(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20221097208 8.8 (22)申请日 2022.08.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115048819 A (43)申请公布日 2022.09.13 (73)专利权人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 (72)发明人 于光明　张炜　徐海滨　王卫　 张泽超　代加林　刘开源　范翼帆　 陈美合　祝文龙　李洲　翟汉波　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 胡晓静 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) 审查员 赵晓春 (54)发明名称 一种桩基础下拉力的预测方法、 装置和电子 设备 (57)摘要 本发明公开了一种桩基础下拉力的预测方 法、 装置和电子设备， 其中方法包括： 将 桩基础周 围土体沿竖向划分为多个微单元， 并利用各个土 体节点承受的竖向附加应力确定土体沉降深度； 获取土体沉降深度的土样， 并基于土样的三轴蠕 变实验结果， 拟合生成部分微单元关于围压、 竖 向应力以及时间变化的蠕变模型； 对部分微单元 的蠕变模型进行围压和竖向应力的双线性插值 得到全部微单元的蠕变模型； 基于各个微单元的 蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻 的土体 沉降， 并利用各个土体节点在目标时刻的土体沉 降进行荷载传递运算， 从而确定桩基础的下拉 力。 本发明提供的技术方案， 从桩周土体发生蠕 变的角度， 实现了桩基础下拉力的准确预测。 权利要求书3页 说明书10页 附图7页 CN 115048819 B 2022.11.04 CN 115048819 B 1.一种桩基础下拉力的预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 将桩基础周围土体沿竖向划分为多个微单元， 并利用各个土体节点承受 的竖向附加应 力确定土体沉降深度， 所述土体节点是所述微单元 的端点， 所述各个土体节点承受的竖向 附加应力由桩基础现场的堆载应力确定； 获取所述土体沉降深度的土样， 并基于土样的三轴蠕变实验结果， 拟合生成部分微单 元关于围压、 竖向应力以及时间变化的蠕变模型； 对所述部分微单元的蠕变模型进行围压和竖向应力的双线性插值得到全部微单元的 蠕变模型； 基于各个微单元的蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的土体沉降， 并利用各个土 体节点在目标时刻的土体沉降进 行荷载传递运算， 得到各个土体节点对桩基础产生的摩阻 力； 基于各个土体节点对 桩基础产生的摩阻力确定所述桩基础的下拉力； 其中， 所述利用各个土体节点承受 的竖向附加应力确定土体沉降深度， 包括： 计算各个 土体节点的初始竖向自重应力； 根据所述各个土体节点的竖向附加应力和所述初始竖向自 重应力的大小关系确定土体沉降最深位置的土体节点； 根据所述土体沉降最深位置的土体 节点的深度确定所述土体沉降深度； 其中， 所述对所述部分微单元的蠕变模型进行围压和竖向应力的双线性插值得到全部 微单元的蠕变模型， 包括： 利用各个土体节点的所述竖向 附加应力和所述初始竖向自重应 力计算各个土体节点堆载前与堆载后的围压； 基于各个土体节点堆载前与堆载后的围压计 算各土体节点在堆载前和堆载后的破坏偏应力； 利用各土体节点在堆载前和堆载后的破坏 偏应力以及偏应力等级确定各个土体节点对应的竖向应力； 利用各个土体节点堆载前的围 压和竖向应力 在所述部 分微单元的蠕变模型之 间进行双线性插值， 得到各个微单元用于预 测堆载前蠕变的第一 蠕变模型； 利用各个土体节 点堆载后的围压和竖向应力在所述部 分微 单元的蠕变模型之 间进行双线性插值， 得到各个微单元用于预测堆载后蠕变的第二 蠕变模 型； 其中， 所述基于各个微单元的蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的土体沉降， 包 括： 利用各个微单元的所述第一 蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的初始自重应力沉 降； 利用各个微单元 的所述第二蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的堆载下沉降； 基 于所述各个土体节点的初始自重应力沉降和堆载下沉降的差值， 确定所述各个土体节点在 目标时刻的土体沉降。