[發明專利]一種長短樁組合支護結構的計算方法

有效

• 申請號: 201611024325.9
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106759373B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 陳斌;丁洪元;昌鈺;寧國立;劉耀峰;肖玉成;潘獻義;葉坤;黃靜
• 申請（專利權）人: 中冶集團武漢勘察研究院有限公司
• 主分類號: E02D17/04
• 分類號: E02D17/04;G06F17/50
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

1.一種長短樁組合支護結構的計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，沿基坑壁依次間隔布置若干長支護樁區和短支護樁區，所述長支護樁區由多根長支護樁構成，所述短支護樁區由多根短支護樁構成，所述長支護樁和短支護樁的樁頂由冠梁連接；相鄰支護樁的間距相等；

步驟2，根據支護樁平面的交替布置的方式，選擇最薄弱和危險區段的若干根長短支護樁作為局部單元模型進行分析計算；

步驟3，對選定的局部單元模型，短支護樁樁底以上部分的土壓力由長支護樁、短支護樁共同承擔，單根支護樁承擔的土壓力計算寬度L₁即為樁間距s，短支護樁樁底以下部分的土壓力完全由長支護樁獨立承擔，單根支護樁承擔的土壓力計算寬度L₂即為(0.5n_i-1+m_i+0.5n_i)/m_i倍的樁間距，其中m_i表示第i個長支護樁區長支護樁的根數，n_i表示第i個短支護樁區短支護樁的根數，第i-1個短支護樁區和第i個短支護樁區分別位于第i個長支護樁區的兩側；

步驟4，根據彈性抗力法的理論，依托規范，建立局部單元模型中每根支護樁的控制方程，控制方程的求解需要4個邊界條件；同樣地，對于選定的含N_p根支護樁的局部單元模型，其控制方程組的求解總共需要4N_p個邊界條件，其中N_p＝n_i-1+m_i+n_i；

所述控制方程為：

其中，為支護樁長；

為沿支護樁深度，以開挖方向為正；

w為樁身側向位移，以朝基坑方向為正；

E_p為樁身彈性模量；

I_p為樁身截面慣性矩；

為被動區沿樁身的地基梁的反力系數，根據場地條件按相關規范確定；

為主動區樁身荷載分布，根據實際條件按相關規范確定；

步驟5，對于選定的含N_p根樁的局部單元模型，假定各支護樁樁底的彎矩和剪力均為零，構成2N_p個邊界條件；假定各支護樁樁頂的彎矩為零，構成N_p個邊界條件；假定各支護樁的樁頂位移相同，構成N_p-1個邊界條件；假定局部單元模型中的冠梁處于平衡狀態，局部單元模型的樁頂反力構成平衡，構成1個邊界條件，上述假定合計構成4N_p個邊界條件，與局部單元模型的N_p個控制方程組形成閉合邊值問題；

步驟6，對于選定的含N_p根支護樁的局部單元模型，通過選擇各支護樁樁頂的N_p個轉角、1個共同的樁頂位移以及其中N_p-1根支護樁的樁頂剪力為未知量，構造出樁底的剪力和彎矩為因變量的函數，該函數即為打靶函數，以各支護樁樁底的彎矩和剪力均為零的2N_p個邊界條件為“靶的”，通過采用基于布羅伊登法迭代的打靶算法求解打靶函數，尋找滿足樁底剪力和彎矩邊界條件的樁頂位移、轉角及剪力，進而得到支護樁樁身的位移、轉角、彎矩和剪力。

2.根據權利要求1所述的一種長短樁組合支護結構的計算方法，其特征在于：步驟2中所述的最薄弱和危險區段為(n_i-1+m_i+n_i)/m_i數值最大的區段。

3.根據權利要求2所述的一種長短樁組合支護結構的計算方法，其特征在于：對于多土層情況，在單土層中重復步驟4中所述的控制方程。