本发明涉及一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法。包括：首先，输入基础参数；其次，设计吸力桩尺寸；再次，求解吸力桩侧壁和桩底对土体的作用力；最后，由静力平衡确定桩体承载力是否满足要求，若不满足要求，则重新设计吸力桩尺寸并进行计算。本发明可以通过相应公式快速确定吸力桩承载力是否满足要求；将吸力桩基础和桩内土体视为整体，简化承载力计算流程的同时，不失计算的准确性；提出“有效面积”的概念，针对桩底倾覆力矩进行简化计算；考虑上部倾覆力矩引起的桩底和桩侧摩阻力，完善相应力学模型的受力分析，使计算结果更加准确完善；在计算竖向抗拉承载力时考虑桩体不同位置处的空化情况，使得计算过程更加直接明确。
1.一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、输入基础参数：根据吸力桩上部结构与风浪流荷载确定吸力桩顶部竖向荷载、水平荷载以及弯矩；根据室内试验与现场试验获取桩基位置处海底土壤物理力学性质与基础参数，以及土层类型；
步骤S2、设计吸力桩桩型：初步设计吸力桩桩长及桩径；
步骤S3、求解吸力桩侧壁与桩底对土体的作用力：将吸力桩基础和桩内土体视为整体，则吸力桩侧壁对土体的作用力有竖向摩擦力Vside，水平土压力Hside；桩底对土体的作用力有等效竖向荷载Vbase，水平滑移荷载Hbase，倾覆力矩Mbase；以及吸力桩顶部水平荷载HLRP＝吸力桩顶部弯矩MLRP＝0时，竖向拉伸荷载Vult,t在不同土以及桩体不同位置发生空化的情况下的求解；
步骤S4、承载力判断：根据静力平衡条件，对水平向、竖向以及弯矩列平衡方程，求得桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算值，若计算值大于实际吸力桩受到的荷载，则设计的桩体承载力符合要求，否则应返回步骤S2重新设置吸力桩尺寸，直到计算值满足条件；
所述步骤S3中，关于吸力桩侧壁对土体的竖向摩擦力Vside按不排水粘土条件和排水砂土条件分为：不排水粘土条件下：
Vside＝(πDh)αsu1 (1)式中，α——黏着系数；
其中，γ′——土体有效重度；Ktanδ——吸力桩基础承载力分析中使用的摩擦系数，K为土的侧压力系数，δ为土的有效内摩擦角；
所述步骤S3中，关于吸力桩侧壁的水平土压力Hside按下列条件进行区分计算：对于不排水条件下的分析，除了最软的粘土外，假设在极限水平荷载条件下，吸力桩主动侧出现张裂缝的情况下，吸力桩被动侧的静水平承载力按下列公式计算：水平荷载有效作用深度的位置取决于不排水强度随深度的变化；给出不排水强度为su＝su0+ρz时，则：式中，su0——初始不排水强度；
在砂土中，吸力桩桩壁可能承受主动土压力或被动土压力，其水平承载力为：主动和被动土压力系数根据标准表达式 进行估算， 为土体的有效内摩擦角；
所述步骤S3中，关于桩底对土体的等效竖向荷载Vbase按下列条件进行计算：在不排水条件下，且抗剪强度随深度分布较均匀时，吸力桩等效竖向荷载：Vbase＝Aeff(Ncsu2(1+sca+dca‑ica)+γ′h) (9)式中，Nc——承载力经验系数，Nc＝2+π≈5.14；
ica——倾斜影响系数， 如果不考虑水平荷载，公式中ica取值为0；
sq和sγ为形状影响系数， B′、L′分别为基础宽度和长度；
iq与iγ为荷载倾角影响系数， 如果忽略水平荷载，iq、iγ取值为1.0；
如果不考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase，则有效面积Aeff、有效宽度Beff和有效长度Leff按如下计算：考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase，倾覆力矩Mbase可认为是静等效竖向荷载Vbase乘以偏心距 进行计算的；考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase时，针对于圆形地基承载力计算所需的有效面积Aeff、有效宽度Beff和有效长度Leff表达式分别为：然后利用中间变量Be＝D‑2e及 可得：所述步骤S3中，关于桩底对土体的水平滑移荷载Hbase按下列条件进行计算：对于粘土：
所述步骤S3中，当HLRP＝MLRP＝0，且考虑不同位置的空化时，关于竖向拉伸荷载Vult,t按下列条件进行计算：通过应用“反向承载力”计算来估算极限抗拉承载力：式中， ——圆形地基的反向承载力因子；
