本技术涉及地基基础，特别是涉及一种临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法。
背景技术：
1、临近基坑、隧道、管线以及其他桩基的开挖施工会改变周围土体的应力状态，从而影响已存在桩基的竖向承载力传递机制，对既有桩基竖向承载力产生影响。这种影响可能导致桩基承载力的降低或不稳定，从而对工程结构的安全性和稳定性造成潜在威胁。
2、在实际工程中，准确计算在开挖情况下桩基竖向承载力显得尤为重要。开挖过程中土体的变形和桩基受力特性的改变将直接影响桩基的承载性能，因此需要一种能够考虑开挖因素的计算方法来准确评估桩基在开挖情况下的竖向承载力。只有通过有效的计算方法，才能确保工程结构在开挖施工过程中的安全可靠性。
3、当前现有的设计计算方法并未考虑在临近开挖情况下桩基竖向承载力的变化，无法计算在临近开挖情况下桩基竖向承载力，无法充分满足工程实际需求。基于传统方法的计算结果往往与实际工程中的情况存在较大偏差，难以准确预测桩基在开挖施工中的承载性能。
技术实现思路
1、本技术提供一种临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，旨在计算在临近开挖情况下桩基竖向承载力。
2、一种临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，包括：
3、s1，对开挖影响桩基桩的桩侧土和桩基进行离散化，将桩侧土划分为多个土层、每个土层再按照计算精度要求划分为多个子土层，并将每个土层中的桩基根据相应多个子土层同步划分为多个桩段；
4、s2，利用所述开挖影响桩基桩既有的桩基荷载试验数据，确定各桩段的桩土荷载传递函数，建立桩土离散计算模型；
5、s3，利用所述桩土离散计算模型，建立所述开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，并在所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在桩基初始状态下的竖向极限承载力；
6、s4，在临近开挖前获取所述开挖影响桩基桩的桩侧桩端土测点的土压力及其他土体参数，并根据获取到的桩侧桩端土测点的土压力及其他土体参数，建立桩土荷载传递函数中其他土体参数与土压力关系函数；
7、s5，在临近开挖过程中实时获取所述开挖影响桩基桩的每个桩段的桩侧土压力；
8、s6，利用建立的所述桩土荷载传递函数中其他土体参数与土压力关系函数，根据在临近开挖过程中获取到的每个桩段的桩侧土压力，实时修正各桩段的桩土荷载传递函数中的其他土体参数，并实时利用修正后的各桩段的桩土荷载传递函数更新所述桩土离散计算模型；
9、s7，实时利用更新后的所述桩土离散计算模型，重新建立所述开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，并在重新建立的所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在临近开挖过程中的竖向极限承载力。
10、作为优选，所述建立所述开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，包括：
11、sa，为预设桩顶荷载pm，设定对应桩顶位移为sm；
12、sb，根据预设桩顶荷载pm和设定的桩顶位移sm，利用桩侧土中各桩段的桩土荷载传递函数，依次计算桩侧土中各桩段的桩顶荷载和桩顶位移；
13、sc，根据桩侧土中最后一个桩段的桩顶位移sn,kn，计算所述开挖影响桩基桩在预设桩顶荷载pm下的桩端土层承载力pd；
14、sd，判断pn,kn-pd|是否大于或等于预设误差δ，pn,kn为桩侧土中最后一个桩段的桩顶荷载；
15、se，若pn,kn-pd|大于或等于预设误差δ，改变桩顶位移sm的值，并重复执行步骤sb-sd，直到|pn,kn-pd|小于预设误差δ，并将此时桩顶位移sm的值作为所述开挖影响桩基桩在当前预设桩顶荷载pm下对应的桩顶位移；
16、sf，改变预设桩顶荷载pm的值，重复步骤sa-se，得到所述开挖影响桩基桩在不同预设桩顶荷载pm下对应的桩顶位移；