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述利用各个节点在目标时刻的土体沉降 进行荷载传递 运算， 得到土体各个节点对 桩基础产生的摩阻力， 包括： 获取预设桩顶沉降， 并将桩基础沿竖向划分为与土体相同的多个微单 元； 基于所述预设桩顶沉降和桩顶对应土体节点的土体沉降， 计算所述桩基础的桩顶对应 的桩节点由对应土体节点带来的摩阻力， 所述桩节点是桩基础对应微单 元的端点； 基于所述桩顶的桩节点的摩阻力计算桩顶的桩节点的轴力； 利用所述桩顶的桩节点的轴力计算桩基础下一桩节点的沉降； 基于下一土体节点的土体沉降和所述下一桩节点的沉降进行迭代运算， 直至得到从桩 顶到桩端各个桩节点由各个土体节点带来的摩阻力。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115048819 B 23.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 将迭代运算得到的桩端轴力和桩端对应的土体节点的土体沉降， 代入预设边界条件， 以获取所述预设边界条件输出的桩端沉降； 基于所述预设边界条件输出的桩端沉降和迭代运算得到的桩端沉降之间的误差， 对所 述预设桩顶沉降进行调整。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将桩基础周围土体沿竖向划分为多个 微单元包括： 将土体沿竖向按照成层土层数划分为多层； 将每层土沿竖向划分为多个长度差别在预设阈值之内的微单 元。 5.一种桩基础下拉力的预测装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 沉降深度预估模块， 用于将桩基础周围土体沿竖向划分为多个微单元， 并利用各个土 体节点承受的竖向附加应力确定土体沉降深度， 所述土体节点是所述微单元 的端点， 所述 各个土体节点承受的竖向附加应力由桩基础现场的堆载应力确定； 实验模块， 用于获取所述土体沉降深度的土样， 并基于土样的三轴蠕变实验结果， 拟合 生成部分微单 元关于围压、 竖向应力以及时间变化的蠕变模型； 模型创建模块， 用于对所述部分微单元的蠕变模型进行围压和竖向应力的双线性插值 得到全部微单 元的蠕变模型； 摩阻力计算模块， 用于基于各个微单元的蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的土 体沉降， 并利用各个土体节点在目标时刻的土体沉降进行荷载传递运算， 得到各个土体节 点对桩基础产生的摩阻力； 下拉力计算模块， 用于基于各个土体节点对桩基础产生的摩阻力确定所述桩基础的下 拉力； 其中， 所述利用各个土体节点承受 的竖向附加应力确定土体沉降深度， 包括： 计算各个 土体节点的初始竖向自重应力； 根据所述各个土体节点的竖向附加应力和所述初始竖向自 重应力的大小关系确定土体沉降最深位置的土体节点； 根据所述土体沉降最深位置的土体 节点的深度确定所述土体沉降深度； 其中， 所述对所述部分微单元的蠕变模型进行围压和竖向应力的双线性插值得到全部 微单元的蠕变模型， 包括： 利用各个土体节点的所述竖向 附加应力和所述初始竖向自重应 力计算各个土体节点堆载前与堆载后的围压； 基于各个土体节点堆载前与堆载后的围压计 算各土体节点在堆载前和堆载后的破坏偏应力； 利用各土体节点在堆载前和堆载后的破坏 偏应力以及偏应力等级确定各个土体节点对应的竖向应力； 利用各个土体节点堆载前的围 压和竖向应力 在所述部 分微单元的蠕变模型之 间进行双线性插值， 得到各个微单元用于预 测堆载前蠕变的第一 蠕变模型； 利用各个土体节 点堆载后的围压和竖向应力在所述部 分微 单元的蠕变模型之 间进行双线性插值， 得到各个微单元用于预测堆载后蠕变的第二 蠕变模 型； 其中， 所述基于各个微单元的蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的土体沉降， 包 括： 利用各个微单元的所述第一 蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的初始自重应力沉 降； 利用各个微单元 的所述第二蠕变模型计算各个土体节点在目标时刻的堆载下沉降； 基 于所述各个土体节点的初始自重应力沉降和堆载下沉降的差值， 确定所述各个土体节点在权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115048819 B 3