Wcaisson——包括吸力桩中土体的浮重量，在除软粘土外的所有粘土中，其极限抗拉能力可能受到吸力桩桩底空化的限制：式中，pa——大气压力；
如果假设空穴中为全真空即没有水流，则每种情况下的pvoid＝0；
在砂土中，抗拉荷载需要考虑两种情况：快速加载即不排水和慢速加载即排水；对于快速加载来说，其抗拉能力可能非常高，并且总是由基础或顶盖下的空化控制，极限荷载计算为以下较小者：对于吸力桩桩底的空化：
如果假设空穴中为全真空即没有水流，则每种情况下的pvoid＝0；
如果假设自由水完全进入空隙，则上述表达式变为：对于吸力桩桩底的空化：
对于慢速加载，抗拉能力仅由吸力桩侧壁的摩擦产生，对于砂土，其计算表达式如下：而对于粘土，可采用下式：
Vult,t＝2πDhαsu1 (25)所述步骤S4中，关于桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算表达式如下所示：Hother＝Hbase+Hside (26)Vother＝Vbase+Vside‑Wcaisson (27)Mother＝Mbase‑hsideHside‑hHbase (28)其中，Wcaisson——包括吸力桩中土体的浮重量， hside——吸力桩水平荷载的有效作用深度，h——吸力桩入土深度。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，关于承载力的判断公式如下所示：当Hother>HLRP、Vother>VLRP且Mother>MLRP时，说明桩体承载力满足要求，可以确定桩型和尺寸，其中HLRP、VLRP、MLRP分别为吸力桩顶部受到的水平荷载、竖向荷载以及弯矩；以上式子有任意一项不满足，都表明吸力桩承载力不满足要求。
一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及海上风电工程技术领域，具体涉及一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法。
背景技术
[0002] 近年来，新能源技术不断发展，风能逐渐成为人类继石油等化石燃料之后的一大能源。海上风电作为风力发电的主要形式之一，具有发电效益高、风资源充足等特点。随着化石燃料的不断开采和使用，风能的利用今后也将趋向于系统化、完整化。
[0003] 目前常见的海上风电基础形式有导管架基础、重力式基础、单桩基础、吸力桩基础等。吸力桩基础在欧洲应用较广，目前我国已在福建、广东等海域引进了相关技术。吸力桩由高强度船用钢制成，整体呈倒置筒形，适用于海床覆盖层浅、水域深、涌浪大、台风频发的复杂海域环境。相比于其他基础形式，吸力桩基础具有安装安全快速、节约成本、环保可拆除等优势。
[0004] 承载力计算是吸力桩设计的重要内容之一，而目前国内并没有规范性的文件指导计算，故常将其视为小长径比的重力式基础进行计算，忽略了上部弯矩和水平荷载的影响。由于吸力桩的筒壁与土体接触面积大，因此上部弯矩还会引起桩体侧壁与桩底的摩阻力。
为解决此问题，本发明专利提出一种吸力桩承载力的简化计算方法，将吸力桩基础和桩内土体简化为整体进行桩土受力分析，对现有的吸力桩计算形式进行修正。该方法能通过快速公式计算，得出吸力桩的承载力是否符合要求，相比于传统方法更加快捷合理。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法，针对所提供的上部荷载以及相关土体参数，能够快速得出吸力桩的承载力是否满足要求，从而确定桩型尺寸等参数。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤S1、输入基础参数：根据吸力桩上部结构与风浪流荷载确定吸力桩顶部竖向荷载、水平荷载以及弯矩；根据室内试验与现场试验获取桩基位置处海底土壤物理力学性质与基础参数，以及土层类型；
[0008] 步骤S2、设计吸力桩桩型：初步设计吸力桩桩长及桩径；
[0009] 步骤S3、求解吸力桩侧壁与桩底对土体的作用力：将吸力桩基础和桩内土体视为整体，则吸力桩侧壁对土体的作用力有竖向摩擦力Vside，水平土压力Hside；桩底对土体的作用力有等效竖向荷载Vbase，水平滑移荷载Hbase，倾覆力矩Mbase；以及HLRP＝MLRP＝0时，竖向拉伸荷载Vult，t在不同土以及桩体不同位置发生空化的情况下的求解。