17、sg，根据得到的所述开挖影响桩基桩在不同预设桩顶荷载pm下对应的桩顶位移，绘制所述开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线。
18、作为优选，步骤sb包括：
19、sb1，将预设桩顶荷载pm作为桩侧土中第1层土第一桩段l1,1的桩顶荷载p1,1，并将第1桩段l1,1的顶面的桩土位移作为第1桩段l1,1的桩顶位移s1,1；
20、sb2，根据第i层土j桩段li,j的桩顶位移si,j，利用第i层土j桩段li,j的桩土荷载传递函数，计算第i层土j桩段li,j的桩端极限侧摩阻力τi,j；
21、sb3，根据第i层土j桩段li,j的桩端极限侧摩阻力τi,j，计算第i层土j桩段li,j的桩侧摩阻力ti,j；
22、sb4，根据第i层土j桩段li,j的桩侧摩阻力ti,j，计算第i层土j+1桩段li,j+1的桩顶荷载pi,j+1；
23、sb5，根据第i层土j桩段li,j的桩顶荷载pi,j和第i层土j+1桩段li,j+1的桩顶荷载pi,j+1，计算第i层土j桩段li,j的桩身压缩量δsi,j；
24、sb6，根据第i层土j桩段li,j的桩身压缩量δsi,j，计算第i层土j+1桩段li,j+1的桩顶位移si,j+1；
25、sb7，将i层土j的j值加1，不断重复步骤sb2-sb6，当计算至i土层中最后一段桩li,n时，第i+1层土第1段桩桩顶荷载pi+1,1＝pi,n+1；在新土层中不断重复步骤sb2-sb6，直到计算出最后已土层最后一桩段ln,kn的桩底荷载pn,kn+1和桩底位移sn,kn+1，pn,kn+1，sn,kn+1分别为整根桩的桩端荷载和桩底位移。
26、作为优选，第i层土j桩段li,j的桩土荷载传递函数包括：
27、
28、式中，τi,j为第i层土j桩段li,j的桩侧摩阻力，kci,j为第i层土j桩段li,j的桩土初始刚度，τmaxi,j为第i层土j桩段li,j的桩土极限侧摩阻力，在无开挖情况下kci,j和τmaxi,j的初始值和根据所述既有的桩基荷载试验数据计算得到，在开挖过程中或根据在临近开挖过程中获取到的第i层土j桩段li,j的桩侧土压力qi,j计算得到；
29、第i层土j桩段li,j的桩侧摩阻力ti,j的计算公式为：
30、ti,j＝uli,jτi,j；
31、式中，li,j为第i层土j桩段li,j的桩段长度，u为所述开挖影响桩基桩的截面周长；
32、第i层土j+1桩段li,y-1的桩顶荷载pi,j+1的计算公式为：
33、pi,j+1＝pi,j-ti,j；
34、第i层土j桩段li,j的的桩身压缩量δsi,j的计算公式为：
35、
36、式中，e为桩身混凝土弹性模量，a为桩身截面面积。
37、第i层土j+1桩段lx,y的桩顶位移si,j+1的计算公式为：
38、si,j+1＝si,j-δsi,j。
39、作为优选，当kci,j根据在临近开挖过程中获取到的第i层土j桩段li,j的桩侧土压力qi,j计算得到时，kci,j的计算公式为：
40、kci,j＝gci,j+ηkiqi,j；
41、式中，gci,j为kci,j的无测压初始值，由土工试验获得；ηki由无开挖情况下初始值反算得到即：
42、
43、当τmaxi,j根据在临近开挖过程中获取到的第i层土j桩段li,j的桩侧土压力qi,j计算得到时，τmaxi,j的计算公式为：
44、τmaxi,j＝ci,j+ηciqi,j；
45、式中，ci,j为τmaxi,j的无测压初始值，由土工试验获得；ηci由无开挖情况下初始值反算得到即：
46、
47、作为优选，在预设桩顶荷载pm下的桩端土层承载力pd的计算公式为：
48、
49、式中，sd为桩端位移，kd为桩端的桩土初始刚度，σmax为桩端土极限承载力，kd和σmax的初始值和根据所述既有的桩基荷载试验数据计算得到，或根据在临近开挖过程中获取到的第i层土j桩段li,j的桩侧土压力qi,j计算得到。
50、作为优选，当kd根据在临近开挖过程中获取到的桩端土压力pt计算得到时，kd的计算公式为：
51、kd＝gd+ηkdpt；
52、式中，gd为kd的无测压初始值，由土工试验获得；ηkd由无开挖情况下初始值反算得到即：
53、
54、当σmax根据在临近开挖过程中获取到的桩端土压力pt计算得到时，σmax计算公式为：
55、σmax＝qd+ηdpt；
