[发明专利]双排桩基‑承台‑挡墙组合支挡结构设计计算方法

摘要

本发明公开了双排桩基‑承台‑挡墙组合支挡结构设计计算方法，该组合结构由双排桩基、承台、挡墙、锯齿四个部分构成，并包括了挡墙、承台、桩基的设计计算方法。本发明提出的双排桩‑承台‑挡墙组合支挡结构，较单排桩‑承台‑挡墙组合支挡的方式，在用于滑坡体较大时支挡效果更好、更为安全可靠，且经济性更高。并提出了考虑地基抗力与桩‑承台协调作用的组合结构承台的计算方法，较现目前采用的计算方法更加接近结构的真实受力状态，能够简便的求得承台的挠度、转角、剪力和弯矩，为工程设计计算提供可靠的依据。

主权项

双排桩基‑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)和双排桩基(4)；所述双排桩基(4)的底部埋入基岩(5)的内部，所述双排桩基(4)的顶部位于滑坡体(6)的内部；所述承台(3)位于双排桩基(4)顶部中心位置；所述承台(3)与双排桩基(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；所述支挡结构的设计计算方法包括以下步骤：1)衡重式挡土墙(1)的设计计算，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)衡重式挡土墙(1)的土压力为：其中：式中：γ土—填土重度；h—挡土墙高度；Ka—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：Eay—竖向主动土压力；Ea—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承台(3)的正截面受力计算A1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：其中：φ1(βx)＝chβxcosβxφ2(βx)=12(chβxsinβx+shβxcosβx)]]>φ3(βx)=12shβxsinβx]]>φ4(βx)=14(chβxsinβx-shβxcosβx)]]>β=k4EI4]]>式中：L11—正截面悬臂段长度；k—地基系数；EI—抗弯刚度；β—引入的特征系数；B1中间段，即第二段所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：其中：式中：L12—正截面中间段长度；②承台(3)的侧截面受力计算A2悬臂段所述侧截面悬臂段的计算与正截面悬臂段的计算相同；B2中间段所述侧截面挠度计算比正截面挠度计算多一项挠度修正项，对x＞b部分进行修正，挡墙荷载满布时，取L/2，其中L为承台长度；式中：M外—外力作用产生的弯矩；b—作用点至左端的距离；分段求解：当0<x≤b时，按中间段公式计算；当x＞b时，按以下方法求解：其中：式中：段的值；L22—侧截面中间段长度；β—引入的特征系数；3)双排桩基(4)的设计计算；所述双排桩基(4)的组合结构中沿下坡方向一侧的桩为前桩，沿上坡方向一侧的桩为后桩；所述前桩和后桩的受力不同；所述双排桩基(4)的设计计算中包括外荷载的计算和内力的计算；所述外荷载包括：滑坡力、水平土压力、上部荷载产生的弯矩；所述内力包括：剪力、弯矩、挠度和转角；3.1)基本假定所述双排桩基(4)的基本假定与所述承台(3)的基本假定相同；3.2)双排桩基(4)的外荷载计算采用传递系数法进行计算得到后桩的滑坡水平分力q1和前桩的滑坡水平分力q2；3.3)双排桩基(4)的内力计算①后桩所述双排桩基(4)的后桩，顶部受水平力、竖向力、力偶，自由段桩身受滑坡均布荷载；A1自由段所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：其中：式中：H11—后桩自由段长度；M1—后桩桩顶受到的弯矩；E1x—后桩桩顶受到的水平力；E1y为后桩桩顶受到的竖向力；β—引入的特征系数；其中：B1锚固段所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：其中：式中：M'1—由上部荷载传递至锚固段顶的弯矩；E′1x—由上部荷载传递至锚固段顶的水平力；E′1y—由上部荷载传递至锚固段顶的竖向力；H12—后桩锚固段长度；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；β—引入的特征系数；其中：M1′=(E1x+F)×H11+q2×H11×12×23×H11]]>②前桩所述双排桩基(4)的前桩的滑坡力分布方式呈三角形分布，即q(x)＝q2·x；所述前桩的其余受力情况与后桩相同；A2自由段所述挠度y、转角θ、弯矩M、剪力Q：其中：式中：M2—后桩桩顶受到的弯矩；E2x—后桩桩顶受到的水平力；E2y—后桩桩顶受到的竖向力；H21—前桩自由段长度；β—引入的特征系数；其中：E2x=12×Ea]]>B2锚固段所述前桩的锚固段的计算方法与后桩锚固段的计算相同。