[0010] 在本发明一实施例中，所述方法还包括：
[0011] 步骤S4、承载力判断：根据静力平衡条件，对水平向、竖向以及弯矩列平衡方程，求得桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算值，若计算值大于实际吸力桩受到的荷载，则设计的桩体承载力符合要求，否则应返回步骤S2重新设置吸力桩尺寸，直到计算值满足条件。
[0012] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，关于吸力桩侧壁对土体的竖向摩擦力Vside按不排水粘土条件和排水砂土条件分为：
[0013] 不排水粘土条件下：
[0014] Vside＝(πDh)αsu1 (1)
[0015] 式中，α——黏着系数；
[0016] D——吸力桩桩体外径；
[0017] Su1——土体不排水抗剪强度；
[0018] 排水砂土条件下：
[0019]
[0020] 其中，γ′——土体有效重度；Ktanδ——吸力桩基础承载力分析中使用的摩擦系数，K为土的侧压力系数，δ为土的有效内摩擦角。
[0021] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，关于吸力桩侧壁的水平土压力Hside按下列条件进行区分计算：
[0022] 对于不排水条件下的分析，除了最软的粘土外，假设在极限水平荷载条件下，吸力桩主动侧出现张裂缝的情况下，吸力桩被动侧的静水平承载力宜按下列公式计算：
[0023]
[0024] 水平荷载有效作用深度的位置取决于不排水强度随深度的变化；给出不排水强度为su＝su0+ρz时，则：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 水平荷载的有效作用深度位置为：
[0029]
[0030] 式中，su0——初始不排水强度；
[0031] ρ——土体重度；
[0032] z——水平荷载作用深度。
[0033] 在砂土中，吸力桩桩壁可能承受主动土压力或被动土压力，其水平承载力为：
[0034]
[0035] 主动和被动土压力系数根据标准表达式 进行估算， 为土体的有效内摩擦角。
[0036] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，关于桩底对土体的等效竖向荷载Vbase按下列条件进行计算：
[0037] 在不排水条件下，且抗剪强度随深度分布较均匀时，吸力桩等效竖向荷载：
[0038] Vbase＝Aeff(Ncsu2(1+sca+dca‑ica)±γ′h) (9)
[0039] 式中，Nc——承载力经验系数，Nc＝2+π≈5.14；
[0040] su2——地基基础不排水抗剪强度；
[0041] sca——形状影响系数，
[0042] dca——深度影响系数，
[0043] ica——倾斜影响系数， 如果不考虑水平荷载，公式中ica取值为0；
[0044] 在吸力桩桩端排水条件下：
[0045]
[0046] 式中，Nq和Nγ为承载力经验系数，为土体的有效内摩擦角；
[0047] sq和sγ为形状影响系数， B′、L分别为基础宽度和长度；
[0048] dq和dr为深度影响系数， dr取1；
[0049] iq与iγ为荷载倾角影响系数， 如果忽略水平荷载，iq、iγ取值为1.0；
[0050] 如果不考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase，则有效面积Aeff、有效宽度Beff和有效长度Leff按如下计算：
[0051] Beff＝Leff＝D (11)
[0052] 考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase，倾覆力矩Mbase可认为是静等效竖向荷载Vbase乘以偏心距 进行计算的；考虑吸力桩顶部作用的倾覆力矩Mbase时，针对于圆形地基承载力计算所需的有效面积Aeff、有效宽度Beff和有效长度Leff表达式分别为：
[0053]
[0054] 然后利用中间变量Be＝D‑2e及 可得：
[0055]
[0056]
[0057] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，关于桩底对土体的水平滑移荷载Hbase按下列条件进行计算：
