详情

原文传递一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法

专利名称：	一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法
摘要：	本公开提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括：构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式、墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程并简化求解；根据获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式；获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比；求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，如不满足调整输入参数，循环上述过程。该方法建立了地连墙重力式复合锚碇基础变形与受力特性的关系式，应用简便，该方法可用于基础方案是否可行的快速判别，节省工程计算时间。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
发明人：	崖岗;汪西华;石海洋;赵文艺;何潇;杨金南;付佰勇;张鑫敏;过超;朱鹏;梅刚;陈占力;韩冬冬;赵磊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910056991.8
公开号：	CN109930485A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	任岩
分类号：	E01D19/14(2006.01);E;E01;E01D;E01D19
申请人地址：	100088 北京市西城区德胜门外大街85号中交大厦
主权项：	1.一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括： S1，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式、墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式； S2，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程并简化求解； S3，根据所述步骤S2中获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式； S4，获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比； S5，求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，若满足则完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计，若不满足则返回所述步骤S1。 2.根据权利要求1所述的设计方法，其中，所述步骤S1中，包括以下子步骤： S101，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，给定输入参数； S102，确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式，拟定基本变形未知量； S103，给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式。 3.根据权利要求2所述的设计方法，其中，所述步骤S101包括：构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，该简化分析模型包括：圆环形地连墙、圆柱形重力式锚碇、锚体、锚点，并确定水平荷载合力H、竖向荷载合力N、重力式锚碇基底以上土层I、重力式锚碇基底以下风化岩层II、地连墙墙底以下风化岩层III。 4.根据权利要求3所述的设计方法，其中，所述步骤S101还包括：给定简化分析模型的输入参数，包括：地连墙外径D、地连墙壁厚d、重力式锚碇基底以下风化岩层II的厚度h1、竖向抗力系数C1、基底摩擦系数μ1取、水平抗力系数C2、重力式锚碇基底以上土层I的厚度h2、水平抗力系数C0、水平荷载合力距锚碇顶面的垂直距离h3、锚点距离重力式锚碇顶面的垂直距离h4，地连墙墙底以下风化岩层III的竖向抗力系数C3、墙底摩擦系数μ2、锚碇基础等效宽度BM，等效长度LM；水平荷载合力H、竖向荷载合力N。 5.根据权利要求4所述的设计方法，其中，所述S102包括：考虑地连墙与重力式锚碇基础共同发生刚体变形，拟定三个基本变形未知量：以墙底圆环形心O为中心的转角w、水平平动位移Δ、竖向平均沉降U。 6.根据权利要求5所述的设计方法，其中所述步骤S103中给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式包括：土层I中任意深度z处的墙侧土压力Pzx1： Pzx1(z)＝C0·(h1+h2-z)·tan w+C0·U，风化岩层II中的墙侧土压力Pzx2： Pzx2(z)＝C2·(h1+h2-z)·tan w+C2·U，基底应力的计算公式包括：最大竖向应力PBmax： pBmax＝C1·(Δ+tan w·0.5·(BM-2·d))，最小竖向应力PBmin： pBmin＝C1·(Δ-tan w·0.5·(BM-2·d))，基底水平应力QBave： QBave＝C1·Δ·μ1 墙底应力的计算公式包括：最大竖向应力PDmax： pDmax＝C3·(Δ+tan w·0.5·(BM-d))，最小竖向应力PDmin： pDmin＝C3·(Δ-tan w·0.5·(BM-d))；墙底水平应力QDave： QDave＝C3·Δ·μ2。 7.根据权利要求5所述的设计方法，所述步骤S2中，包括以下子步骤：建立竖向力平衡方程： N＝C1·Δ·(LM-2·d)·BM+C3·Δ·2·d·BM 建立水平力平衡方程：建立弯矩平衡方程：设置中间计算参数Ki，i＝0～9，简化平衡方程的求解过程，其中所述中间计算参数Ki为： K0＝C1·(LM-2d)·BM·Δ·μ1+C3·2d·BM·Δ·μ2 K2＝C0·h2·BM+C2·h1·BM K6＝C1·BM·(LM-2d)3/12 K7＝C3·BM·d·(LM-d)2/2 K9＝C1·BM·Δ·(LM-2d)·h1·μ1 通过设置上述中间参数得到简化的水平力平衡方程和弯矩平衡方程为： H＝K1·tanw+K2·U+K0； H·(h1+h2+h3)＝(K3+K5+K6+K7)·tanw+(K4+K8)·U+K9。 8.根据权利要求7所述的设计方法，所述步骤S3中，通过所述步骤S2中得到的竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程，推导获得三个基本变形未知量的计算公式： Δ＝N/(C1·(LM-2d)·BM+C3·2d·BM) 9.根据权利要求8所述的设计方法，所述步骤S4包括：利用步骤S103中墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式求得地连墙侧向土压力、基底与墙底的竖向应力和水平应力；获取竖向、水平向荷载分担比，其中，竖向荷载由重力式锚碇基底与地连墙墙底风化岩承担，其中：重力式锚碇基底承担的竖向总荷载N1： N1＝C1·Δ·(LM-2d)·BM 地连墙墙底承担的竖向总荷载N2： N2＝C3·Δ·2d·BM 重力式锚碇基底的竖向荷载分担比Rv1： Rv1＝N1/(N1+N2) 地连墙墙底的竖向荷载分担比Rv2： Rv2＝N2/(N1+N2) 水平向荷载包括重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1、重力式锚碇基底以下风化岩层II9的侧向土压力合力Q2、重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3、地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4，其中：重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1：重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力Q2：重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3： Q3＝C1·Δ·(LM-2d)·BM·μ1 地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4： Q4＝C3·Δ·2d·BM·μ2 重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh1： Rh1＝Q1/(Q1+Q2+Q3+Q4) 重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh2： Rh2＝Q2/(Q1+Q2+Q3+Q4) 重力式锚碇基底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh3： Rh3＝Q3/(Q1+Q2+Q3+Q4) 地连墙墙底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh4： Rh4＝Q4/(Q1+Q2+Q3+Q4)。 10.根据权利要求9所述的设计方法，所述步骤S5包括：求得锚点处的水平变形S0，其中， S0＝U+(h1+h2+h4)·tan w，设定水平位移容许值[S0]取值，若锚点处的水平变形S0满足S0＜[S0]，完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计；若锚点处的水平变形S0不满足水平位移容许值[S0]，则调整步骤S1中的输入参数，循环上述过程。
所属类别：	发明专利