樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)上拔承載力計(jì)算和參數(shù)影響研究

隨著我國電網(wǎng)全覆蓋的建設(shè)，許多線路需穿越山區(qū)，塔基需建立在上覆土、下臥巖的山區(qū)場(chǎng)地.傳統(tǒng)輸電桿塔基礎(chǔ)主要為挖孔基礎(chǔ)和巖石嵌固基礎(chǔ)，而山區(qū)桿塔基礎(chǔ)常以抗拔承載為控制條件，采用單一形式的基礎(chǔ)難以滿足山區(qū)“上土下巖”地區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和抗拔承載力要求.針對(duì)這一問題，近年來文獻(xiàn)[5-8]提出了一種樁/掏挖基礎(chǔ)聯(lián)合巖石錨桿的復(fù)合基礎(chǔ)形式，即在覆土層應(yīng)用挖孔樁或掏挖基礎(chǔ)、在下臥巖層補(bǔ)充巖石群錨，其中上部基礎(chǔ)底部可嵌入巖體進(jìn)一步提高承載力.

試驗(yàn)和理論研究表明，該基礎(chǔ)能充分發(fā)揮兩種地層的天然承載特點(diǎn).上部原狀土成孔的樁基礎(chǔ)利用了周圍未擾動(dòng)土體的抗剪強(qiáng)度高、剛度較大的特點(diǎn)，提供較高的抗拔承載和抗水平力承載能力；下部補(bǔ)充的巖石群錨基礎(chǔ)則具備錨固力高、抗拔剛度大的特點(diǎn).上下部分形成統(tǒng)一整體，兼具挖孔基礎(chǔ)和巖石嵌固基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，具有合理的傳力機(jī)理和較好的工程經(jīng)濟(jì)性.并且相較于同等抗拔承載力的單一形式基礎(chǔ)，樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)避免了大開挖、巖石開鑿等問題，具有建設(shè)材料省、建造難度低、施工環(huán)保的優(yōu)勢(shì).

校園建筑作為一種特殊的建筑群體，見證了學(xué)校的發(fā)展演變，也見證了每一位與校園建筑有過交集的人的成長，同時(shí)密集的凝聚了高校教職工、歷屆學(xué)生所共同凝聚的校園文化。對(duì)校園建筑進(jìn)行保護(hù)從而達(dá)到建立鞏固與保護(hù)校園文化是有必要的，新型校園保護(hù)方式-校園社交漫游平臺(tái)，滿足了人與人，人與建筑相互交流尋找認(rèn)同感、共鳴感的需要。對(duì)校園的文化再生與文脈傳承起到了重要的作用。

樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)作為一種新型基礎(chǔ)，仍缺少上拔承載機(jī)理分析和抗拔承載力計(jì)算方法.文獻(xiàn)[3, 15-16]中提供了復(fù)合基礎(chǔ)的承載力計(jì)算表達(dá)式，涉及上部基礎(chǔ)、下部群錨的承載力和對(duì)應(yīng)的承載力發(fā)揮系數(shù)，但對(duì)于的理論計(jì)算方法目前仍為空白.針對(duì)上述問題，本文基于崔強(qiáng)等的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，利用有限元軟件PLAXIS 3D對(duì)試驗(yàn)基礎(chǔ)建立了數(shù)值驗(yàn)證模型，在此基礎(chǔ)上建立了20個(gè)參數(shù)研究模型，對(duì)值的影響因素進(jìn)行了探究.在匯總計(jì)算結(jié)果之后，分析了巖土參數(shù)和基礎(chǔ)構(gòu)造對(duì)抗拔承載力和承載力發(fā)揮系數(shù)的影響.結(jié)合荷載傳遞微分方程以及 上拔荷載-上拔位移(-)雙曲線擬合模型的概念，提出了樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)承載力發(fā)揮系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，為工程實(shí)踐提供參考.

