[发明专利]基坑侧壁挡土结构设计方法

说明书

基坑侧壁挡土结构设计方法，涉及一种挡土结构设计方法。为了解决现有的挡土结构设计模型未考虑挡土结构背后土阻抗对挡土结构的有利作用及同时传入土体内预压应力的作用效果而导致挡土结构材料用量过多的问题。本发明首先计算主动土压力数值并绘图标识，确立模型简图；然后将模型简图中主动土压力P按3:1缩减的压力值镜像至锚杆弹簧支座一侧，去掉预压力后再去掉土体侧的土压力或土抗力；按分担区间汇集成集中力确定梯形线荷形心或中心点得锚杆沿竖向排距；按照去掉土体侧土压力或土抗力的模型简图确定锚杆沿竖向排距形成的锚杆预压集中力及作用位置设计锚杆预压集中力等效简图；再按竖向地基梁板设计挡土结构。本发明适用于基坑侧壁挡土结构设计。

技术领域

本发明涉及一种挡土结构设计方法。

背景技术

深基坑侧壁挡土结构作为施工期间临时性用途，其材料用量太多，工时造价不少于地下基础工程。而导致这些资源多余消耗的根本原因是：未找到一个合适的设计方法。其主要问题是：在实施操作过程中暂无法考虑预压力的作用，即使采用了预应力锚杆支护，也未计入施加预压力由挡土结构传入土中应力对土楔体滑移面的有利效应，更没有定量的计算分析结果。例如：现普遍采用的锚杆挡土结构设计模型就未考虑：当锚杆端锚具对挡土结构施加预压力时，挡土结构背后土阻抗对挡土结构的有利作用及同时传入土体内预压应力，在土楔体极限平衡滑移面上产生三个应力增量即：正应力﹑剪应力﹑抗剪强度增量。由于土楔体滑移面所构成的单元体范围内水平压应力相等且均匀分布，经变换有三个应力增量共同去平衡处于主动极限平衡状态的土体自重应力增量。又可将侧向预压力视为侧限约束力，能约束土体处于主动极限平衡状态。由于挡土结构背后土阻抗及抗剪强度增量的计入，改变了现挡土结构模型简图与设计方法。

发明内容

本发明为了解决现有的挡土结构设计模型未考虑挡土结构背后土阻抗对挡土结构的有利作用及同时传入土体内预压应力作用而导致挡土结构材料用量过多的问题。

基坑侧壁挡土结构设计方法，包括以下步骤：

步骤一、计算主动土压力数值并绘图标识，确立模型简图；在模型简图中，挡土结构的一侧为土体侧，挡土结构另一侧设有若干单向承载预压力锚杆弹簧支座和锚杆，单向承载预压力锚杆弹簧支座连接锚杆给挡土结构施加预压力Npi1；

步骤二、将模型简图中主动土压力P按3:1缩减的压力值镜像至锚杆弹簧支座一侧，去掉预压力Npi1，再去掉土体侧的土压力或土抗力，得到去掉土体侧土压力或土抗力的模型简图；

步骤三、已知锚杆所能施加的预压力量值等于模型简图梯形线荷载，按分担区间汇集成集中力Npi2；再确定梯形线荷形心或中心点，得出锚杆沿竖向排距；

步骤四、按照去掉土体侧土压力或土抗力的模型简图确定锚杆沿竖向排距形成的锚杆预压集中力及作用位置设计锚杆预压集中力等效简图；再按竖向地基梁板设计挡土结构。

进一步地，步骤一所述的单向承载预压力锚杆弹簧支座包括支撑点、支杆和弹簧；所述的支杆的一端通过支撑点固定，支杆的另一端连接弹簧的一端，弹簧的另一端连接锚杆，由锚杆给挡土结构施加预压力。

本发明具有以下有益效果：

在地面均布荷载及土体自重作用下，深基坑侧壁挡土结构一侧土压力的分布如图1，而本发明所对应图1的另一侧锚杆支座节点有两点不同于已往采用的模型简图支座：一、土层锚杆在张拉锚定、承受荷载时伴随有预压力，在简图的弹簧支座上附有预压力Npi，作用于挡土结构。二、在预压力作用下，挡土结构向土体一侧移动，锚杆支座会跟进移动而不牵拉，在简图上表示为脱开。当在土压力作用下产生位移而连接时，又可以支承(牵拉)。这一单向支承(牵拉)、又能预压的支座称之为：单向承载预压力锚杆弹簧支座。