[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

说明书

本发明提供了一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，包括以下步骤：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；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；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；基于隐式迭代准则，对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。可以高效准确地求解出孔桩基础在不同深度不同桩径对应的护壁厚度。

技术领域

本发明涉及孔桩基础护壁厚度计算技术领域，具体而言，涉及一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法。

背景技术

输电线路工程发展至今，由于其穿越范围渐广，不可避免要经过交通运输困难的区域，而在交通条件较差区域由于大型机械设备无法进场，所以通常采用人工挖桩基础，而人工挖孔桩基础在施工时需要设置护壁围护结构，防止人工挖孔桩施工过程中孔壁土体的坍塌，是保障施工人员安全的重要措施。目前输电线路工程中的护壁厚度大多依靠经验按照桩径进行取值；护壁设计未考虑地层参数、护壁强度、尺寸等影响，厚度一般在10-20cm区间。全长护壁的挖孔桩，护壁工程量通常占到基础本体工程量的30％～40％，投资占比较高，所以对其厚度计算方法的研究就显得尤为重要。

现有一种针对护壁厚度的计算方法为朗肯算法，而该种算法仅仅只能考虑土压力在深度上的变化，不能考虑桩径变化造成的影响，其计算应力就圆柱形结构而言，相对偏大，不适用人工挖孔基础护壁结构强度的计算。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在计算孔桩基础护壁厚度的方法只能考虑土压力在深度上的变化，不能考虑桩径变化造成的影响，计算方式不适用于圆柱形结构，且最终的计算结果相对偏大，导致经济性较差的技术问题之一。

为此，本发明提供了一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法。

本发明提供了一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，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。

根据本发明上述技术方案的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，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。

在上述技术方案中，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。