[發(fā)明專利]擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110359547.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113283128B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚汾;陳斌;葉坤;吳琪;謝亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 楊宣仙

1.一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟一：確定擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件，包括：擋土結(jié)構(gòu)開挖邊線距離既有建/構(gòu)筑物基礎(chǔ)的水平距離b，有限土體傾斜表面上附加荷載q，支擋地層容重γ、土體粘聚力c、土體內(nèi)摩擦角擋土結(jié)構(gòu)支擋高度H，擋土結(jié)構(gòu)頂土體傾斜面與擋墻頂水平面夾角為既有建/構(gòu)筑物基礎(chǔ)的埋深D，有限土體主動(dòng)土壓力大小用E_a表示，擋土結(jié)構(gòu)頂以上覆土高度h₀，根據(jù)幾何關(guān)系得以下公式中的參數(shù)均與上述參數(shù)相匹配；

步驟二：取單位長(zhǎng)度的有限土體進(jìn)行分析，設(shè)有限土體破裂面與水平方向夾角即破裂角為θ，然后對(duì)滑動(dòng)的楔體進(jìn)行單獨(dú)受力分析，利用已知參數(shù)和θ，按照以下公式計(jì)算出滑動(dòng)楔體重量W、滑面上的摩阻力cL；

步驟三：將楔體所有的受力在滑裂面方向上進(jìn)行力的分解，根據(jù)滑裂面上靜力平衡條件建立有限土體土壓力方程∑E_aθ＝0，即：

E_aθ＝(W+qb)sinθ-E_acosθ-cL-[(W+qb)cosθ+E_asinθ]tanθ＝0 式3

步驟四：根據(jù)上述方程式3和已知的參數(shù)，推導(dǎo)出有限土體主動(dòng)土壓力E_a的方程式：

將式1和式2代入式4中可得：

步驟五：令求出破裂角θ；根據(jù)擋墻后地層條件，分非黏性土和黏性土兩種情況，按照以下條件進(jìn)行驗(yàn)證和修正破裂角θ：

(1)擋墻后土體為非黏性土?xí)r，求出的破裂角θ，滿足b＜(H+h₀)cotθ時(shí)為有限土體；否則為無(wú)限土體情況；

(2)擋墻后土體為黏性土?xí)r，根據(jù)自穩(wěn)段埋深Z₀情況進(jìn)行判斷，

當(dāng)自穩(wěn)段埋深Z₀≤h+h₀時(shí)，不需修正破裂角θ；滿足b＜(H+h₀)cotθ時(shí)，則為有限土體情況；否則為無(wú)限土體情況；

當(dāng)自穩(wěn)段埋深Z₀＞h+h₀時(shí)，需根據(jù)幾何關(guān)系修正破裂角為θ＝arctan((H+h₀-Z₀)/b)，并將修正后的θ值帶入公式(H+h₀)cotθ中，滿足b＜(H+h₀)cotθ，則為有限土體情況；否則為無(wú)限土體情況；

步驟六：在步驟五中的破裂角θ滿足有限土體條件后，再代入步驟四的有限土體主動(dòng)土壓力E_a的方程式中，即可求出每延米有限土體主動(dòng)土壓力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟一中，擋土結(jié)構(gòu)采用垂直的擋土墻或其它支擋形式，擋土結(jié)構(gòu)開挖邊線距離既有建/構(gòu)筑物埋深基礎(chǔ)的水平距離b＜(H+h₀)cotθ，且既有建/構(gòu)筑物埋深基礎(chǔ)的埋深D≥h+h₀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于所述步驟四中破裂角θ的計(jì)算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟五中擋墻后土體為黏性土?xí)r，坡面需保證水平即且需考慮黏性土自穩(wěn)段對(duì)豎向破裂面的影響：

由

式中：γ_i為支擋結(jié)構(gòu)后第i層土容重為；h_i為支擋結(jié)構(gòu)后第i層土厚度；

可得自穩(wěn)段埋深

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟一中，既有建/構(gòu)筑物基礎(chǔ)為樁基或基礎(chǔ)埋深D≥h+h₀的地下建筑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擋土結(jié)構(gòu)與既有建/構(gòu)筑物之間的有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，其特征在于所述步驟三中：有限土體為非黏性土?xí)r，可用于土體表面，當(dāng)土體表面非水平時(shí)，即且土體表面可有附加荷載，即q≠0的情況；當(dāng)土體表面水平時(shí)，取當(dāng)土體表面無(wú)附加荷載時(shí)，取q＝0。