[發明專利]水平荷載作用下帶支腿地連續墻計算方法

有效

• 申請號: 201410040844.9
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103761400A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 袁靜;劉興旺;施祖元;曹國強
• 申請（專利權）人: 浙江省建筑設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于土木工程專業中巖土工程、基坑工程技術領域，涉及一種水平荷載作用下帶支腿地連續墻計算方法。

背景技術

隨著城市規模擴大，高層建筑日益增多，地下室深度不斷加深；隨著經濟發展，為保護城市環境和品質，世界各大城市包括國內各大中城市均進行了道路向地下發展的探索。地下空間建設如火如荼，其建設過程中深、厚地下連續墻技術得到了廣泛應用。地下連續墻工程造價高，施工難度大，實際應用中還存在以下問題：

1、僅作為地下室永久外圍護墻，不考慮承受豎向荷載作用。

2、軟土地基中插入深度大，施工難度和工程造價增加。

3、基坑開挖深度大，基巖面埋藏淺時，地下連續墻須進入基巖一定深度。地下連續墻進入基巖，導致施工難度和工程造價大幅增加。

國內深、大基坑項目眾多，較大的開挖深度加上一定的插入深度，加之圍護結構長度長，僅圍護工程一項就占了工程造價較大的比例。當地質條件復雜，既有深厚的軟土，也有埋藏深度較淺的基巖，地下墻全斷面進入基巖施工成本高。

若在地下連續墻下設置支腿，用帶支腿地下連續墻代替普通地下連續墻，則在深厚軟土地基條件的基坑工程中，作為圍護結構使用時，墻下支腿可承擔部分水平荷載，代替下部地下連續墻嵌固深度的不足，從而減小地下連續墻的深度。當基巖埋藏深度較淺時，地下連續墻不入基巖，僅墻下支腿進入基巖一定深度，此時墻下支腿可彌補地下連續墻插入深度的不足，減少地下墻深度和施工難度。采用帶支腿地下連續墻將帶來顯著的社會和經濟效益。因此，采用帶支腿地下連續墻，可在確保原有工程安全度的條件下，降低工程造價和施工難度，減小施工過程對周邊環境的影響，經濟和社會效益顯著。

國外超大超深基坑項目較少，目前沒有帶支腿地下連續墻相關研究和報道。國內僅廣東省基礎工程公司1997年在珠江電廠取水泵站工程以及1999年在廣州一德花園商住樓工程中開展了帶支腿地下連續墻的施工實踐。前者泵房平面尺寸為39m×52m，開挖深度約9.6m；后者基坑面積約4600m²，開挖深度9m。這兩個項目規模小，具有局限性，并僅限于施工實踐，沒有對帶支腿地下連續墻的受力和變形特性、適用范圍等進行系統實踐和理論研究。

帶支腿地下連續墻為新型地下連續墻形式，目前國家標準沒有相應的設計方法。地下連續墻承受水平向荷載作用時采用的普通豎向彈性地基梁有限元程序，其各個單元的剛度矩陣均一致，不能反映帶支腿地下連續墻中墻段和支腿段的側向剛度差異。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種水平荷載作用下帶支腿地連續墻計算方法。

本發明首先修正和改進普通彈性地基梁法有限元程序，編制變剛度彈性地基梁法有限元程序，結合支腿交界面深度判定方法形成水平荷載作用下的內力和水平變位的工程計算方法，以使其作為地下室外墻和基坑圍護結構使用時，能承受土體的側向壓力。

本發明包括如下步驟：

步驟1、采用彈性地基梁法有限元程序，進行地下連續墻的內力、變形及穩定分析，得到地下連續墻內力、變形隨深度的關系曲線，并確定合適的地下連續墻厚度，該地下連續墻厚度即為帶支腿地下連續墻墻段厚度。

步驟2、支腿數量、尺寸以及深度的合理判定：

（1）初步擬定墻段下支腿數量、截面尺寸，得到墻段與支腿的剛度比值r_I、支腿的水平向承載力f_l，包括抗彎和抗剪承載力。

（2）根據步驟1得到的地下連續墻內力、變形隨深度的關系曲線，在基坑底以下內力的下降段范圍，確定內力值F＝f_l/r_I對應的深度。初步判定該深度為墻段與支腿的交界面位置，也就是支腿頂端的位置。

（3）初步形成帶支腿地下連續墻截面尺寸、墻段及支腿深度參數。

步驟3、改進彈性地基梁法有限元程序，設置變剛度開關，使得支腿段范圍彈性地基梁剛度=墻段范圍彈性地基梁剛度/r_I，從而形成變剛度彈性地基梁法有限元程序。采用變剛度豎向彈性有限元法程序，進行水平荷載作用下帶支腿地下連續墻的內力和變形校核驗算，對支腿交界面的位置、支腿的內力進行復核。

步驟4、當計算得到的支腿內力大于支腿的水平向承載力f_l時，降低支腿交界面位置。返回步驟3，重新計算，直至支腿的內力滿足其水平向承載力和周邊環境的變形要求。