2）引入第三方評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)。為提高中醫(yī)類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)效能，避免高校在實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系中既是運(yùn)動(dòng)員又是裁判員的尷尬，結(jié)合當(dāng)前教育評(píng)價(jià)環(huán)境，綜合來看，引入社會(huì)第三方教育評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是目前更加科學(xué)合理的評(píng)價(jià)機(jī)制。由高校制定好相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和制度，第三方教育評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)組織實(shí)施，雙方各司其職，共同促進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)工作朝健康、良性的方向持續(xù)發(fā)展[3]。

1 模型工況與假設(shè)

首先，對(duì)崔強(qiáng)等的樁-錨基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行參數(shù)研究.在PLAXIS 3D中建立試驗(yàn)基礎(chǔ)FH1-6的模型，模型尺寸、構(gòu)造均與試驗(yàn)基礎(chǔ)一致，樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)構(gòu)造示意圖如圖1所示，具體參數(shù)為：短樁在覆土層中高度=4.8 m；錨長=4.0 m；短樁直徑=1.6 m；錨桿直徑=0.12 m；短樁嵌入巖體的高度=0 m；錨數(shù)=6.

模型尺寸為20 m×20 m×12 m，經(jīng)驗(yàn)算，該模型尺寸對(duì)承載力計(jì)算結(jié)果無明顯影響，可忽略邊界的影響.邊界條件為側(cè)面水平方向位移約束、底面固定約束、上表面自由.樁、錨桿的側(cè)壁和底部均與巖土體設(shè)置正、負(fù)接觸面，考慮界面強(qiáng)度折減，其中與土體、巖體的界面強(qiáng)度折減系數(shù)分別為0.6和1.0.模型均采用實(shí)體四面體單元建模.模型的基礎(chǔ)周圍部分采用網(wǎng)格加密處理，經(jīng)網(wǎng)格劃分后，生成 61 543 個(gè)單元.模型示意圖如圖2所示.

有限元計(jì)算基本假設(shè)如下：① 巖土體均質(zhì)各向同性，不考慮孔隙水影響；② 基礎(chǔ)整體變形協(xié)調(diào)；③ 不考慮錨筋斷裂、混凝土破碎破壞等基礎(chǔ)內(nèi)部破壞情況.

通過定義基礎(chǔ)上表面垂直向上的面荷載來模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)的加載方式，加載過程采用與試驗(yàn)一致的分級(jí)加載方法，加載至極限狀態(tài)為止.混凝土采用理想線彈性本構(gòu)模型，巖土體采用Mohr-Coulomb彈塑性本構(gòu)模型.地質(zhì)分層和巖土重度采用崔強(qiáng)等的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，泊松比均為0.3，巖土體其他參數(shù)是基于各試驗(yàn)的取樣測(cè)試值、單軸抗壓強(qiáng)度值，結(jié)合相關(guān)規(guī)范的分類，得到黏聚力、內(nèi)摩擦角和彈性模量的取值范圍，再進(jìn)行模型地質(zhì)參數(shù)的數(shù)值標(biāo)定，最終得到參數(shù)具體值.其中，彈性模量在工程實(shí)際中往往無法直接確定，這里采用的取值是結(jié)合了巖土體分類標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的模量經(jīng)驗(yàn)值，再輔以多次數(shù)值還原現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果-曲線，進(jìn)而得到的巖土體整體彈性模量計(jì)算值，具體參數(shù)如表1所示.

2 試驗(yàn)驗(yàn)證模擬結(jié)果及分析

2.1 驗(yàn)證模型的計(jì)算結(jié)果

圖3展示了FH1-6在上拔承載極限狀態(tài)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，分別為最大主應(yīng)力云圖和彈塑性點(diǎn)云圖.從圖中可看出，短樁周圍地表土層和錨桿周圍巖體出現(xiàn)了大量拉伸截?cái)帱c(diǎn)，整體呈倒錐形分布，表明了群錨在巖體中的整體錨固效果顯著，巖土體受到張拉作用而出現(xiàn)的剪切破壞，且逐步形成倒錐形滑移破裂面，破裂面延伸至地表.對(duì)比分析數(shù)值結(jié)果得到的破壞形式和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的破壞表征現(xiàn)象，兩者所得結(jié)論類似，即先是張拉破壞，然后剪切破壞，最終在張拉和剪切共同作用下發(fā)生整體破壞，外在表征現(xiàn)象即為地表土體出現(xiàn)放射狀貫通裂縫、基礎(chǔ)上拔變形失控.

2.2 極限承載力的確定和分析

圖7(c)中，群錨錨數(shù)從4錨增加至8錨，從1.0大幅減小至0.54，這與錨長增加的分析類似.在無顯著群錨效應(yīng)的情況下，錨數(shù)增加導(dǎo)致群錨承載力增大，短樁所控制的固定位移條件下的群錨發(fā)揮承載力占群錨極限承載力的比例減小，因此減小，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力不變、極限承載力增大.

