[發明專利]雙排樁基?承臺?擋墻組合支擋結構設計計算方法

有效

• 申請號: 201610445549.0
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN106049512B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 王俊杰;楊恒;邱珍鋒;趙迪
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E02B3/12;E02D29/02;E02D27/14
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

1.雙排樁基-承臺-擋墻組合支擋結構設計計算方法，針對的支擋結構支撐基巖(5)和滑坡體(6)，所述滑坡體(6)覆蓋在基巖(5)上；其特征在于：包括衡重式擋土墻(1)、抗滑鋸齒(2)、承臺(3)和雙排樁基(4)；

所述雙排樁基(4)的底部埋入基巖(5)的內部，所述雙排樁基(4)的頂部位于滑坡體(6)的內部；

所述承臺(3)位于雙排樁基(4)頂部中心位置；所述承臺(3)與雙排樁基(4)進行剛性連接；所述承臺(3)位于滑坡體(6)的內部；

所述抗滑鋸齒(2)位于承臺(3)的頂部；所述抗滑鋸齒(2)與承臺(3)進行剛性連接；

所述衡重式擋土墻(1)位于抗滑鋸齒(2)的頂部，所述衡重式擋土墻(1)的底部與抗滑鋸齒(2)相契合；所述衡重式擋土墻(1)支撐滑坡體(6)；

所述衡重式擋土墻(1)與滑坡體(6)相接觸的一側為左側，所述衡重式擋土墻(1)的左側設有一處平臺，所述衡重式擋土墻(1)的右側高于左側；所述衡重式擋土墻(1)和滑坡體(6)形成內凹結構；

所述支擋結構的設計計算方法包括以下步驟：

1)衡重式擋土墻(1)的設計計算，包括：衡重式擋土墻(1)的自重和土壓力；

1.1)所述衡重式擋土墻(1)的自重為：

G_擋＝γ_砼·V_擋

式中：γ_砼—擋土墻材料重度；

V_擋—擋土墻體積；

1.2)衡重式擋土墻(1)的土壓力為：

其中：

式中：γ_土—填土重度；

h—擋土墻高度；

K_a—主動土壓力系數；

—填土內摩擦角；

ρ—墻背傾角，逆時針為正，順時針為負；

β—墻背填土表面的傾角；

δ—墻背與土體之間的摩擦角；

2)承臺(3)的外荷載和內力的計算；

所述承臺(3)的外荷載包括豎向土壓力和衡重式擋土墻(1)的自重；所述承臺(3)的內力包括：剪力、彎矩、撓度和轉角；

2.1)基本假定

梁的每一點撓度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在；地基變形只與該點受力大小成正比，相鄰地基不存在相互作用；彈性地基梁遵守平截面假定，結構在受力過程中，中性軸不發生偏轉；

2.2)承臺(3)的外荷載：

其中：

式中：E_ay—豎向主動土壓力；

E_a—步驟1.2)中求得的主動土壓力；

G_擋—步驟1.1)中求得的擋土墻自重；

L—承臺長度；

2.3)承臺(3)的內力的計算；

以固端作為邊界將地基梁，即承臺(3)，分為三部分進行計算，第一段和第三段為一端自由一端固定的彈性地基梁；第二段為兩端固定的彈性地基梁；

①承臺(3)的正截面受力計算

A₁懸臂段，即第一段和第三段

所述撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q：

其中：

φ₁(βx)＝chβxcosβx

φ2(βx)=12(chβxsinβx+shβxcosβx)]]>

φ3(βx)=12shβxsinβx]]>

φ4(βx)=14(chβxsinβx-shβxcosβx)]]>

β=k4EI4]]>

式中：L₁₁—正截面懸臂段長度；

k—地基系數；

EI—抗彎剛度；

β—引入的特征系數；

B₁中間段，即第二段

所述撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q：

其中：

式中：L₁₂—正截面中間段長度；

②承臺(3)的側截面受力計算

A₂懸臂段

所述側截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同；

B₂中間段

所述側截面撓度計算比正截面撓度計算多一項撓度修正項，對x＞b部分進行修正，擋墻荷載滿布時，取L/2，其中L為承臺長度；

式中：M_外—外力作用產生的彎矩；

b—作用點至左端的距離；

分段求解：

當0<x≤b時，按中間段公式計算；

當x＞b時，按以下方法求解：

其中：

式中：段的值；

L₂₂—側截面中間段長度；

β—引入的特征系數；

3)雙排樁基(4)的設計計算；

所述雙排樁基(4)的組合結構中沿下坡方向一側的樁為前樁，沿上坡方向一側的樁為后樁；所述前樁和后樁的受力不同；

所述雙排樁基(4)的設計計算中包括外荷載的計算和內力的計算；所述外荷載包括：滑坡力、水平土壓力、上部荷載產生的彎矩；所述內力包括：剪力、彎矩、撓度和轉角；

3.1)基本假定

所述雙排樁基(4)的基本假定與所述承臺(3)的基本假定相同；

3.2)雙排樁基(4)的外荷載計算

采用傳遞系數法進行計算得到后樁的滑坡水平分力q₁和前樁的滑坡水平分力q₂；

3.3)雙排樁基(4)的內力計算

①后樁

所述雙排樁基(4)的后樁，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段樁身受滑坡均布荷載；

A₁自由段

所述撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q：

其中：

式中：H₁₁—后樁自由段長度；

M₁—后樁樁頂受到的彎矩；

E_1x—后樁樁頂受到的水平力；

E_1y為后樁樁頂受到的豎向力；

β—引入的特征系數；

其中：

B₁錨固段

所述撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q：

其中：

式中：M'₁—由上部荷載傳遞至錨固段頂的彎矩；

E′_1x—由上部荷載傳遞至錨固段頂的水平力；

E′_1y—由上部荷載傳遞至錨固段頂的豎向力；

H₁₂—后樁錨固段長度；

F—滑坡力作用于承臺側面的水平力，F＝q₁×H_承臺；

H_承臺—承臺高度；

β—引入的特征系數；

其中：

M1′=(E1x+F)×H11+q2×H11×12×23×H11]]>

②前樁

所述雙排樁基(4)的前樁的滑坡力分布方式呈三角形分布，即q(x)＝q₂·x；所述前樁的其余受力情況與后樁相同；

A₂自由段

所述撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q：

其中：

式中：M₂—后樁樁頂受到的彎矩；

E_2x—后樁樁頂受到的水平力；

E_2y—后樁樁頂受到的豎向力；

H₂₁—前樁自由段長度；

β—引入的特征系數；

其中：

E2x=12×Ea]]>

B₂錨固段

所述前樁的錨固段的計算方法與后樁錨固段的計算相同。