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龙图腾网获悉天津大学申请的专利开口钢管桩自由入泥深度的计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115730457B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211509548.X，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权开口钢管桩自由入泥深度的计算方法是由李飒;沈振义;尹蒋松;谢圣杰设计研发完成，并于2022-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本开口钢管桩自由入泥深度的计算方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种开口钢管桩自由入泥深度的计算方法，包括下列步骤：计算钢管桩的自重；计算桩基入泥前桩端位于泥面处所受的浮力；假设钢管桩在自重作用下入土深度h及桩端所在土层；计算钢管桩在静载下单位面积上的桩侧摩阻力和桩端阻力；计算钢管桩的入泥深度h时的速度v；计算钢管桩的自由入泥深度；根据锤型参数得到锤的自重；判断钢管桩完成自沉后，在锤重作用下是否会继续下沉；计算钢管桩在桩重和锤重共同作用下的入泥深度。

本发明授权开口钢管桩自由入泥深度的计算方法在权利要求书中公布了：1.一种开口钢管桩自由入泥深度的计算方法，包括下列步骤： 1通过钢管桩的设计参数计算钢管桩的自重Wp； 2由式1计算桩基入泥前桩端位于泥面处所受的浮力Fb； 式中：ρw为场地位置海水密度；hw为场地位置海水深度；g为重力加速度；Ah0为距海平面深度为h0处桩基截面面积； 3假设钢管桩在自重作用下入土深度为h，桩端位于由上至下的第i层土； 4计算钢管桩在静载下单位面积上的桩侧摩阻力和桩端阻力，确定各土层的平均单位面积桩侧摩阻力f和桩端阻力q； 对于粘性土中的钢管桩桩段，单位面积所受的侧摩阻力通过式2计算： fs＝αsu2 式中：α为无量纲系数，α≤1；su为计算点处土体的不排水剪切强度； 通过式3计算α： 式中:η为计算点处土体不排水剪切强度su与有效上覆土压力P0′的比值， 通过式4计算η： 桩端位于粘性土层时，单位面积的桩端阻力qu通过式5计算： qu＝9su5 对于非粘性土中的钢管桩桩段，单位面积所受的侧摩阻力通过式6计算： fs＝KP0′tanδ6 式中：K侧向土压力系数；δ为桩侧壁与土体之间的摩擦角； 桩端位于非粘性土层时，单位面积的桩端阻力qu通过式7计算： qu＝NqPtip′7 式中：Nq为承载力系数；Ptip′为桩端处有效上覆土压力； 分层土中各计算土层的平均单位侧摩阻力通过式8确定： 式中：f为计算土层的平均单位侧摩阻力；ftop为计算土层的层顶处单位侧摩阻力；fbot为计算土层层底处的单位侧摩阻力； 计算分层土中各土层的平均单位桩端阻力通过式9确定： 式中：q为计算土层的平均单位桩端阻力；qtop为计算土层的层顶处单位桩端阻力；qbot为计算土层层底处的单位桩端阻力； 5计算钢管桩的入泥深度h时的速度v； 根据牛顿第二定律，得到控制方程式10： 式中：m为钢管桩的质量；Fs为钢管桩下沉过程中的土阻力； 通过式11计算钢管桩的土阻力Fs； 式中：As为钢管桩底部环面积；N1为端阻折减系数；N2为阻力系数；N3为侧阻折减系数；ρ为桩端处土体的密度；Ca为钢管桩的内外侧周长之和；fi为钢管桩在第i层土中的平均单位侧摩阻力；hi为钢管桩在第i层土中的桩段长度； 式10化简后得到式12： 式中：A1、A2和A3为常数； A1、A2和A3分别由式13、式14和式15表示： 通过求解式12得到计算钢管桩入土深度为h时的速度v的式16： 式中：Ci为桩端在第i层土时的常数； 桩端位于第i层土时，可通过式17计算得到Ci： 式中：vi,top为桩端下沉至第i层土层顶时的速度；hi,top为第i层土层顶深度； 6计算钢管桩的自由入泥深度； 根据计算精度确定深度计算步长δh1，若通过式16计算得到的速度v不为0时，将h+δh1赋值给h，返回步骤4重新计算，直至计算得到的速度v＝0，此时所假设的入泥深度h即为钢管桩的自沉深度hp； 7根据锤型参数得到锤的自重Wh； 8判断钢管桩完成自沉后，在锤重作用下是否会继续下沉： 通过步骤6得到钢管桩在自重作用下的自由入泥深度hp，通过式18计算钢管桩完成自沉后压锤瞬间在深度hp所受的合力Fa： Fa＝Wh+Wp-Fb-Fs18 若Fa≤0，则说明此时钢管桩在锤重作用下不会继续下沉；若Fa＞0，则说明钢管桩在压锤后会继续下沉； 9假设钢管桩加锤后的入泥深度为hm时，桩端处于由上至下的第j层土； 10通过式16计算钢管桩加锤后入泥深度为hm时的速度vm； 此时，分别通过式19、式20和式21计算A1、A2和A3： 式中：mtotal为钢管桩和打桩锤的总重； 再通过式17计算得到Ci，再代入式16，得到vm； 11计算钢管桩完成自重下沉加锤后的最终入泥深度； 若通过式17计算得到的加锤后的速度vm不为0时，将hm+δh1赋值给hm，返回步骤9重新计算，直至计算得到的家锤后的速度vm＝0，此时所假设的入泥深度hm即为钢管桩在桩重和锤重共同作用下的入泥深度htotal。

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