由-曲線可知，基于雙直線交點(diǎn)法確定的極限狀態(tài)，短樁和群錨達(dá)到各自極限狀態(tài)不同步，在基礎(chǔ)整體的抗拔承載力計(jì)算時(shí)需要考慮各部分的承載發(fā)揮情況，在文獻(xiàn)[16]中已給出復(fù)合式錨桿基礎(chǔ)抗拔承載力計(jì)算公式：

李強(qiáng)開始周密計(jì)劃。光輪椅就準(zhǔn)備了三種，可充氣的、實(shí)心輪胎的和簡(jiǎn)易好折疊的。想到母親腿不好只能坐便，在外上廁所可能不方便，他還準(zhǔn)備了便攜式的坐便椅。

基于上述方法，得到樁-錨基礎(chǔ)及其各部分的上拔承載的-曲線.如圖5所示，樁-錨基礎(chǔ)及其各組成部分的-曲線均呈三段式，且各極限抗拔承載力均可通過雙直線交點(diǎn)法確定，其中和分別為群錨部分和短樁部分的極限抗拔承載力.FH1-6極限抗拔承載力為 1 800 kN，數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果較吻合，驗(yàn)證了模型的有效性.

2.3 承載力發(fā)揮系數(shù)

根據(jù)文獻(xiàn)[22]，可采用雙直線交點(diǎn)法確定基礎(chǔ)上拔極限狀態(tài).如圖4所示，基礎(chǔ)上拔的-曲線呈三段式，即壓密彈性段()、彈塑性過渡段()和塑性破壞段(), 定義過和點(diǎn)的切線之交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的在-曲線上的荷載和位移分別為基礎(chǔ)上拔極限承載力和極限位移.

為了獲得大量的繼代增殖培養(yǎng)組培苗，可選擇使用較高濃度的細(xì)胞分裂素和一定濃度的生長素配比，以提高芽體的增殖率并獲得生長良好的芽苗，但在此過程中必須控制好二者間的濃度關(guān)系[7]，細(xì)胞分裂素的濃度高于一定程度將會(huì)降低芽苗的質(zhì)量，抑制繼代增殖效果。

≤+

(1)

提取20個(gè)參數(shù)探究模型的計(jì)算結(jié)果，可得如圖6和7所示的基礎(chǔ)-曲線和各個(gè)參數(shù)變量與值的關(guān)系曲線.所有探究模型工況下的樁-錨基礎(chǔ)均為短樁先到達(dá)上拔極限狀態(tài)，因此均為=1、<1的情況，圖中所示的值關(guān)系曲線均為與各個(gè)探究變量的關(guān)系，以下所指承載力均為抗拔承載力.

4）企業(yè)發(fā)揮輔助作用。除開發(fā)教育產(chǎn)品、舉辦競(jìng)賽，教育企業(yè)還可以幫助學(xué)校提升教師素養(yǎng)，設(shè)計(jì)課程，開設(shè)課堂輔助教學(xué)班，幫助學(xué)生確定職業(yè)規(guī)劃，鍛煉相關(guān)能力。企業(yè)界應(yīng)發(fā)揮其對(duì)教育發(fā)展的支持作用，規(guī)劃行業(yè)人才需求，發(fā)布報(bào)告。

考慮長期服役和變形控制，應(yīng)取樁-錨基礎(chǔ)中率先達(dá)到極限狀態(tài)的部分作為基礎(chǔ)整體的抗拔控制條件.因此對(duì)于基礎(chǔ)FH1-6，其設(shè)計(jì)抗拔承載力應(yīng)取 1 500 kN.

