一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，基于节状地下连续墙基础自身的构造特性，并根据基础的荷载传递规律，提出了节状地下连续墙的力学简化计算模型，同时给出了基础外摩阻力与节部阻力的具体计算公式与方法，最终基于荷载传递法，采用迭代计算的方式可计算各级荷载下基础的抗拔位移量，本发明专利技术解决了现有技术中缺乏节状地下连续墙存在的抗拔位移计算的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法
本专利技术涉及岩土工程
，具体涉及一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法。
技术介绍
节状地下连续墙基础主要由墙体、中部节与端部节组成，该基础通过节部加大墙体与土体之间的摩擦力，使土体之间的结构更加稳定，从而能够充分发挥墙间土的承载力。作为一种新型抗拔基础，节状墙地下连续墙基础地基适用范围广，施工场地因地制宜，噪音低，振动小，对周围环境影响小，可用于场地狭窄、临近由建筑物的场地条件。同时，地下连续墙基础整体刚度大，承载力高，抗震能力强，刚度较大的地下连续墙配筋少，比桩省钢材。节状地下连续墙抗拔基础具有优良的工程特性，已在日本高耸建筑结构基础工程中取得了初步应用，并已逐步推广到其他抗拔、抗浮工程领域。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法解决了现有技术中缺乏节状地下连续墙存在的抗拔位移计算的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，包括以下步骤：S1、以各天然土层的分界面为墙体单元的分界面为划分标准，将节状地下连续墙体根据划分精度划分为多个节状墙单元，将中部节与端部节墙段单独划分为中部节单元和端部节单元；S2、根据平衡条件，设定端部节单元底部产生的向上位移Sbd和中部节单元顶部产生的向上位移Stz，构建端部节单元闭合墙的轴向力模型、中部节单元闭合墙的轴向力模型和非节点单元闭合墙的轴力模型；S3、根据端部节单元位移协调关系，设定端部节单元顶部产生的向上位移Std，计算第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd，并基于荷载传递规律和平衡条件和端部节单元闭合墙的轴向力模型，计算第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力P′td；S4、判断第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd与第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力P′td是否满足相对误差界限范围，若是，则得到端部节单元顶部产生的向上位移Std和第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd，并跳转至步骤S5，若否，则跳转至步骤S3，并将端部节单元顶部产生的向上位移Std的值进行重新设定；S5、设定第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Si，根据端部节单元顶部产生的向上位移Std、第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd和力的相互作用及位移协调关系，并基于非节点单元闭合墙的轴力模型计算第二端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′i；S6、判断第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si与第二端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′i是否满足相对误差界限范围，若是，则得到第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si，并跳转至步骤S7，若否，则重新设定第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si，并跳转至步骤S5；S7、根据力的相互作用位移协调关系，计算第一中部节单元顶部的向上轴向力Ptz，并基于荷载传递规律和平衡条件和中部节单元闭合墙的轴向力模型，计算第二中部节单元顶部的向上轴向力P′tz；S8、判断两次计算所得中部节单元顶部向上轴向力Ptz和P′tz是否满足相对误差界限范围，若是，则得到中部节单元顶部产生的向上位移Stz，并跳转至步骤S9，若否，则跳转至步骤S7，并重新设定中部节单元顶部产生的向上位移Stz；S9、设定第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Sj，根据端部节单元顶部产生的向上位移Std、第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd和力的相互作用及位移协调关系，并基于非节点单元闭合墙的轴力模型计算第二中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′j；S10、根据第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj和中部节单元顶部产生的向上位移Stz，计算节状墙顶部第1个单元的荷载值P′，判断节状墙顶部第1个单元的荷载值P′与实际的荷载值P是否满足相对误差界限范围，若是，得到端部节单元底部产生的向上位移Sbd和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj，并跳转至步骤S11，若否，则跳转至步骤S2，并重新设定端部节单元底部产生的向上位移Sbd、端部节单元顶部产生的向上位移Std、中部节单元顶部产生的向上位移Stz和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Sj；S11、根据步骤S10至S1的方法，计算在每一级荷载下连续墙基础抗拔位移的端部节单元底部产生的向上位移Sbd、端部节单元顶部产生的向上位移Std、中部节单元顶部产生的向上位移Stz、第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj。