量機(jī)回歸的單樁豎向極限承載力預(yù)測(cè)——基于單樁載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用最小二乘支持向量機(jī)(lssvm)回歸的方法，建立了單樁豎向極限承載力的預(yù)測(cè)模型．利用文獻(xiàn)中樁的載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練lssvm模型，并確定了模型參數(shù)．研究結(jié)果表明，同常用的bp網(wǎng)絡(luò)...

灌注單樁豎向極限承載力及沉降的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)——采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)天津市鉆孔灌注樁豎向極限承載力及沉降進(jìn)行了預(yù)測(cè)。實(shí)例分析表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)具有較好的精度因而其應(yīng)用前景十分廣闊。