綜上所述，基礎(chǔ)FH1-6的承載力和承載力發(fā)揮系數(shù)的具體取值為：短樁極限抗拔承載力=760 kN；群錨部分極限抗拔承載力=995 kN；=1 800 kN；短樁部分承載力發(fā)揮系數(shù)=1.0；群錨部分承載力發(fā)揮系數(shù)=0.76；樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)抗拔承載力=1 500 kN.由前文所述，為基礎(chǔ)中某部分先達(dá)到極限狀態(tài)的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)抗拔承載力，即考慮了承載力發(fā)揮系數(shù)；而為基礎(chǔ)中后達(dá)到極限狀態(tài)的部分所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)極限抗拔承載力，考慮到極限狀態(tài)后的殘余承載力，往往大于.對(duì)于設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用而言，設(shè)計(jì)承載力的計(jì)算具有更重要的意義.但目前規(guī)范建議的設(shè)計(jì)承載力計(jì)算式中的值沒有理論計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，復(fù)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)抗拔承載力并不是上下兩者的簡(jiǎn)單疊加，若不考慮承載力發(fā)揮系數(shù)，則會(huì)造成實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)值的顯著偏差，存在較大工程風(fēng)險(xiǎn).因此，針對(duì)值的影響因素和理論計(jì)算的研究具有重要意義.

3 參數(shù)影響

3.1 模型的設(shè)置

現(xiàn)有研究表明值與地質(zhì)條件和基礎(chǔ)構(gòu)造相關(guān)，因此本研究基于已驗(yàn)證的FH1-6樁-錨基礎(chǔ)模型進(jìn)行參數(shù)影響研究，探究不同地質(zhì)參數(shù)和基礎(chǔ)構(gòu)造對(duì)值的影響.其中，地質(zhì)參數(shù)探究的各個(gè)數(shù)值模型均控制巖土體泊松比、重度、內(nèi)摩擦角、界面強(qiáng)度折減系數(shù)和基礎(chǔ)工況不變，改變其余地質(zhì)參數(shù)某一單獨(dú)量，共得到12個(gè)探究模型，地質(zhì)參數(shù)如表2所示.表中：和分別為土體和巖體的黏聚力；和分別為土體和巖體的彈性模量.

基礎(chǔ)構(gòu)造探究組的各個(gè)模型均控制地質(zhì)條件與FH1-6條件一致，各探究模型改變基礎(chǔ)構(gòu)造的某一項(xiàng)參數(shù)，共得到8個(gè)探究模型，工況如表3所示.

3.2 參數(shù)影響研究結(jié)果和分析

式中：為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的基礎(chǔ)上拔承載力；和分別為上部基礎(chǔ)(樁)和下部群錨的承載力發(fā)揮系數(shù)；和分別為上部基礎(chǔ)(樁)和下部群錨的抗拔承載力特征值.

經(jīng)略海洋、維護(hù)海權(quán)，建設(shè)海洋強(qiáng)國，是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國強(qiáng)軍夢(mèng)的必然要求。當(dāng)前，我國與海域相鄰國家間存在著許多權(quán)益爭(zhēng)議，特別是美國打著海上自由航行的名義，不斷挑戰(zhàn)我守海衛(wèi)疆的底線，使得海洋問題錯(cuò)綜復(fù)雜，我維護(hù)海洋權(quán)益、護(hù)海守邊的形勢(shì)嚴(yán)峻多變，極有可能引發(fā)海上戰(zhàn)事或軍事沖突。海上民兵是我軍海上作戰(zhàn)時(shí)參戰(zhàn)支前的重要力量，將圍繞擔(dān)負(fù)的海上游擊作戰(zhàn)、配合支援海上作戰(zhàn)、組織海上“三戰(zhàn)”等使命任務(wù)采取相應(yīng)行動(dòng)。

綜上所述，地質(zhì)條件和基礎(chǔ)構(gòu)造會(huì)對(duì)樁-錨基礎(chǔ)的承載力和上拔承載力發(fā)揮系數(shù)造成影響.首先在地質(zhì)方面，樁-錨基礎(chǔ)適宜建造在巖土體強(qiáng)度高、土層厚度適中的地質(zhì)場(chǎng)地；在設(shè)計(jì)方面，巖土彈性模量對(duì)樁和錨桿的承載力發(fā)揮同步性具有顯著影響，基礎(chǔ)上、下部分的上拔變形協(xié)調(diào)性是影響基礎(chǔ)抗拔承載力的關(guān)鍵，因此在設(shè)計(jì)上需明確巖土分界面，即明確土中用樁、巖中用錨的合理構(gòu)造；在改進(jìn)措施上，考慮到群錨效應(yīng)、工程經(jīng)濟(jì)性、施工可行性等因素，應(yīng)在合理范圍內(nèi)調(diào)整樁底嵌巖、錨長、錨數(shù)等均能提高基礎(chǔ)整體抗拔承載力，尤其是要基于值進(jìn)行方案的合理改進(jìn).例如當(dāng)<(=1)，則表明群錨先于短樁達(dá)到極限，因此宜提高錨桿部分承載力，適當(dāng)增長錨桿或增加錨數(shù)；反之則宜提高短樁承載力，增加樁底嵌巖長度或改為擴(kuò)底樁.在設(shè)計(jì)上確保上、下部分的極限狀態(tài)同步性(==1)，提高原狀地層承載力的利用效果和基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性.

