(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111269617.X (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 申请人 核工业西南勘察设计 研究院有限公 司 (72)发明人 彭雄志　王刚巧　石少华　冯瑨　 王约斌　范帅　田萌　骆富强　 刁晓俊　曾应祝　陈旖平　邓晨雨　 苏平玉　刘帆　李坤　张易林　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 代理人 何凡 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种山区斜坡直-斜组合桩基简化的内力计 算方法 (57)摘要 本发明公开了一种山区斜坡直 ‑斜组合桩基 简化的内力计算方法， 采用了 可靠且简单易行的 斜坡上直 ‑斜组合桩基的受力计算方法， 从而节 约投资和工程量； 本发明针对边坡上的承台、 桩 基、 滑坡体及基岩， 充分考虑其基本的承载特性 和受力方式等因素， 将复杂的三维地质问题简化 为平面应变问题， 建立了直 ‑斜组合桩基础简化 计算分析模 型， 并且推导了桩顶变形及桩身内力 的计算公式， 为斜坡直 ‑斜组合桩基内力设计计 算提供了支撑 。 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 CN 113987645 A 2022.01.28 CN 113987645 A 1.一种山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 采集前排基桩到坡面的距离、 基桩后滑坡推力作用深度和基桩长度数据， 建立直 ‑ 斜组合桩基础计算分析模型； S2、 根据建立的计算分析模型计算滑坡推力， 进而得到基础后侧每根基桩上的桩后滑 坡推力； S3、 根据桩后滑坡推力建立桩后滑坡推力分布函数 方程； S4、 根据直 ‑斜组合桩基础计算分析模型， 计算基桩 桩顶产生的水平位移和转角； S5、 根据基桩桩顶产生的水平位移和转角得到桩顶 的刚度值， 进而计算桩基桩顶反力 值， 通过桩基桩顶反力值建立 位移法典型 方程； S6、 联合桩后滑坡推力分布函数方程、 基桩的切面变形条件方程和基桩的切面上弯矩 和剪力的方程， 得到桩顶上的弯 矩和桩顶上的剪力； S7、 将桩顶上的弯矩和桩顶上的剪力代入位移法典型方程， 得到群桩基础承台水平位 移a0、 群桩基础承台竖直位移b0和群桩基础 承台转角 β0， 进而通过位移法得到了任意桩顶的 轴向力、 剪力和弯 矩， 作为山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算结果。 2.根据权利要求1所述的山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 建立 直‑斜组合桩基础计算模型时的假定条件具体为： (1)过滑面与桩基中心轴的交点建立水平线， 将滑动面简化 为平面； (2)忽略滑面以上的土体与基桩之间的相互作用， 根据陡坡效应影响忽略基础前侧范 围内土体与基桩的相互作用； (3)将桩后滑坡推力作用深度设为l1， 并根据土 拱效应通过基桩均匀分担承台宽度范围 内的滑坡推力， 分布的形式按照抛物线形式分布； (4)根据陡坡 效应影响深度， 承台底面到桩基中心线与滑面交点O点平面处前排桩到坡 面的距离b1不应小于 4d， 其中， d为桩的直径， 若b1小于4d则应使O点处的基 准面降低， 使得满 足b1大于4d； (5)以斜桩嵌岩位置为水平线， 将倾斜的嵌岩面简化成平面， 将斜桩和直桩视为同一水 平。 3.根据权利要求2所述的山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 滑坡推力E的表达式具体为： E＝Exib 式中， Exi为单位宽度第i 块滑体水平 滑坡推力， b为基础承台宽度； 基础后侧每根基桩上的桩后滑坡推力E1的表达式具体为： E1＝E/k 式中， k为基桩列数。 4.根据权利要求3所述的山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S 3具体为： 根据桩后滑坡推力得到桩后滑坡推力的分布 函数的待定系数a、 待定系 数b和待定系数c， 进 而建立滑坡推力分布函数 方程； 所述分布函数的待定系数a、 待定系数b和待定系数c的表达式具体为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113987645 A 2式中， l0为桩基位于推力段土体的高度， lc为推力段岩土体的合力作用点到潜在滑移面 的高度； 所述桩后滑坡推力分布函数 方程q(z)的表达式具体为： q(z)＝az2+bz+c 式中， z为桩身长度。 5.根据权利要求4所述的山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 计算基桩 桩顶产生的水平位移和转角的方法具体为： 当基桩桩顶受到的水平力H＝1时， 基桩桩顶产生的水平位移 δHH和转角 δMH的表达式具体 为： 式中， EI为基桩抗弯刚度， 和 分别为基桩在滑动面z＝l0处作用单位水平力时， 基桩的滑动面处截面所产生的转角和水平位移； 和 分别为基桩在滑动面z＝l0处作 用单位弯 矩时， 基桩的滑动面处截面产生的转角和水平位移； 当基桩桩顶受到的弯矩M＝1时， 基桩桩顶产生的水平位移δHM和转角 δMM的表达式具体 为： 6.根据权利要求5所述的山区斜坡直 ‑斜组合桩基简化的内力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S5中， 桩顶的刚度值包括桩顶产生的轴向力ρ1、 水平力ρ2、 第一弯矩ρ3和第二弯矩 ρ4； 其中， 当基桩 桩顶仅发生轴向单位 位移时， 桩顶产生的轴向力ρ1的表达式具体为： 式中， ξ为桩侧摩阻力分布的系数， C0为地基竖向抗力系数， A0为桩底平面地基受压面 积， A为桩的截面 面积， h为基桩的滑动面到嵌岩面的距离； 当基桩桩顶仅发生垂直桩轴向单位位移时， 产生的水平力ρ2与第一弯矩ρ3的表达式具 体为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113987645 A 3