抗滑桩的钢结构护壁的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于以下步骤：计算每节护壁的计算深度范围内土压力强度，并取其最大值作为对应护壁的钢板单位面积内的均布横向荷载；根据抗滑桩的尺寸确定钢板的长边和短边长度；根据每节护壁的钢板的单位面积内的均布横向荷载及其最大扰度限制计算每节护壁的钢板的厚度；对相邻钢板之间的焊缝进行强度验算。本发明专利技术提供一种地基土横向抗力系数的比例系数的设计方法，可适用于不同的土质条件和开挖深度，可以节省约87.5％的工期。

Design method of steel structure retaining wall of anti slide pile

【技术实现步骤摘要】
抗滑桩的钢结构护壁的设计方法
本专利技术涉及抗滑桩施工
，具体涉及一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法。
技术介绍
抗滑桩作为一种钢筋混凝土支挡结构，由于其可承受土压力大、结构稳定性强、占地面积小，在边坡、滑坡支护中应用广泛。但抗滑桩施工需护壁配合，传统护壁为现浇钢筋混凝土结构，采用逆作法施工，要求开挖一节支护一节(每节一般深度为1m)。护壁需先绑扎钢筋，立模支护，然后浇筑、振捣混凝土。本节护壁模板及支撑需在护壁混凝土强度能够支撑护壁结构不变形后方可拆除，而下节护壁需在本节护壁强度达到设计要求后，方可进行。每节护壁平均耗时约七天，导致抗滑桩施工耗时很长，严重影响工期。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，可适用于不同的土质条件和开挖深度，可以节省约87.5％的工期。本专利技术提供了一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于：抗滑桩的钢结构护壁包括若干节护壁，所述护壁是由四块钢结构首尾固定连接形成的上下开口的壳体结构，若干节护壁由下至上同轴套接于待支护的抗滑桩外侧，所述护壁内壁与抗滑桩的外壁紧密贴合用于支护抗滑桩；所述护壁外壁与抗滑桩周围的土体紧密贴合；相邻的护壁之间固定连接；所述钢结构为钢板；抗滑桩的钢结构护壁的设计方法包括以下步骤：计算每节护壁的计算深度范围内土压力强度，并取其最大值作为对应护壁的钢板单位面积内的均布横向荷载；根据抗滑桩的尺寸确定钢板的长边和短边长度，以及相对的两个钢板之间的间距；根据每节护壁的钢板的单位面积内的均布横向荷载及其最大扰度限制计算每节护壁的钢板的厚度。上述技术方案中，根据公式(1)计算土强度压力：q＝γztg2(45°-φ/2)-2ctg(45°-φ/2)+q1tg2(45°-φ/2)(1)其中q—土压力强度(Kpa)；γ—土的容重(KN/m3)；z—计算深度(m)；φ—土的内摩擦角(°)；c—土的粘聚力(Kpa)；q1—附加荷载(Kpa)；其中，γ、φ、c为土的特性参数，由项目的地勘报告提供；z根据选取的实际计算深度确定；q1视现场实际情况选取。上述技术方案中，采用公式(2)至(5)计算钢板的最大允许挠度值：其中，q0为护壁单位面积内的均布横向荷载(Kpa)；E为所选用的钢板的材料弹性模量(Gpa)，；a,b分别为钢板长边和短边长度(m)；m为任意正数；μ为所选用的钢板的泊松比；D为所选用的钢板的弯曲刚度；h为钢板的高度；wmax为钢板的最大挠度，wmax＜1mm。上述技术方案中，护壁的底部外表面设置有向下延伸的定位钢筋；护壁的顶部设置有定位钢筋槽；相邻的两个护壁之间，位于上侧的护壁的定位钢筋卡设于位于下侧的护壁的定位钢筋槽内。上述技术方案中，护壁包括两个相对设置的第一钢板(护壁的长边)和两个相对设置的第二钢板(护壁的短边)，两个第二钢板设置于两个第一钢板之间，第一钢板的端部均设置于第二钢板的外侧，第一钢板的长度为对应的抗滑桩的长边长度与两个第二钢板厚度和两个20mm焊缝之和。上述技术方案中，最上节的护壁顶端高出平台面不小于20cm。上述技术方案中，两个第一钢板内壁之间相对距离和两个第二钢板内壁之间的相对距离分别为其对应的抗滑桩桩身尺寸与2倍的钢板最大挠度之和。上述技术方案中，第一钢板和第二钢板以及相邻的两节护壁之间通过焊接固定，焊接接缝不低于二级标准，采用T型连接的普通型直角焊缝；在第一钢板和第二钢板连接处外侧预留20mm焊缝位置。上述技术方案中，定位钢筋采用φ30的HPB300钢筋，焊接于第二钢板外侧且与第一钢板之间距离为10cm，定位钢筋槽可采用圆管加工，圆管内径为32mm。上述技术方案中，还包括对第一钢板和第二钢板的焊缝进行强度验算。本专利技术较之传统的混凝土支护结构设计方法，在施工之前即可确定护壁形状和尺寸，无需耗费工时等待支护结构成型，可有效节约抗滑桩的施工时间。同时本专利技术适用于不同的土质条件和开挖深度，根据不同的需求计算生成不同的护壁结构。本专利技术根据相关规范要求，提出了钢结构护壁的挠度控制标准；并根据不同护壁的结构特点，从弹性力学理论和材料力学理论出发给出了相关设计方法，有效保证护壁结构的支护强度。采用本专利技术设计生成的护壁结构可预制，不必等现场开挖完成后再施工，在施工现场直接吊装即可，从而有效节约施工时间。附图说明图1是为本专利技术Ⅰ型钢结构护壁1-1俯视图图2是为图1A处大样图图3是本专利技术钢结构护壁剖面图图4是平板结构示意图图5是两对边简支的矩形薄板示意图图6是护壁挠度图其中，1-护壁，2-抗滑桩，3-定位钢筋，4-定位钢筋槽，11-第一钢结构，12-第二钢结构。