[發明專利]一種護坡椅式錨索樁組合結構及其計算方法

在審

• 申請號: 202211046379.0
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115455528A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王浩;晏田田;潘登;馬利群;付德偉;張建偉;張敏
• 申請（專利權）人: 河南大學;河南省自然資源監測院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/13;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張彬

1.一種護坡椅式錨索樁組合結構，其特征在于，包括椅式樁、預應力錨索和掛板；椅式樁包括前樁、后樁和斜梁，前樁樁頂標高低于后樁樁底標高，前樁深入風化巖石層內部；后樁處于懸臂狀態，相鄰的前樁之間設有掛板；前樁和后樁通過斜梁相連，斜梁的一端與前樁頂端剛性連接，斜梁的另一端與后樁底端剛性連接，斜梁緊貼地面并在斜梁上設置兩排預應力錨索，預應力錨索的一端固定在斜梁上，預應力錨索的另一端固定在邊坡穩定的巖土體中，兩排預應力錨索分別靠近斜梁兩端。

2.一種如權利要求1所述的護坡椅式錨索樁組合結構的計算方法，其特征在于，其步驟如下：

搭建椅式抗滑樁計算模型，計算椅式樁前樁與后樁樁身內力；

斜梁承受錨索拉力、地基反力及前樁和后樁的作用力；基于后樁、斜梁重力荷載以及邊坡與斜梁之間的摩擦力，在溫克爾模型假定下，根據斜梁承受的作用力建立斜梁的撓曲線微分方程，并計算斜梁內力。

3.根據權利要求2所述的護坡椅式錨索樁組合結構的計算方法，其特征在于，所述斜梁內力的計算方法為：

設定后樁樁長為h₁、斜梁長度為h₂、前樁樁長為h₃；

斜梁與后樁樁底連接處B點斜梁的彎矩M_B及剪力Q_B的計算如下：

M_B＝M；

其中，M為填土水平推力作用于后樁樁底B點處的彎矩，Q為填土水平推力作用于后樁樁底B點處的剪力；為邊坡坡度；G₁為后樁樁身重力；且G₁＝γabh₁g，γ為樁體容重，a為抗滑樁截面長度，b為抗滑樁截面寬度，g為重力加速度；

根據彈性地基梁理論，建立斜梁的撓曲線微分方程：

其中，E為斜梁的彈性模量，I為斜梁的慣性矩，k為基床系數，q(x)為梁上荷載；

通過對斜梁的撓曲線微分方程進行數學求解，得到斜梁C點處內力和位移的計算公式：

其中，y_c為C點處斜梁位移，y_B為B點處斜梁位移，θ_B為B點處斜梁轉角，α為特征系數，P為錨索拉力，為錨索錨固角，x為斜梁計算點距原點的距離，x_c為計算點C點距斜梁原點的距離，x₁為第一排錨索距斜梁原點的距離，x₂為第二排錨索距斜梁原點的距離，且θ_c為C點處斜梁轉角，M_c為C點處斜梁彎矩，Q_c為C點處斜梁剪力；

由地基系數法計算前樁樁頂水平位移x_cd及轉角θ_cd：

其中，M₁為前樁樁頂處的彎矩，Q₁為前樁樁頂處的剪力，β為前樁的變形系數，φ₁、φ₂、φ₃、φ₄為地基系數法的影響值函數，且

M_c＝M_cb；

其中，N_cb為斜梁軸力，Q_cb為C點處斜梁剪力，G₂為斜梁重力，F_s為斜梁所受摩檫力，且G₂＝γabgh₂，μ為斜梁與坡面的摩擦系數；

令

根據C點處位移連續，斜梁C點處水平位移與前樁樁頂水平位移相等、轉角相等，得到：θ_c＝θ_cd；

斜梁與后樁底端連接處的位移y_B和轉角θ_B的計算方法為：

根據斜梁上錨索作用位置，斜梁內力的計算分為xBx1段的斜梁內力、x1x2段的斜梁內力和x2xc段的斜梁內力；

當x_B≤x≤x₁時，即斜梁xBx1段任一截面處的剪力Q_x及彎矩M_x的計算公式如下：

當x₁≤x≤x₂時，即斜梁x1x2段任一截面處的剪力Q_x及彎矩M_x的計算公式如下：

當x₂≤x≤x_c時，即斜梁x2xc段任一截面處的剪力Q_x及彎矩M_x的計算公式如下：