[0058] 对于粘土：
[0059]
[0060] 对于砂土
[0061]
[0062] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，当HLRP＝MLRP＝0，且考虑不同位置的空化时，关于竖向拉伸荷载Vult，t按下列条件进行计算：
[0063] 通过应用“反向承载力”计算来估算极限抗拉承载力：
[0064]
[0065] 式中， ——圆形地基的反向承载力因子；
[0066] 在除软粘土外的所有粘土中，其极限抗拉能力可能受到吸力桩桩底空化的限制：
[0067]
[0068] 式中，pa——大气压力；
[0069] γw——水的重度；
[0070] hw——位置水头；
[0071] pvoid——孔隙水压力。
[0072] 吸力桩顶盖下的空化表达如下：
[0073]
[0074] 如果假设空穴中为全真空即没有水流，则每种情况下的pvoid＝0；
[0075] 在砂土中，抗拉荷载需要考虑两种情况：快速加载即不排水和慢速加载即排水；对于快速加载来说，其抗拉能力可能非常高，并且总是由基础或顶盖下的空化控制，极限荷载计算为以下较小者：
[0076] 对于吸力桩桩底的空化：
[0077]
[0078] 对于吸力桩顶盖下的空化：
[0079]
[0080] 如果假设空穴中为全真空即没有水流，则每种情况下的pvoid＝0；
[0081] 如果假设自由水完全进入空隙，则上述表达式变为：
[0082] 对于吸力桩桩底的空化：
[0083]
[0084] 对于吸力桩顶盖下的空化：
[0085]
[0086] 对于慢速加载，抗拉能力仅由吸力桩侧壁的摩擦产生，对于砂土，其计算表达式如下：
[0087]
[0088] 而对于粘土，可采用下式：
[0089] Vult，t＝2πDhαsu1 (25)。
[0090] 在本发明一实施例中，所述步骤S4中，关于桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算表达式如下所示：
[0091] Hother＝Hbase+Hside (26)
[0092] Vother＝Vbase+Vside‑Wcaisson (27)
[0093] Mother＝Mbase‑hsideHside‑hHbase (28)。
[0094] 在本发明一实施例中，所述步骤S4中，关于承载力的判断公式如下所示：
[0095] 当Hother＞HLRP、Vother＞VLRP且Mother＞MLRP时(HLRP、VLRP、MLRP分别为吸力桩顶部受到的水平荷载、竖向荷载以及弯矩)，说明桩体承载力满足要求，可以确定桩型和尺寸；以上式子有任意一项不满足，都表明吸力桩承载力不满足要求。
[0096] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0097] 本发明可以通过相应公式快速确定吸力桩承载力是否满足要求；本发明将吸力桩基础和桩内土体视为整体，简化承载力计算流程的同时，不失计算的准确性；本发明提出“有效面积”的概念，针对桩底倾覆力矩进行简化计算，忽略了部分的地基承载力，更加保守；本发明考虑上部倾覆力矩引起的桩底和桩侧摩阻力，完善相应力学模型的受力分析，使计算结果更加准确完善；本发明针对砂土、粘土的排水、不排水情况的计算参数进行了说明，并在计算竖向抗拉承载力时考虑桩体不同位置处的空化情况，使得计算过程更加直接明确。
附图说明
[0098] 图1为本发明吸力桩承载力简化计算流程图；
[0099] 图2是吸力桩荷载‑承载力示意图。
具体实施方式
[0100] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0101] 本申请实施例提供一种海上风电吸力桩基础承载力简化计算方法。吸力桩基础的尺寸是介于浅基础和深基础之间，吸力桩基础地基承载力验算时，可将吸力桩基础和桩内土体视为整体，并对其进行水平向、竖向和弯矩的分析，通过对比吸力桩上部荷载和其他荷载的大小，确定设计的吸力桩是否满足承载力要求，可快速确定其尺寸和桩型。
[0102] 具体的，如图1所示，吸力桩承载力的简化计算方法具体包括以下步骤：
[0103] 步骤S1、输入基础参数：根据吸力桩上部结构与风浪流荷载确定吸力桩顶部竖向荷载VLRP、水平荷载HLRP以及弯矩MLRP；根据室内试验与现场试验获取桩基位置处海底土壤物理力学性质与基础参数，以及土层类型；
