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龍圖騰網獲悉天津大學申請的專利開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115730457B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211509548.X，技術領域涉及：G06F30/20；該發明授權開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法是由李颯;沈振義;尹蔣松;謝圣杰設計研發完成，并于2022-11-29向國家知識產權局提交的專利申請。

本開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法在說明書摘要公布了：本發明涉及一種開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法，包括下列步驟：計算鋼管樁的自重；計算樁基入泥前樁端位于泥面處所受的浮力；假設鋼管樁在自重作用下入土深度h及樁端所在土層；計算鋼管樁在靜載下單位面積上的樁側摩阻力和樁端阻力；計算鋼管樁的入泥深度h時的速度v；計算鋼管樁的自由入泥深度；根據錘型參數得到錘的自重；判斷鋼管樁完成自沉后，在錘重作用下是否會繼續下沉；計算鋼管樁在樁重和錘重共同作用下的入泥深度。

本發明授權開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法在權利要求書中公布了：1.一種開口鋼管樁自由入泥深度的計算方法，包括下列步驟： 1通過鋼管樁的設計參數計算鋼管樁的自重Wp； 2由式1計算樁基入泥前樁端位于泥面處所受的浮力Fb； 式中：ρw為場地位置海水密度；hw為場地位置海水深度；g為重力加速度；Ah0為距海平面深度為h0處樁基截面面積； 3假設鋼管樁在自重作用下入土深度為h，樁端位于由上至下的第i層土； 4計算鋼管樁在靜載下單位面積上的樁側摩阻力和樁端阻力，確定各土層的平均單位面積樁側摩阻力f和樁端阻力q； 對于粘性土中的鋼管樁樁段，單位面積所受的側摩阻力通過式2計算： fs＝αsu2 式中：α為無量綱系數，α≤1；su為計算點處土體的不排水剪切強度； 通過式3計算α： 式中:η為計算點處土體不排水剪切強度su與有效上覆土壓力P0′的比值， 通過式4計算η： 樁端位于粘性土層時，單位面積的樁端阻力qu通過式5計算： qu＝9su5 對于非粘性土中的鋼管樁樁段，單位面積所受的側摩阻力通過式6計算： fs＝KP0′tanδ6 式中：K側向土壓力系數；δ為樁側壁與土體之間的摩擦角； 樁端位于非粘性土層時，單位面積的樁端阻力qu通過式7計算： qu＝NqPtip′7 式中：Nq為承載力系數；Ptip′為樁端處有效上覆土壓力； 分層土中各計算土層的平均單位側摩阻力通過式8確定： 式中：f為計算土層的平均單位側摩阻力；ftop為計算土層的層頂處單位側摩阻力；fbot為計算土層層底處的單位側摩阻力； 計算分層土中各土層的平均單位樁端阻力通過式9確定： 式中：q為計算土層的平均單位樁端阻力；qtop為計算土層的層頂處單位樁端阻力；qbot為計算土層層底處的單位樁端阻力； 5計算鋼管樁的入泥深度h時的速度v； 根據牛頓第二定律，得到控制方程式10： 式中：m為鋼管樁的質量；Fs為鋼管樁下沉過程中的土阻力； 通過式11計算鋼管樁的土阻力Fs； 式中：As為鋼管樁底部環面積；N1為端阻折減系數；N2為阻力系數；N3為側阻折減系數；ρ為樁端處土體的密度；Ca為鋼管樁的內外側周長之和；fi為鋼管樁在第i層土中的平均單位側摩阻力；hi為鋼管樁在第i層土中的樁段長度； 式10化簡后得到式12： 式中：A1、A2和A3為常數； A1、A2和A3分別由式13、式14和式15表示： 通過求解式12得到計算鋼管樁入土深度為h時的速度v的式16： 式中：Ci為樁端在第i層土時的常數； 樁端位于第i層土時，可通過式17計算得到Ci： 式中：vi,top為樁端下沉至第i層土層頂時的速度；hi,top為第i層土層頂深度； 6計算鋼管樁的自由入泥深度； 根據計算精度確定深度計算步長δh1，若通過式16計算得到的速度v不為0時，將h+δh1賦值給h，返回步驟4重新計算，直至計算得到的速度v＝0，此時所假設的入泥深度h即為鋼管樁的自沉深度hp； 7根據錘型參數得到錘的自重Wh； 8判斷鋼管樁完成自沉后，在錘重作用下是否會繼續下沉： 通過步驟6得到鋼管樁在自重作用下的自由入泥深度hp，通過式18計算鋼管樁完成自沉后壓錘瞬間在深度hp所受的合力Fa： Fa＝Wh+Wp-Fb-Fs18 若Fa≤0，則說明此時鋼管樁在錘重作用下不會繼續下沉；若Fa＞0，則說明鋼管樁在壓錘后會繼續下沉； 9假設鋼管樁加錘后的入泥深度為hm時，樁端處于由上至下的第j層土； 10通過式16計算鋼管樁加錘后入泥深度為hm時的速度vm； 此時，分別通過式19、式20和式21計算A1、A2和A3： 式中：mtotal為鋼管樁和打樁錘的總重； 再通過式17計算得到Ci，再代入式16，得到vm； 11計算鋼管樁完成自重下沉加錘后的最終入泥深度； 若通過式17計算得到的加錘后的速度vm不為0時，將hm+δh1賦值給hm，返回步驟9重新計算，直至計算得到的家錘后的速度vm＝0，此時所假設的入泥深度hm即為鋼管樁在樁重和錘重共同作用下的入泥深度htotal。

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