圖6(b)中，隨著從80 kPa增長至110 kPa，從0.81減小至0.59，其原因在于群錨的承載力提高，但短樁極限狀態(tài)位移不變，導(dǎo)致在該位移下的群錨所發(fā)揮的承載力不變，而由于群錨極限承載力的增大而減小，樁-錨基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)承載力不變、極限承載力增大.

圖6(c)中，隨著從50 MPa增大至150 MPa，從0.79減小至0.65，在樁和群錨極限承載力不變的情況下，土體彈性模量越大，短樁極限狀態(tài)時(shí)刻的上拔位移越小、對(duì)應(yīng)的群錨所發(fā)揮的承載力越少，因此減小，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力減小、極限承載力不變.

酸值及pH值化驗(yàn)對(duì)于整個(gè)變壓器油檢測(cè)工作的開展具有重要的保障意義，只有保障在變壓器油的化驗(yàn)過程中，能夠?qū)?duì)應(yīng)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的酸值和pH值處理好，這樣才能保障在其處理過程中，能夠?qū)⒄w的變壓器應(yīng)用性能控制好，實(shí)現(xiàn)在變壓器性能的控制檢測(cè)中，能夠?qū)?duì)應(yīng)的檢測(cè)要素處理好，要知道變壓器油酸值及pH值過高都會(huì)對(duì)變壓器造成負(fù)荷，影響變壓器的正常應(yīng)用，需要及時(shí)將其應(yīng)用中的酸值影響及對(duì)應(yīng)的pH值影響檢測(cè)處理好，實(shí)現(xiàn)變壓器油應(yīng)用的絕緣性及安全性能提升。

對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)造的探究結(jié)果如圖7所示.圖7(a)中，隨著短樁底部嵌巖深度從0 m 增大至0.6 m，從0.76增長至1.0，其原因在于嵌巖深度提高導(dǎo)致短樁抗拔承載力提升，其極限狀態(tài)位移也逐漸增大，使得群錨所發(fā)揮的承載力增多，在嵌巖0.6 m時(shí)的短樁極限狀態(tài)剛好與群錨部分極限狀態(tài)同步，因此==1.0，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力和極限承載力均提高.

圖7(b)中，隨錨長從3 m增大至4.5 m，從1.0減小至0.64，這是由于錨長越長群錨的承載力越高，導(dǎo)致在短樁所控制的極限狀態(tài)位移下的群錨承載力發(fā)揮值占群錨承載力的比例減小，所以減小，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力不變、極限承載力隨錨長增長而增大.

在武則天統(tǒng)治時(shí)期就有人通過賄賂，在官吏的幫助下，改其姓名，通過國家層層審查，步入仕途。為了減少官員與胥吏為謀求利益相互勾結(jié)的情況，《唐律疏議》中對(duì)各類詐騙犯罪有詳細(xì)規(guī)定，對(duì)“詐為官私文書求財(cái)”的處罰，十分嚴(yán)厲。到唐后期國家政治混亂，宦官專權(quán)越來越嚴(yán)重，吏治腐敗，對(duì)于有門蔭資格的人審查不嚴(yán)，導(dǎo)致假蔭越來越多，德宗時(shí)出現(xiàn)“人多罔冒，吏或詐欺”的現(xiàn)象。后唐時(shí)期，三銓選人中都有 “冒名入仕，假蔭發(fā)身”，甚至還有卜祝、工商之類的人。這些人在進(jìn)入官場(chǎng)以后，上下相蒙，導(dǎo)致不正之風(fēng)愈盛。

目前國內(nèi)外學(xué)者基于-關(guān)系曲線，提出了不同失效準(zhǔn)則下的上拔極限承載力的確定方法，可分為數(shù)學(xué)模型法、允許位移法、圖解法.其中圖解法主要有初始直線斜率法、雙直線交點(diǎn)法、-法.

