[发明专利]适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法

权利要求书

1.一种适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法，该方法是基于传统的卸荷式板桩岸壁结构设计方法的改进，其特征是：该方法包括以下步骤：

步骤一、确定前墙(1)位于泥面(7)以下部分的深度

入土深度按照下式计算：

M_EP≥KM_E 1)

式中：M_EP为前墙(1)墙前被动土压力对拉杆(5)锚着点的力矩，单位是kN·m；M_E为前墙(1)墙后主动土压力对拉杆(5)锚着点的力矩与剩余水压力对拉杆(5)锚着点的力矩之和，单位是kN·m；K为稳定安全系数，采用1.3～1.5；

步骤二、简化计算模型，建立板桩岸壁结构的计算图式

板桩岸壁结构计算图式中将海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)和卸荷承台(9)简化为一维弹性杆件，增加到计算图式中；将前墙(1)、海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)之间的土体简化为等间距的竖向排列弹性连杆(6)；弹性连杆(6)的弹性系数根据土体的弹性模量、弹性连杆(6)竖向间距及前墙(1)与海侧桩(2)间的间距或桩之间的间距确定，弹性连杆(6)竖向间距为任意取值且小于泥面(7)与卸荷承台(9)的间距；

所述的弹性连杆(6)的弹性系数的确定方法如下：

式中：K_t为弹性连杆(6)的弹性系数，受拉时取0，单位为kN/m；

L为前墙(1)与海侧桩(2)间的间距或桩之间的间距，单位为m；

A为弹性连杆(6)的竖向间距×2倍桩宽，单位为m²；

E_i为土体的弹性模量，单位为kPa；

步骤三、依据主动土压力理论，考虑卸荷作用和遮帘作用进行前墙(1)的土压力计算

为了考虑结构与土的相互作用的影响，增加海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)的土压力计算，海侧桩(2)土压力计算分为自重土压力和超载土压力分别计算；所述的中间桩(3)、陆侧桩(4)的土压力计算仅考虑超载土压力进行计算；

所述的自重土压力是土体自重产生的土压力，泥面(7)是前墙(1)海侧开挖的深度，泥面(7)上下土压力分布不同，按照泥面(7)分为上下两部分进行计算：

泥面(7)以上的计算按照下列公式计算：

式中：e_zz为自重土压力，当e_zz＜0时，取e_qz为零，单位是kN/m²

γ为计算面至土压力起算点之间土层的平均重度，单位是kN/m³

h_z为计算点至土压力起算点的距离，单位是m

K_a为计算土层土的主动土压力系数

δ为计算土层土与墙面间的摩擦角，单位是°

c为计算土层土的粘聚力，单位是kN/m²

为计算土层土的内摩擦角，单位是°

b为桩径，单位是m：

泥面(7)以下的土压力为由泥面(7)至桩下端线性减小至0，泥面(7)处的土压力，根据式3)式4)计算得出；

所述的超载土压力是堆载产生的土压力，按照泥面(7)分为上下两部分进行计算：

泥面(7)以上的计算按照下列公式计算：

式中，e_zc为超载土压力强度值，单位是kN/m²

q为码头面均布荷载，单位是kPa

γ为卸荷承台(9)以上土层的平均重度，单位是kN/m³

h为卸荷承台(9)上部土层的厚度，单位是m

h_z为计算点至自卸荷承台(9)右端以摩擦角引线与结构交点的距离，单位是m

H为自卸荷承台(9)右端以摩擦角引线与结构交点与自卸荷承台(9)右端以角引线与结构交点之间的距离，单位是m

K_a为主动土压力系数

δ为计算土层土与墙面间的摩擦角，单位是°

b为桩径，单位是m；

步骤四、计算前墙(1)的弯矩，验算前墙(1)断面

利用弹性地基梁法计算前墙(1)的弯矩，若计算弯矩大于断面设计弯矩，则更改设计的尺寸重复上述步骤计算，至前墙的弯矩小于设计弯矩为为止。