(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 202210698842.3 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 中国中元国际工程有限公司 地址 100089 北京市海淀区西三环北路5号 (72)发明人 张同亿　饶建兵　付仰强　赵宏训　 高丽君　杨帅　 (74)专利代理 机构 北京华旭智信知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11583 专利代理师 李丽 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩 基础设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于大型振动台振动控制 的扩大头桩基础设计方法， 包括： S101、 根据振动 台动力参数资料确定振动台基础振动控制指标 及所需基础参振质量； S102、 根据振动台功能需 求及建筑布局初步确定振动台基础混凝土基座 设计方案， 包括振动台基础埋深、 基础底板面积 及厚度； S103、 根据场地工程地质 情况及混凝土 基座平面布置初步确定桩基选型， 包括扩大头桩 桩直径、 桩长及桩间距； S104、 计算振动台基础主 要动力特性参数并进行动力分析计算， 包括地基 刚度、 基组阻尼系数、 参振质量； S105、 调整桩基 扩大头直径与桩直径的比值， 并进行动力分析计 算， 直至振动台基础的动力响应满足控制指标要 求。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114969945 A 2022.08.30 CN 114969945 A 1.一种用于大 型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于， 包括： S101、 根据大型振动 台动力参数资料， 确定振动 台基础振动控制指标及所需基础参振 质量； S102、 根据振动 台功能需求及建筑布局初步确定振动台基础混凝土基座设计方案， 包 括振动台基础埋深、 基础底板面积及厚度； S103、 根据场地工程地质情况及混凝土基座平面布置， 确定扩大头桩布置方案， 包括桩 直径、 扩大头直径、 桩长以及桩间距， 其中： 所述扩大头桩的扩大头直径与桩直径的比值为 2.0～2.5， 所述扩大头桩的长径比不大于20； S104、 基于步骤S102和103， 计算振动台基础动力特性参数并进行动力分析计算， 所述 特性参数包括地基刚度、 基组阻尼系 数以及参振质量， 然后判断动力 分析计算结果是否符 合步骤S101中的控制指标， 如果 不符合则进行步骤S10 5； 以及 S105、 调整桩基扩大头直径及桩间距， 桩长， 并进行动力分析计算， 直至振动 台基础的 动力响应符合S101中的控制指标要求。 2.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 所述控制指标包括 最大振动加速度、 最大振动速度以及最大振动线位移。 3.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 所述振动台基础底部为中软土场地。 4.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 所述扩大头桩的桩间距取扩底直径1.5～ 2.0倍。 5.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 所述基础底板厚度不小于10 00mm。 6.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 扩大头的倾 斜不大于1/ 3。 7.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于： 还 包括进行等效静力校核。 8.根据权利要求所述的一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方法， 其特 征在于， 所述大 型振动台的台面尺寸大于 6m×6m。 9.一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础 设计系统， 其特征在于， 包括： 一个或 多个处理器； 以及存储器， 所述存储器存储有可由所述一个或多个处理器执行的指令， 所述 指令使得 所述系统执 行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114969945 A 2一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及土木工程技术领域， 特别是中软土场地大型地震工程模拟振动台基础 设计。 背景技术 [0002]大型地震模拟振动台在工作时激振力很大， 相当于一个大的振动源， 振动台基础 设计， 主要是控制基础振动及传播， 控制的主要途径一般是增大基础重量、 设置隔振沟 等。 如何通过合理设计桩体及桩布置， 保证桩与桩间土能够与基础底板共同参振， 控制基础不 均匀沉降及后期振陷的同时， 进一步增加振动台基础的参振质量及阻尼， 尤其对于大型振 动台基础振动控制意 义重大。 [0003]实际工程中， 对于中软土场地土 的大型振动台基础， 一般天然地基础不能满足地 基承载力或动力控制需要， 大多采用桩基础。 但是动力基础的桩基础， 需要考虑 振动台基础 的振动带动桩的振动， 桩振动带动桩周土体振动， 一方面， 桩周土体对桩身的摩擦作用提供 桩基刚度， 另一方面， 桩带动土体振动 将一部分振动能量传至土中形成阻尼。 动力基础的桩 基， 不同于静力承载为主的桩基础， 桩基的选型及布置， 对桩基动刚度及地基阻尼， 均有较 大的影响， 而目前对这方面的研究内容比较少。 发明内容 [0004]为了克服现有技术中存在的不足， 本发明提供了一种用于大型振动台振动控制的 扩大头桩基础设计方法。 桩基端部增加扩大头， 能够增强桩基振动过程桩与土的共同作用， 同时通过优化桩直径、 桩长及 桩间距的布置， 能够更好的控制桩基振动的输出。 本发明的方 法操作简单， 易于实施， 不仅能保证振动台基础动力响应减少到容许范围， 还能降低工程造 价， 具有较高的工程 价值。 [0005]根据本发明的一方面， 提供一种用于大型振动台振动控制的扩大头桩基础设计方 法， 包括： [0006]S101、 根据大型振动台动力参数资料， 确定振动台基础振动控制指标及所需基础 参振质量； [0007]S102、 根据振动台功能需求及建筑布局初步确定振动台基础混凝土基座设计方 案， 包括振动台基础埋深、 基础底板面积及厚度； [0008]S103、 根据场地工程地质情况及混凝土基座平面布置， 确定扩大头桩布置方案， 包 括桩直径、 扩大头直径、 桩长以及桩间距， 其中： 所述扩大头桩的扩大头直径与桩直径的比 值为1.5～2.0， 所述扩大头桩的长径比不大于20； [0009]S104、 基于步骤S102和103， 计算振动台基础动力特性参数并进行动力 分析计算， 所述特性参数包括地基刚度、 基组阻尼系 数以及参振质量， 然后判断动力 分析计算结果是 否符合步骤S101中的控制指标， 如果 不符合则进行步骤S10 5； 以及 [0010]S105、 调整桩基扩大头直径及桩间距， 并进行动力分析计算， 直至振动台基础的动说　明　书 1/3 页 3 CN 114969945 A 3