首先針對(duì)地質(zhì)參數(shù)的探究結(jié)果進(jìn)行分析，如圖6(a)所示.隨著從15 kPa增長至30 kPa，從0.71增長至0.81，其原因是土體強(qiáng)度提升、短樁上拔承載力提高，而群錨承載力不變，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)受先達(dá)到極限狀態(tài)的短樁部分控制，短樁承載力提高對(duì)應(yīng)的極限位移增大，群錨發(fā)揮的承載力更多，從而導(dǎo)致增大，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和極限承載力均提高.

在采用高壓水力沖刷清淤時(shí)必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況（管徑、淤積程度和管渠形狀等），選擇合適的噴頭、沖洗壓力(70～140 Bar)和沖洗流速。若沉積物特別密實(shí)，則需要采用銑床鉆頭進(jìn)行清理（見圖1）。

4 承載力發(fā)揮系數(shù)的理論計(jì)算方法

樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)的抗拔承載力發(fā)揮系數(shù)的本質(zhì)含義是基礎(chǔ)在抗拔承載設(shè)計(jì)狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)部分的承載力發(fā)揮值與其極限抗拔承載力的比值.由上述分析可知，樁或群錨都可能作為基礎(chǔ)抗拔設(shè)計(jì)狀態(tài)的控制條件，即或?yàn)?.因此，明確基礎(chǔ)設(shè)計(jì)狀態(tài)控制部分和在該狀態(tài)下的樁和群錨的荷載-位移關(guān)系，是計(jì)算值的關(guān)鍵.

圖6(d)中，隨從100 MPa增大至250 MPa，從0.65增大至0.88，同理土體彈性模量變化情況，基礎(chǔ)承載力不變，巖體彈性模量越大群錨上拔位移越小，在短樁極限狀態(tài)位移不變的情況下，群錨在相同上拔位移下所發(fā)揮的承載力越大，因此越大，樁-錨基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力越大、極限承載力不變.

首先需要明確樁和錨桿這兩部分的承載力組成：

=+

(2)

=+

(3)

式中：和分別為樁和群錨部分與巖土體的極限側(cè)摩阻力和黏結(jié)力；和分別為樁和群錨部分的自重.針對(duì)承載力和位移的計(jì)算，目前相關(guān)規(guī)范已給出了較為成熟的樁或群錨基礎(chǔ)的抗拔承載力計(jì)算方法，此處不再具體介紹；樁或群錨的上拔荷載-位移關(guān)系可通過文獻(xiàn)[24-25]提出的歸一化-雙曲線模型來表征實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)-關(guān)系，表達(dá)式如下：

(4)

式中：=1為上部剛度系數(shù)，為初始上拔剛度；=為基礎(chǔ)上拔承載力系數(shù)，為雙曲線擬合系數(shù)，與荷載-位移曲線型式有關(guān)，一般為 0.7～1.0.由式(4)可得到基礎(chǔ)的上拔荷載-位移的理論擬合關(guān)系，而針對(duì)初始上拔變形剛度，孫曉立給出了樁基上拔彈性階段的側(cè)摩阻力與土體位移關(guān)系的解析解，其中抗拔樁為剛性樁時(shí)的初始上拔荷載-位移無量綱表達(dá)式如下：

(5)

式中：為樁基上拔位移；為土體切變模量；為樁基半徑；為樁基在土中的計(jì)算長度；=ln()為Randolph基礎(chǔ)上拔影響半徑系數(shù)，=25(1-)為Randolph基礎(chǔ)上拔影響半徑，=為樁基中部和底部土體切變模量和之比據(jù)此式可得到樁基初始上拔剛度

對(duì)于錨桿的初始上拔變形剛度，許宏發(fā)等基于荷載傳遞微分方程提出了全灌漿錨桿的拉拔變形剛度解析解，初始拉拔剛度表達(dá)式如下：

(6)

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(7)

(8)

，，分別為錨筋、錨固體、巖體的彈性模量；和分別為巖體和錨固體切變模量；和分別為錨筋和錨孔半徑.

