申请/专利权人：中铁建设集团华北工程有限公司;中铁建设集团有限公司

申请日：2024-02-22

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117763925B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/13;G06F17/11;E02D17/04;E02D5/58;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2024.04.12#实质审查的生效;2024.03.26#公开

摘要：本发明提供了预应力空心桩用于基坑支护分析方法，通过获取预应力空心桩在基坑支护中的静态受力数据；基于预设的预应力空心桩的静态受力分析模型对所述静态受力数据进行分析，得到静态分布受力信息；获取作用于所述预应力空心桩的动力载荷；基于动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组；对所述动态受力方程组进行求解，得到动态分布受力信息；基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析，得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据，通过综合考虑静、动力作用下的受力情况，可以更全面地评估预应力空心桩在基坑支护中的受力分布和支护效果，有助于确保基坑施工的安全稳定性。

主权项：1.一种预应力空心桩用于基坑支护分析方法，其特征在于，包括：获取预应力空心桩在基坑支护中的静态受力数据；基于预设的预应力空心桩的静态受力分析模型对所述静态受力数据进行分析，得到静态分布受力信息，所述预设的预应力空心桩的静态受力分析模型的建立过程，包括：获取预应力空心桩的物理参数；基于所述物理参数计算预应力空心桩的抗弯强度；基于所述物理参数计算预应力空心桩的剪切强度；根据所述预应力空心桩的抗弯强度和所述预应力空心桩的剪切强度以及预设的土体对桩体的反力分布确定静态受力分析模型；获取作用于所述预应力空心桩的动力载荷；基于所述动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组，包括：所述动力载荷包括地震动载荷；将所述地震动载荷引入所述预设的有限元模型，以作为所述有限元模型的时间历程得到动态受力方程组，其中，在有限元模型中，使用动态受力方程组来描述预应力空心桩在地震动载荷下的响应；所述动态受力方程组包括质量方程和运动方程，其中，质量方程表示预应力空心桩的质量与加速度之间的关系，其表达式为表示为M*a=Fm，其中M为质量矩阵，a为加速度向量，Fm为动力载荷向量；所述运动方程表示预应力空心桩的位移、速度以及加速度之间的关系，其表达式表示为Md^2udt^2+Cdudt+K*u=F，其中M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵，u为位移向量，F为受力向量；对所述动态受力方程组进行求解，得到动态分布受力信息，包括：设定初始时刻的位移、速度和加速度；根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算质量方程左侧的加速度项M*a；根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算质量方程右侧的动力载荷项Fm；更新加速度向量a_new=M_inv*Fm-Ku-Cv，其中M_inv为质量矩阵的逆矩阵，u为位移向量，v为速度向量；根据更新的加速度向量，更新位移和速度向量：u_new=u+dtv+0.5dt^2*a+a_new，v_new=v+0.5dta+a_new，其中dt为时间步长；将更新后的位移、速度和加速度作为下一时刻的初始条件，重新执行更新加速度向量的步骤，直到达到预设的收敛条件，得到所述质量方程的解；根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程左侧的加速度项Md^2udt^2+Cdudt+K*u；根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程右侧的动力载荷项F；更新位移向量：u_new=u+dtv+dt^21-θa+θa_new，其中u为位移向量，v为速度向量，a为加速度向量，θ为时间积分参数，dt为时间步长；将更新后的位移向量作为下一时刻的初始条件，重新执行执行根据当前时刻的位移、速度和加速度，计算运动方程左侧的加速度项Md^2udt^2+Cdudt+K*的步骤，直至达到预设的时间终点，得到所述运动方程的解；根据所述质量方程的解和所述运动方程的解确定所述动态分布受力信息；基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析，得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据。

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