[0104] 步骤S2、设计吸力桩桩型：初步设计吸力桩桩长及桩径；
[0105] 步骤S3、求解吸力桩侧壁与桩底对土体的作用力：将吸力桩基础和桩内土体视为整体，则吸力桩侧壁对土体的作用力有竖向摩擦力Vside，水平土压力Hside；桩底对土体的作用力有等效竖向荷载Vbase，水平滑移荷载Hbase，倾覆力矩Mbase；
[0106] 步骤S4、承载力判断：根据静力平衡条件，对水平向、竖向以及弯矩列平衡方程，求得桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算值，若计算值大于实际吸力桩受到的荷载，则设计的桩体承载力符合要求，否则应返回步骤S2重新设置吸力桩尺寸，直到计算值满足条件。
[0107] 在步骤S1中，根据相关试验获取桩基位置处海底土壤物理力学性质与基础参数。
[0108] 在步骤S2中，根据经验或相关设计，初步拟定吸力桩的桩长、桩径等相关尺寸。
[0109] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，基于Terzaghi承载力公式，并使用形状和深度系数进行修正，吸力桩基础极限承载力的计算平衡方程如下：
[0110] VLRP+Wcaisson＝Vbase+Vside (1)
[0111] HLRP＝Hbase+Hside (2)
[0112] MLRP＝Mbase‑hsideHside‑hHbase (3)
[0113] 其中，Wcaisson——包括吸力桩中土体的浮重量
[0114] VLRP——吸力桩顶部竖向荷载(不包括的吸力桩基础结构的重量)；
[0115] Vbase——吸力桩底对土体的等效竖向荷载；
[0116] Vside——吸力桩侧壁竖向摩擦力；
[0117] HLRP——吸力桩顶部水平荷载；
[0118] Hbase——吸力桩底水平滑移荷载；
[0119] Hside——吸力桩侧壁水平土压力；
[0120] MLRP——吸力桩顶部弯矩；
[0121] Mbase——吸力桩底对土体的倾覆弯矩；
[0122] hside——吸力桩水平荷载的有效作用深度；
[0123] h——吸力桩入土深度。
[0124] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，在不排水粘土条件下，吸力桩外侧(外表面)对土体的竖向摩擦力按下列公式表达：
[0125] Vside＝(πDh)αsu1 (4)
[0126] 式中，α——黏着系数；
[0127] D——吸力桩桩体外径；
[0128] Su1——基础不排水抗剪强度。
[0129] 在排水砂土条件下，吸力桩侧壁的竖向承载能力按下列公式估算：
[0130]
[0131] 其中，γ′——土体有效重度；
[0132] Ktanδ——吸力桩基础承载力分析中使用的摩擦系数，K为土的侧压力系数，δ为土的有效内摩擦角。不管是对于排水还是不排水的情况，为了实现最佳的吸力桩基础设计，都建议使用专门的试验确定Ktanδ。
[0133] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，对于不排水条件下的分析，除了最软的粘土外，假设在极限水平荷载条件下，吸力桩主动侧出现张裂缝的情况下，吸力桩被动侧的静水平承载力宜按下列公式计算：
[0134]
[0135] 水平荷载有效作用深度的位置取决于不排水强度随深度的变化。例如，假定给出强度为su＝su0+ρz时，则：
[0136]
[0137]
[0138]
[0139] 式中，su0——初始不排水强度；
[0140] ρ——土体重度；
[0141] z——水平荷载作用深度。
[0142] 水平荷载的有效作用深度位置为：
[0143]
[0144] 在砂土中，吸力桩桩壁可能承受主动土压力或被动土压力，其水平承载力为：
[0145]
[0146] 主动和被动土压力系数可根据标准表达式 进行估算， 为土体的有效内摩擦角。
[0147] 在步骤S3中，本发明专利引入“有效面积”的概念。针对对称地基上的承载力计算，使用“有效面积”计算承载力相对是较为保守的，因为忽略了一部分的地基承载力。如果不考虑吸力桩顶部作用的力矩Mbase，则有效面积、宽度和长度按如下计算：
[0148] Beff＝Leff＝D (12)