綜上所述，可建立承載力發(fā)揮系數(shù)的表達(dá)式：

(9)

式中：為樁或群錨部分在基礎(chǔ)整體設(shè)計(jì)狀態(tài)的上拔荷載發(fā)揮值；為樁或群錨與巖土的側(cè)摩阻力或黏結(jié)力；′為樁或群錨的自重.根據(jù)這一表達(dá)式，可將對(duì)應(yīng)的樁和群錨的初始上拔剛度和代入各自的系數(shù)和中，將對(duì)應(yīng)的和代入和中，位移由控制部分(樁或群錨)的-關(guān)系獲得，即將控制部分代入式(4)得到位移.具體代入推導(dǎo)過程省略，最終可以得到考慮自重的樁和群錨的上拔承載力發(fā)揮系數(shù)和的表達(dá)式：

(10)

(11)

式中：和分別為樁和群錨部分的上拔承載力發(fā)揮系數(shù)；和分別為樁和群錨的雙曲線擬合系數(shù)；和由式(2)和(3)得到.應(yīng)注意的是，系數(shù)≤1，因此當(dāng)計(jì)算值大于1時(shí)應(yīng)取1才符合實(shí)際物理意義.

基于上述理論方法，利用基礎(chǔ)FH1-6的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，將基礎(chǔ)工況和表1所示的地質(zhì)參數(shù)代入式(2)～(6)，可得到如圖8所示的雙曲線擬合結(jié)果，可見擬合度較好.進(jìn)一步，采用式(10)和(11)對(duì)文獻(xiàn)[3, 8]的試驗(yàn)基礎(chǔ)FH1-6、FH1-SB和FH2-SB的承載力發(fā)揮系數(shù)進(jìn)行方法驗(yàn)證性計(jì)算.基礎(chǔ)工況和巖土參數(shù)與試驗(yàn)條件一致；其中錨筋和混凝土泊松比均取0.3；考慮到基礎(chǔ)底部位于巖層，均取為0.5；根據(jù)樁和群錨的上拔-曲線分別為“緩變型”和“陡變型”的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的和分別取0.7和0.9.值計(jì)算結(jié)果如表4所示.

由上述結(jié)果可知，采用本研究給出的值理論計(jì)算方法可用于計(jì)算樁-錨復(fù)合基礎(chǔ)各部分的承載力發(fā)揮系數(shù)，與實(shí)測(cè)和數(shù)值結(jié)果偏差較小，為樁-錨基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和計(jì)算提供理論參考.

為進(jìn)行PPO軌跡的參數(shù)優(yōu)化與最低能耗比較，引入電機(jī)輸入電能和機(jī)械能耗兩個(gè)量。討論電機(jī)輸入電能時(shí)，只計(jì)算機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)所消耗電能；在實(shí)驗(yàn)和仿真計(jì)算中，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)再生能量進(jìn)行處理。

5 結(jié)論

(1)樁-錨基礎(chǔ)存在上部樁和下部群錨的抗拔承載極限狀態(tài)不同步現(xiàn)象，首先達(dá)到承載極限狀態(tài)的部分是基礎(chǔ)整體的抗拔設(shè)計(jì)控制條件，這一情況可由承載力發(fā)揮系數(shù)反映在基礎(chǔ)抗拔承載力計(jì)算上.

(2)對(duì)FH1-6基礎(chǔ)的參數(shù)研究結(jié)果表明，在其他參數(shù)不變的情況下，土體黏聚力越大或巖體彈性模量越大，群錨的承載力發(fā)揮系數(shù)越大，增加樁底嵌巖深度，也會(huì)使增大；綜合其余影響因素的研究可知，巖土體黏聚力、彈性模量和樁底嵌巖長度、錨長、錨數(shù)會(huì)對(duì)值產(chǎn)生顯著影響.

(3)基于參數(shù)研究，闡釋了樁-錨基礎(chǔ)適宜建設(shè)在巖土體強(qiáng)度高、土層厚度適中的場(chǎng)地，同時(shí)在設(shè)計(jì)方面應(yīng)當(dāng)明確巖土分界面，基于值對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)改進(jìn)，力求使基礎(chǔ)上下部分值接近1，從而提高基礎(chǔ)的抗拔傳力合理性和地層承載力的利用率.

(4)歸一化雙曲線模型能夠很好地?cái)M合樁-錨基礎(chǔ)及其各部分的上拔承載-曲線，結(jié)合已有的樁和錨桿的初始上拔剛度計(jì)算方法，提出了考慮基礎(chǔ)自重的上拔承載力發(fā)揮系數(shù)值的理論計(jì)算方法，通過3組現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)案例進(jìn)行了驗(yàn)證，為樁-錨基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用提供理論參考.