1.一种预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,包括:获取预应力空心桩在基坑支护中的静态受力数据;基于预设的预应力空心桩的静态受力分析模型对所述静态受力数据进行分析,得到静态分布受力信息,所述预设的预应力空心桩的静态受力分析模型的建立过程,包括:获取预应力空心桩的物理参数;基于所述物理参数计算预应力空心桩的抗弯强度;基于所述物理参数计算预应力空心桩的剪切强度;根据所述预应力空心桩的抗弯强度和所述预应力空心桩的剪切强度以及预设的土体对桩体的反力分布确定静态受力分析模型;获取作用于所述预应力空心桩的动力载荷;基于所述动力载荷和预设的有限元模型构建预应力空心桩的动态受力方程组,包括:所述动力载荷包括地震动载荷;将所述地震动载荷引入所述预设的有限元模型,以作为所述有限元模型的时间历程得到动态受力方程组,其中,在有限元模型中,使用动态受力方程组来描述预应力空心桩在地震动载荷下的响应;所述动态受力方程组包括质量方程和运动方程,其中,质量方程表示预应力空心桩的质量与加速度之间的关系,其表达式为表示为M*a = Fm,其中M为质量矩阵,a为加速度向量,Fm为动力载荷向量;所述运动方程表示预应力空心桩的位移、速度以及加速度之间的关系,其表达式表示为Md^2u/dt^2 + Cdu/dt + K*u = F,其中M为质量矩阵,C为阻尼矩阵,K为刚度矩阵,u为位移向量,F为受力向量;对所述动态受力方程组进行求解,得到动态分布受力信息,包括:设定初始时刻的位移、速度和加速度;根据当前时刻的位移、速度和加速度,计算质量方程左侧的加速度项M*a;根据当前时刻的位移、速度和加速度,计算质量方程右侧的动力载荷项Fm;更新加速度向量a_new = M_inv * (Fm - Ku - Cv),其中M_inv为质量矩阵的逆矩阵,u为位移向量,v为速度向量;根据更新的加速度向量,更新位移和速度向量:u_new = u + dtv + 0.5dt^2*(a + a_new),v_new = v + 0.5dt(a + a_new),其中dt为时间步长;将更新后的位移、速度和加速度作为下一时刻的初始条件,重新执行更新加速度向量的步骤,直到达到预设的收敛条件,得到所述质量方程的解;根据当前时刻的位移、速度和加速度,计算运动方程左侧的加速度项Md^2u/dt^2 +Cdu/dt + K*u;根据当前时刻的位移、速度和加速度,计算运动方程右侧的动力载荷项F;更新位移向量:u_new = u + dtv + dt^2((1-θ)a + θa_new),其中u为位移向量,v为速度向量,a为加速度向量,θ为时间积分参数,dt为时间步长;将更新后的位移向量作为下一时刻的初始条件,重新执行执行根据当前时刻的位移、速度和加速度,计算运动方程左侧的加速度项Md^2u/dt^2 + Cdu/dt + K*的步骤,直至达到预设的时间终点,得到所述运动方程的解;根据所述质量方程的解和所述运动方程的解确定所述动态分布受力信息;基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析,得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据。
2.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,预设的土体对桩体的反力分布的确定过程,包括:确定预应力空心桩作用的土体的力学性质,所述力学性质包括土壤的弹性模量、剪切模量、泊松比以及内摩擦角;对所述预应力空心桩进行受力特点分析,以确定预应力空心桩在土体中的受力分布;基于所述土体的力学性质确定初始的土与桩相互作用模型和相互作用参数;根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数,并结合预应力空心桩在土体中的受力分布,计算出土体对桩体的反力分布。
3.根据权利要求2所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,根据所选用的土与桩相互作用模型和相互作用参数,并结合预应力空心桩在土体中的受力分布,计算出土体对桩体的反力分布的步骤,包括:根据土与桩相互作用模型和相互作用参数确定土与桩的作用力;根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力,计算土体对桩体的反力分布。
4.根据权利要求3所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,根据预应力空心桩在土体中的受力分布和所述土与桩的作用力,计算土体对桩体的反力分布的步骤,包括:将预应力空心桩划分为若干段,其中每一段土与桩的作用力由一个弹簧模拟,其中,弹簧的刚度是基于土体的弹性模量和预应力空心桩的桩径确定;根据各弹簧的刚度和预应力空心桩在土体中受力分布计算得到每段土体对桩体的反力大小;根据每段土体对桩体的反力大小确定土体对桩体的反力分布。
5.根据权利要求1所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,基于所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息进行受力耦合分析,得到用于表示所述预应力空心桩基坑支护受力分布的支护效果分析数据步骤,包括:根据所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息确定修正系数;基于所述修正系数对静态分布受力信息进行修正,得到所述支护效果分析数据。
6.根据权利要求5所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,根据所述静态分布受力信息和所述动态分布受力信息确定修正系数的步骤中,所述修正系数的表达式包括:k_j = (u_j / u_j^0) * (σ_j / σ_j^0) * f(V_j, M_j, N_j);其中,k_j表示修正系数,u_j为动力分析得到的桩身在截面j处的动力位移;u_j^0为静力分析得到的桩身在截面j处的静力位移;σ_j为动力分析得到的桩身在截面j处的动力应力;σ_j^0为静力分析得到的桩身在截面j处的静力应力;V_j为静力分析得到的桩身在截面j处的剪力;M_j为静力分析得到的桩身在截面j处的弯矩;N_j为静力分析得到的桩身在截面j处的轴力;f(V_j, M_j, N_j)为用于修正外力因素对预应力空心桩受力分布影响的修正函数。
7.根据权利要求6所述的预应力空心桩用于基坑支护分析方法,其特征在于,基于所述修正系数对静态分布受力信息进行修正,得到所述支护效果分析数据的步骤,包括:从所述动态分布受力信息中提取需要修正的静态受力数据,并对所述需要修正的静态受力数据进行修正;重新执行基于预设的预应力空心桩的静态受力分析模型对所述静态受力数据进行分析,得到静态分布受力信息的步骤,直至无法从所述动态分布受力信息中提取需要修正的静态受力数据。