56、式中，qd为σmax无测压初始值，由土工试验获得；ηd由无开挖情况下初始值反算得到即：
57、
58、作为优选，在步骤s5中，利用开挖前在所述开挖影响桩基桩的桩侧埋设土压力传感器，如图4，在开挖过程中实时获取土压力变化情况，所述开挖影响桩基桩的每个桩段的桩侧土压力可根据位置内插得到。
59、作为优选，具体根据承载力准则，在所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在桩基初始状态下的竖向极限承载力，以及在重新建立的所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在临近开挖过程中的竖向极限承载力。
60、相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：
61、本技术实施例提供了一种了临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，通过对开挖影响桩基桩的桩侧土和桩基进行离散化，利用开挖影响桩基桩既有的桩基荷载试验数据，确定各桩段的桩土荷载传递函数，建立桩土离散计算模型，建立开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，并确定开挖影响桩基桩在桩基初始状态下的竖向极限承载力；根据在临近开挖过程中获取到的每个桩段的桩侧土压力，实时修正各桩段的桩土荷载传递函数中的其他土体参数，并实时利用修正后的各桩段的桩土荷载传递函数更新桩土离散计算模型；实时利用更新后的桩土离散计算模型，重新建立开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，并确定开挖影响桩基桩在临近开挖过程中的竖向极限承载力；实现利用在开挖过程中现场监测测得的桩侧土压力变化情况，修正桩土荷载传递函数，再利用修正后的桩土荷载传递函数带入桩土计算模型，并利用修正后的桩土计算模型确定桩基在临近开挖条件下桩基荷载位移曲线，从而得到桩基竖向极限承载力，为桩基在临近开挖情况下竖向承载力计算提供了方法；大大降低了临近开挖条件下桩基承载力确定的效率和成本，为保障开挖条件下临近桩基安全提供了有效支持。
1.一种临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，所述建立所述开挖影响桩基桩的桩顶荷载位移p～s曲线，包括：
3.根据权利要求2所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，步骤sb包括：
4.根据权利要求3所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，第i层土j桩段li,j的桩土荷载传递函数包括：
5.根据权利要求4所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，当kci,j根据在临近开挖过程中获取到的第i层土j桩段li,j的桩侧土压力qi,j计算得到时，kci,j的计算公式为：
6.根据权利要求3所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，在预设桩顶荷载pm下的桩端土层承载力pd的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，当kd根据在临近开挖过程中获取到的桩端土压力pt计算得到时，kd的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，在步骤s5中，利用开挖前在所述开挖影响桩基桩的桩侧埋设土压力传感器，在开挖过程中实时获取土压力变化情况，所述开挖影响桩基桩的每个桩段的桩侧土压力可根据位置内插得到。
9.根据权利要求1所述的临近开挖条件下桩基竖向承载力计算方法，其特征在于，具体根据承载力准则，在所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在桩基初始状态下的竖向极限承载力，以及在重新建立的所述桩顶荷载位移p～s曲线上确定所述开挖影响桩基桩在临近开挖过程中的竖向极限承载力。
