[发明专利]一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法

权利要求书

1.一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将护壁周围的滑动体看作是一个环状的空心圆柱体，考虑护壁断面的几何尺寸对土压力的影响以及多层土的影响，建立作用于圆柱体上的主动土压力的计算模型；

S2、根据护壁厚度与桩基础基坑开挖半径的关系，建立护壁的环向应力与护壁厚度的函数关系；

S3、假定不考虑环向钢筋对护壁环向抗力的贡献，确定护壁的环向强度；

S4、基于隐式迭代准则，对S1中建立的作用于圆柱体上的主动土压力的计算模型进行迭代计算，计算第i层土护壁的环向应力满足护壁的环向强度时所对应的护壁厚度，从而得到不同桩径不同土层深度处的护壁厚度。

2.根据权利要求1所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，S1中作用于圆柱体上的主动土压力为土体抗剪强度达到极限平衡状态时的主动土压力，即：

其中，τ为土体剪切应力；σ为外荷载与自重产生的作用于剪切面上的法向应力；c为土体的凝聚力。

3.根据权利要求2所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，S1中所建立的作用于圆柱体上的主动土压力的计算模型为：

其中，L₀为桩基础基坑开挖半径(m)；L_b,i为第i层土体滑移线与地面交点的横坐标值(m)；q为地面上的均布荷载(kN/m2)；λ_i为第i层土的简化系数；为第i层土的内摩擦角；c_i为第i层土的凝聚力；P_hi为作用于圆柱体上的主动土压力。

4.根据权利要求3所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，第i层土体滑移线与地面交点的横坐标值L_b,i和第i层土的简化系数的计算方法如下：

其中，ΔL_i和ΔL_i+1分别是滑动面在第i和i+1土层层底的影响范围增量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，S2中根据护壁厚度与桩基础基坑开挖半径的关系，建立护壁的环向应力与护壁厚度的函数关系的方法如下：

当护壁厚度t≤L₀/10时，按照薄壁圆环考虑，依据材料力学理论，假定环向应力在护壁厚度上均匀分布，则护壁的环向应力为：

当护壁厚度tL₀/10时，此时护壁环向应力在厚度上非均匀分布，依据弹性力学理论，求解得到护壁边缘最大环向应力为：

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，S3中由于护壁的配筋一般按照构造配筋进行设置，在进行护壁厚度计算时，假定不考虑环向钢筋对护壁环向抗力的贡献，确定护壁的环向强度为：

σ_hi≤f_c0/K_h

其中，f_c0为混凝土护壁拆模时的混凝土强度设计值，可取混凝土设计强度的10％～20％；K_h为安全系数。

7.根据权利要求6所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，其特征在于，当桩径小于2.0m时，安全系数K_h取1.65；当桩径不小于2.0m时，安全系数K_h取2.0。