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于清楚地了解本专利技术，但它们不对本专利技术构成限定。如图1所示，本专利技术提供了一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于：抗滑桩2钢结构护壁1结构包括若干节护壁1，所述护壁1是由四块钢结构首尾固定连接形成的上下开口的壳体结构，若干节护壁1由下至上同轴套接于待支护的抗滑桩2外侧，所述护壁1内壁与抗滑桩2的外壁紧密贴合用于支护抗滑桩2；所述护壁1外壁与抗滑桩2周围的土体紧密贴合；相邻的护壁1之间固定连接；所述钢结构为钢板；抗滑桩2钢结构护壁1结构的设计方法包括以下步骤：计算每节护壁1的计算深度范围内土压力强度，并取其最大值作为对应护壁1的钢板单位面积内的均布横向荷载；根据抗滑桩2的尺寸确定钢板的长边和短边长度；根据每节护壁1的钢板的单位面积内的均布横向荷载及其最大扰度限制计算每节护壁1的钢板的厚度。上述技术方案中，护壁1的底部外表面设置有向下延伸的定位钢筋3；护壁1的顶部设置有定位钢筋槽4；相邻的两个护壁1之间，位于上侧的护壁1的定位钢筋3卡设于位于下侧的护壁1的定位钢筋槽4内。施工过程中，相邻的护壁1可通过定位钢筋3和定位钢筋槽4的配置实现有效定位，保证安装的稳定和快捷。上述技术方案中，护壁1包括两个相对设置的第一钢结构11和两个相对设置的第二钢结构12，两个第二钢结构12设置于两个第一钢结构11之间，第一钢结构11的端部均设置于第二钢结构12的外侧。如图1所示，本专利技术的护壁1采用Q235钢板材质，整个结构由四片钢板焊接而成，为提高焊接部位承受侧向压力的能力。其中L1、L2为抗滑桩2桩身尺寸+2倍护壁1最大挠度，h为钢板厚度。每节护壁1高度1m，上下节护壁1外侧采用定位钢筋3和定位钢筋槽4连接，定位钢筋3连接好后对钢板进行焊接。钢板连接采用焊接工艺，接缝不低于二级标准，采用T型连接的普通型直角焊缝。在外侧焊接位置预留20mm焊缝位置，如图2所示。定位钢筋3采用φ30的HPB300钢筋，焊接于护壁1短边外侧，边距为10cm，如图3所示。定位钢筋槽4可采用圆管加工，圆管内径为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于：/n抗滑桩的钢结构护壁包括若干节护壁，所述护壁是由四块钢结构首尾固定连接形成的上下开口的壳体结构，若干节护壁由下至上同轴套接于待支护的抗滑桩外侧，所述护壁内壁与抗滑桩的外壁紧密贴合用于支护抗滑桩；所述护壁外壁与抗滑桩周围的土体紧密贴合；相邻的护壁之间固定连接；所述钢结构为钢板；/n抗滑桩的钢结构护壁的设计方法包括以下步骤：/n计算每节护壁的计算深度范围内土压力强度，并取其最大值作为对应护壁的钢板单位面积内的均布横向荷载；根据抗滑桩的尺寸确定护壁的长边和短边长度以及相对的两个钢板之间的间距；根据每节护壁的钢板的单位面积内的均布横向荷载及其最大扰度限制计算每节护壁的钢板的厚度；对相邻钢板之间的焊缝进行强度验算。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于：
抗滑桩的钢结构护壁包括若干节护壁，所述护壁是由四块钢结构首尾固定连接形成的上下开口的壳体结构，若干节护壁由下至上同轴套接于待支护的抗滑桩外侧，所述护壁内壁与抗滑桩的外壁紧密贴合用于支护抗滑桩；所述护壁外壁与抗滑桩周围的土体紧密贴合；相邻的护壁之间固定连接；所述钢结构为钢板；
抗滑桩的钢结构护壁的设计方法包括以下步骤：
计算每节护壁的计算深度范围内土压力强度，并取其最大值作为对应护壁的钢板单位面积内的均布横向荷载；根据抗滑桩的尺寸确定护壁的长边和短边长度以及相对的两个钢板之间的间距；根据每节护壁的钢板的单位面积内的均布横向荷载及其最大扰度限制计算每节护壁的钢板的厚度；对相邻钢板之间的焊缝进行强度验算。


2.根据权利要求1所述的抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于根据公式(1)计算土强度压力：
q＝γztg2(45°-φ/2)-2ctg(45°-φ/2)+q1tg2(45°-φ/2)(1)
其中
q—土压力强度(Kpa)；γ—土的容重(KN/m3)；z—计算深度(m)；φ—土的内摩擦角(°)；c—土的粘聚力(Kpa)；q1—附加荷载(Kpa)；
其中，γ、φ、c为土的特性参数，由项目的地勘报告提供；z根据选取的实际计算深度确定；q1视现场实际情况选取。


3.根据权利要求2所述的抗滑桩的钢结构护壁的设计方法，其特征在于采用公式(2)至(5)计算钢板的厚度：












其中，q0为护壁单位面积内的均布横向荷载(Kpa)；E为所选用的钢板的材料弹性模量(Gpa)，；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小林，高云峰，李永斌，王蔚，陈浩，吴韩，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，中交城乡建设规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42