[发明专利]单排桩基‑承台‑挡墙组合支挡结构设计计算方法

权利要求书

1.单排桩基-承台-挡墙组合支挡结构设计计算方法，针对的支挡结构支撑基岩(5)和滑坡体(6)，所述滑坡体(6)覆盖在基岩(5)上；其特征在于：包括衡重式挡土墙(1)、抗滑锯齿(2)、承台(3)和单排桩基(4)；

所述单排桩基(4)的底部埋入基岩(5)的内部，所述单排桩基(4)的顶部位于滑坡体(6)的内部；

所述承台(3)位于单排桩基(4)顶部中心位置；所述承台(3)与单排桩基(4)进行刚性连接；所述承台(3)位于滑坡体(6)的内部；

所述抗滑锯齿(2)位于承台(3)的顶部；所述抗滑锯齿(2)与承台(3)进行刚性连接；

所述衡重式挡土墙(1)位于抗滑锯齿(2)的顶部，所述衡重式挡土墙(1)的底部与抗滑锯齿(2)相契合；所述衡重式挡土墙(1)支撑滑坡体(6)；

所述衡重式挡土墙(1)与滑坡体(6)相接触的一侧为左侧，所述衡重式挡土墙(1)的左侧设有一处平台，所述衡重式挡土墙(1)的右侧高于左侧；所述衡重式挡土墙(1)和滑坡体(6)形成内凹结构；

所述组合支挡结构设计计算方法包括以下步骤：

1)衡重式挡土墙(1)的计算，包括：衡重式挡土墙(1)的自重和土压力；

1.1)所述衡重式挡土墙(1)的自重为：

G_挡＝γ_砼·V_挡

式中：γ_砼—挡土墙材料重度；

V_挡—挡土墙体积；

1.2)所述衡重式挡土墙(1)的土压力：

其中：

式中：γ_土—填土重度；

h—挡土墙高度；

K_a—主动土压力系数；

—填土内摩擦角；

ρ—墙背倾角，逆时针为正，顺时针为负；

β—墙背填土表面的倾角；

δ—墙背与土体之间的摩擦角；

2)承台(3)的外荷载和内力的计算；

所述承台(3)的外荷载包括竖向土压力和衡重式挡土墙(1)的自重；所述承台(3)的内力包括：剪力、弯矩、挠度和转角；

2.1)基本假定

梁的每一点挠度与地基变形相等，且两者之间没有缝隙存在；地基变形只与该点受力大小成正比，相邻地基不存在相互作用；弹性地基梁遵守平截面假定，结构在受力过程中，中性轴不发生偏转；

2.2)承台(3)的外荷载：

其中：

式中：E_ay—竖向主动土压力；

E_a—步骤1.2)中求得的主动土压力；

G_挡—步骤1.1)中求得的挡土墙自重；

L—承台长度；

2.3)承台(3)的内力的计算；

以固端作为边界将地基梁，即承台(3)，分为三部分进行计算，第一段和第三段为一端自由一端固定的弹性地基梁；第二段为两端固定的弹性地基梁；

①悬臂段，即第一段和第三段

所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：

y=(y0-qk)φ1+θ0βφ2+qk]]>

θ=θ0φ1+4β(qk-y0)φ4]]>

M=4β2EI(y0-qk)φ3+4βEIθ0φ4]]>

Q=4β3EI(y0-qk)φ2+4β2EIθ0φ3]]>

其中：

克雷洛夫函数：

式中，L₁—悬臂段长度；

k—地基系数；

EI—抗弯刚度；

β—引入的特征系数；

②中间段，即第二段

所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：

y=-qkφ1-MAEIβ2φ3-QAEIβ3φ4+qk]]>

θ=-MAEIβφ2--QAEIβ2φ3+4β·qkφ4]]>

M=MAφ1+QAβφ2-4EIβ2·qkφ3]]>

Q=Q0φ1-4EIβ3·qkφ2-4βM0φ4]]>

其中：

克雷洛夫函数：

式中，L₂—中间段长度；

x—距左端固定处的距离；

β—引入的特征系数；

3)单排桩基(4)的外荷载和内力的计算；

桩基受到的外荷载包括：滑坡力、水平土压力、上部荷载产生的弯矩；内力包括：剪力、弯矩、挠度、转角；

3.1)所述基本假定与步骤2.1)的基本假定相同；

3.2)单排桩基(4)的外荷载计算

采用传递系数法进行计算得到单排桩基(4)的外荷载q’；

3.3)单排桩基(4)的内力计算

所述单排桩基(4)分为自由段和锚固段两部分进行计算；

①自由段

所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：

其中：

克雷洛夫函数：

式中：H₁—悬臂段与承台高度之和；

F—滑坡力作用于承台侧面的水平力F＝q₁×H_承台；

H_承台—承台高度；

E_X—上部挡墙传递至承台顶面的水平力

M_外—外力作用下产生的弯矩；

β—引入的特征系数；

②锚固段，即自由段q’＝0与F＝0；

所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：

y=y0φ1+θ0βφ2-M′EIβ2φ3-Ex′EIβ2φ4]]>

θ=θ0φ1-M′EIβφ2-Ex′EIβφ3-4βy0φ4]]>

M＝M'φ₁+E'_xφ₂+4β²EIy₀φ₃+4βEIθ₀φ₄

Q＝βE'_xφ₁+4β³EIy₀φ₂+4β²EIθ₀φ₃-4βM'φ₄

其中：

C=M′φ3+Ex′φ4EIβ2]]>

D=M′φ2+Ex′φ3EIβ]]>

克雷洛夫函数：

式中：

H₂—锚固段长度；

E′_x—上部传递的水平荷载；

M'—上部传递的弯矩；

E′_y—上部传递的竖向荷载；

β—引入的特征系数；

其中：E'_x＝E_x+F+q'×H₁

M′=(Ex+F)×H1+q′×12H12.]]>