(19)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 202210799599.4 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 西南科技大 学 地址 621010 四川省绵阳市涪城区青龙 大 道中段59号 (72)发明人 王钦科　朱宝龙　赵国良　王耀瑞　 季雨坤　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种竖向受荷桩极限承载力预测方法及系 统 (57)摘要 本发明涉及一种竖向受荷桩极限承载力预 测方法及系统， 首先根据竖向受荷桩荷载位移曲 线提取荷载 ‑位移点列， 进而建立刚度变化率 ‑位 移点列， 同时对前i个所述刚度变化率 ‑位移点列 进行幂函数拟合， 得到拟合曲线， 对拟合函数进 行积分， 得到荷载位移曲线， 并通过将所述拟合 曲线的临界刚度变化率对应的位移代入到所述 荷载位移曲线， 确定第i ‑1个极限承载力值， 最后 重复上述步骤， 获得多个极限承载力值， 求取平 均值， 得到最终竖向受荷桩极限承载力预测值。 该方法基于刚度变化率进行预测， 有效解决了曲 线完整度带来的制约， 能有效预测荷载位移曲线 拐点位置的极限承载力， 大大提高了预测精度， 具有良好的稳定性， 简单快捷、 可程序化、 预测结 果更为可靠 。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115203793 A 2022.10.18 CN 115203793 A 1.一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特 征在于， 包括， S1、 根据竖向受荷桩荷载位移曲线提取荷载 ‑位移点列， 根据所述荷载 ‑位移点列建立 刚度变化 率‑位移点列； S2、 对前i个所述刚度变化 率‑位移点列进行 幂函数拟合， 得到拟合曲线； S3、 对所述拟合曲线 进行积分， 得到荷载位移曲线； S4、 将所述拟合曲线的临界刚度变化率对应的位移代入到所述荷载位移曲线， 确定第 i‑1个极限承载力值； S5、 令荷载 ‑位移点列数量为j， 比较i与j的大小， 当i≤j， 则i＝i+1， 并重复步骤S2～ S4， 得到j ‑1个极限承载力值， 对 所述j‑1个极限承载力值求取平均值， 得到竖向受荷桩极限 承载力预测值。 2.根据权利要求1所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特征在于， S1中， 所 述刚度变化 率‑位移点列根据如下公式获得： 式中， ΔKi为第i级桩顶的刚度变化 率， Qi、 si分别为第i级桩顶荷载和对应的位移。 3.根据权利要求1所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特征在于， S2中， 所 述拟合曲线的表达式为： 式中， mi‑1、 ni‑1为拟合函数的待定参数。 4.根据权利要求1所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特征在于， 所述荷载 位移曲线的表达式为： 5.根据权利要求4所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特征在于， 所述Ci‑1 通过任意 一个点列， 通过待定系数法求 解得到。 6.根据权利要求1所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 其特征在于， 所述临界 刚度变化 率根据试验资料统计得到， 或为所述拟合曲线的最大曲率 点。 7.一种基于权利要求1 ‑6任一所述的一种竖向受荷桩极限承载力预测方法的预测系 统， 其特征在于， 包括： 刚度变化率 ‑位移点列获取单元， 用于根据 竖向受荷桩荷载位移曲线提取荷载 ‑位移点 列， 并转化为刚度变化 率‑位移点列； 极限承载力值确定单元， 用于对i个所述刚度变化率 ‑位移点列拟合得到拟合曲线， 对 所述拟合曲线积分得到荷载位移曲线， 根据所述拟合 曲线及荷载位移曲线确定第i ‑1个极 限承载力值； 竖向受荷桩极限承载力预测值计算单元， 用于对获得的多个所述极限承载力值求取平 均值， 得到最终竖向受荷桩极限承载力预测值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115203793 A 2一种竖向受荷桩 极限承载力预测方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及桩基工程技术领域， 更具体的说是涉及一种竖向受荷桩极限承载力预 测方法及系统。 背景技术 [0002]桩基因其承载力高、 变形小， 能够抵抗竖向荷载、 水平荷载和振动荷载等不同荷载 的形式， 在高层建筑、 地下建筑、 桥梁建筑、 输电线路工程、 水利工程、 海上风电基础及石油 钻井平台等工程领域中得到了广泛的应用。 竖向受荷桩的极限承载力是其进 行稳定设计的 关键参数， 而荷载位移曲线作为反 映竖向承载特性和确定极限承载力的主要依据。 一般通 过现场静载 试验获得的荷载位移曲线最 为可靠， 由此 得到了广泛的青睐和应用。 [0003]然而， 由于受加载条件、 测试技术和试验费用等限制， 因此现场试验中试桩一般无 法加载到极限承载力及以上， 以致获得不完整的荷载位移曲线。 实际工程中的试桩一般需 要作为工程桩使用， 因此也不能加载到极限破坏状态， 但同时又需要准确 地预测其极限承 载力。 此外， 设计者往往通过不完整的、 呈缓变型的荷载位移曲线， 根据工程经验保守地确 定极限承载力， 在一定程度上大幅度增加了工程投资成本和工期。 因此， 确定不完整荷载位 移曲线对应的极限承载力是一个亟 待解决的重要课题， 具有重要的研究价 值和工程 意义。 [0004]目前， 工程上通过对完整荷载位移曲线的拟合分析， 确定预测模型的参数取值， 由 此预测相同及类似工况下未加载到 极限破坏 状态的试桩极限承载力， 且描述桩基荷载位移 曲线的数学预测模 型主要有双曲线模 型、 指数模型、 幂函数模 型、 Hansen模 型、 抛物线模 型、 GM(1,1)模型、 Gompertz模型、 Boltzmann模型、 Richards模型、 Usher模型、 Sloboda模型、 Weibull模型等。 上述预测模型有2～4个待定参数。 虽然理论上预测模型中的参数个数越 多， 能够在一定程度上提高预测精度， 但是也为确定较多的待定参数带来了麻烦。 双曲线模 型、 指数模 型和幂函数模 型因其形式简单、 参数个数最少(2个)， 且参数物理意义明确， 因此 在国内外的研究中得到了广泛的应用。 虽然双曲线模型、 指数模型和幂函数模型对荷载位 移曲线有良好的拟合效果， 然而它们并不能有效预测不完整荷载位移曲线存在拐点的位 置， 这也是数学模型法确定 极限承载力的最大不 足。 此外， 通过试验获得的预测模型参数一 般较为离散， 且试验 数据有限， 难以获得有效的参数变化规律， 这给极限承载力预测结果带 来较大的困难和偏差 。 [0005]因此， 如何较为准确地预测不完整的、 缓变型的荷载位移曲线对应的极限承载力， 是目前桩基工程中亟 待解决的关键技 术问题。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本发明为了克服现有确定不完整荷载位移曲线对应极限承载力的方法 存在的不足， 提供了一种竖向受荷桩极限承载力预测方法及系统。 [0007]为了实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0008]一种竖向受荷桩极限承载力预测方法， 包括如下步骤：说　明　书 1/6 页 3 CN 115203793 A 3