[0149] 考虑吸力桩顶部作用的力矩Mbase，在简化地基承载力计算方法中，倾覆力矩Mbase可认为是静等效竖向荷载Vbase乘以偏心距 进行计算的。考虑吸力桩顶部作用的力矩Mbase时，针对于圆形地基承载力计算所需的有效面积、有效宽度和有效长度表达式分别为：
[0150]
[0151] 然后利用中间变量Be＝D‑2e及 可得：
[0152]
[0153]
[0154] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，在不排水条件下，且抗剪强度随深度分布较均匀时，吸力桩等效竖向荷载按下列公式计算：
[0155] Vbase＝Aeff(Ncsu2(1+sca+dca‑ica)+γ′h) (16)
[0156] 式中，Nc——承载力经验系数，Nc＝2+π≈5.14；
[0157] su2——地基基础不排水抗剪强度；
[0158] sca——形状影响系数，
[0159] dca——深度影响系数，
[0160] ica——倾斜影响系数， 如果不考虑水平荷载，公式中ica取值为0。
[0161] 在吸力桩桩端排水条件下：
[0162]
[0163] 式中，Nq和Nγ为承载力经验系数，为土体的有效内摩擦角；
[0164] sq和sγ为形状影响系数， B′、L分别为基础宽度和长度；
[0165] dq和dr为深度影响系数， dr取1；
[0166] iq与iγ为荷载倾角影响系数， 如果忽略水平荷载，iq、iγ取值为1.0。
[0167] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，关于桩底对土体的水平滑移荷载Hbase可以按下列条件进行计算：
[0168] 对于粘土：
[0169]
[0170] 对于砂土
[0171]
[0172] 注意：(1)通常不将面积减少到此计算的有效面积；(2)应检查桩端下方较软/较弱土体优先滑移破坏的可能性。
[0173] 在步骤S3中，如图2的物理力学模型所示，当HLRP＝MLRP＝0，且考虑不同位置的空化时，关于竖向拉伸荷载Vult，t可以通过应用“反向承载力”来进行计算：
[0174]
[0175] 式中， ——圆形地基的反向承载力因子。
[0176] 在除软粘土外的所有粘土中，其极限抗拉能力可能受到吸力桩桩底空化的限制：
[0177]
[0178] 式中，pa——大气压力；
[0179] γw——水的重度；
[0180] hw——位置水头；
[0181] pvoid——孔隙水压力。
[0182] 吸力桩顶盖下的空化表达如下：
[0183]
[0184] 如果假设空穴中为全真空(即没有水流)，则每种情况下的pvoid＝0。
[0185] 在砂土中，抗拉荷载需要考虑两种情况：快速(不排水)加载和慢速(排水)加载。对于快速加载来说，其抗拉能力可能非常高，并且总是由基础或顶盖下的空化控制，极限荷载计算为以下较小者：
[0186] 对于吸力桩桩底的空化：
[0187]
[0188] 对于吸力桩顶盖下的空化：
[0189]
[0190] 如果假设空穴中为全真空(即没有水流)，则每种情况下的pvoid＝0。
[0191] 如果假设自由水完全进入空隙，则上述表达式变为：
[0192] 对于吸力桩桩底的空化：
[0193]
[0194] 对于吸力桩顶盖下的空化：
[0195]
[0196] 对于慢速加载，抗拉能力仅由吸力桩侧壁的摩擦产生，对于砂土，其计算表达式如下：
[0197]
[0198] 而对于粘土，可采用下式：
[0199] Vult，t＝2πDhαsu1 (28)
[0200] 在步骤S4中，关于桩体水平承载力Hother、竖向承载力Vother和抗弯承载力Mother的计算表达式如下所示：
[0201] Hother＝Hbase+Hside (29)
[0202] Vother＝Vbase+Vside‑Wcaisson (30)
[0203] Mother＝Mbase‑hsideHside‑hHbase (31)
[0204] 在步骤S4中，关于承载力的判断公式如下所示：
[0205] 当Hother＞HLRP、Vother＞VLRP且Mother＞MLRP时(HLRP、VLRP、MLRP分别为吸力桩顶部受到的水平荷载、竖向荷载以及弯矩)，说明桩体承载力满足要求，可以确定桩型和尺寸；以上式子有任意一项不满足，都表明吸力桩承载力不满足要求。
[0206] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
