[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

本發明提出了一種護坡椅式錨索樁組合結構及其計算方法，解決了易風化巖質邊坡使用抗滑樁深埋難開挖、淺埋無法保持樁前長期穩定的問題；其組合結構包括椅式樁、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，斜梁的兩端分別與前樁頂端、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。本發明推導出了椅式錨索樁內力計算公式，實現了對高陡易風化巖質路堤邊坡的支護。

技術領域

本發明涉及路堤邊坡防護治理技術領域，特別是指一種護坡椅式錨索樁組合結構及其計算方法。

背景技術

目前高陡邊坡防護主要采用預應力錨索框架、鋼筋混凝土格構、抗滑樁等結構，存在主要問題：1、鋼筋混凝土格構無法承擔較大的坡頂加載；2、預應力錨索框架結構無法對超越防護結構范圍之外的填方路堤支護；3、抗滑樁結構費用高，且在埋深較淺易風化的巖石中無法保證樁前土體的穩定；4、預應力錨索框架縱梁結構計算中不考慮重力作用，導致結構內力偏小，增大結構風險；5、無法實現對邊坡頂部拓寬平臺的需求；6、抗滑樁結構對易風化巖質邊坡擾動大，不利于邊坡長期穩定防護。

發明內容

針對上述背景技術中存在的不足，本發明提出了一種護坡椅式錨索樁組合結構及其計算方法，可以實現對高陡易風化巖質路堤邊坡的支護。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種護坡椅式錨索樁組合結構，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。

一種護坡椅式錨索樁組合結構的計算方法，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。

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：