进一步地，步骤S2中端部节单元闭合墙的轴向力模型为其中，Ptd为第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力，Pbd为端部节单元闭合墙底部的向下轴向力，τsd为第一端部节墙侧摩阻力，τ′sd为第一端部节侧摩阻力，Ad1为摩阻力τsd的有效计算面积，Ad2为摩阻力τ′sd的有效计算面积，A1为节部上方土柱的水平投影面积，θ1为节部与上方墙体的夹角，δ为墙-土界面的摩擦角，为土体有效内摩擦角，qbd为端部节单元的节部阻力，Kb为刚度系数，Sbd为端部节单元底部产生的向上位移，qbu为极限节部阻力值，Su为发挥极限节部阻力值qbu时所需的相对位移。进一步地，步骤S2中中部节单元闭合墙的轴向力模型为：其中，Ptz为第一中部节单元顶部的向上轴向力，P′tz为第二中部节单元顶部的向上轴向力，τsz为第一中部节墙侧摩阻力，τ′sz为第一中部节侧摩阻力，Az1为摩阻力τsz的有效计算面积，Az2为摩阻力τ′sz的有效计算面积，A1为节部上方土柱的水平投影面积，θ1为节部与上方墙体的夹角，δ为墙-土界面的摩擦角，为土体有效内摩擦角，qbz为中部节单元的节部阻力，Kb为刚度系数，Stz为中部节单元顶部产生的向上位移，qbu为极限节部阻力值，Su为发挥极限节部阻力值qbu时所需的相对位移。进一步地，步骤S3中计算第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd的公式为：所述步骤S3中计算第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力P′td的公式为：其中，Ptd为第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力，Ep为节状地下连续墙弹性模量，Ap为节状地下连续墙非节部段截面面积，Std为端部节单元顶部产生的向上位移，Sbd为端部节单元底部产生的向上位移，hd为端部节单元的厚度，τsd1为第二端部节墙侧摩阻力，Ks为侧摩阻力刚度，Rf为侧摩阻力破坏率，qbd为端部节单元的节部阻力，Kb为刚度系数，qbu为极限节部阻力值，Su为发挥极限节部阻力值qbu时所需的相对位移，p′td为第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力，Pbd为端部节单元顶部与底部闭合墙的向下轴向力，τu为极限侧摩阻力值，Ad1为摩阻力τsd1的有效计算面积，Ad2为摩阻力τ′sd1的有效计算面积，τ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、以各天然土层的分界面为墙体单元的分界面为划分标准，将节状地下连续墙体根据划分精度划分为多个节状墙单元，将中部节与端部节墙段单独划分为中部节单元和端部节单元；/nS2、根据平衡条件，设定端部节单元底部产生的向上位移S

【技术特征摘要】
1.一种节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以各天然土层的分界面为墙体单元的分界面为划分标准，将节状地下连续墙体根据划分精度划分为多个节状墙单元，将中部节与端部节墙段单独划分为中部节单元和端部节单元；
S2、根据平衡条件，设定端部节单元底部产生的向上位移Sbd和中部节单元顶部产生的向上位移Stz，构建端部节单元闭合墙的轴向力模型、中部节单元闭合墙的轴向力模型和非节点单元闭合墙的轴力模型；
S3、根据端部节单元位移协调关系，设定端部节单元顶部产生的向上位移Std，计算第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd，并基于荷载传递规律和平衡条件和端部节单元闭合墙的轴向力模型，计算第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力P′td；
S4、判断第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd与第二端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力P′td是否满足相对误差界限范围，若是，则得到端部节单元顶部产生的向上位移Std和第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd，并跳转至步骤S5，若否，则跳转至步骤S3，并将端部节单元顶部产生的向上位移Std的值进行重新设定；
S5、设定第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Si，根据端部节单元顶部产生的向上位移Std、第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd和力的相互作用及位移协调关系，并基于非节点单元闭合墙的轴力模型计算第二端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′i；
S6、判断第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si与第二端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′i是否满足相对误差界限范围，若是，则得到第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si，并跳转至步骤S7，若否，则重新设定第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si，并跳转至步骤S5；
S7、根据力的相互作用位移协调关系，计算第一中部节单元顶部的向上轴向力Ptz，并基于荷载传递规律和平衡条件和中部节单元闭合墙的轴向力模型，计算第二中部节单元顶部的向上轴向力P′tz；
S8、判断两次计算所得中部节单元顶部向上轴向力Ptz和P′tz是否满足相对误差界限范围，若是，则得到中部节单元顶部产生的向上位移Stz，并跳转至步骤S9，若否，则跳转至步骤S7，并重新设定中部节单元顶部产生的向上位移Stz；
S9、设定第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Sj，根据端部节单元顶部产生的向上位移Std、第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力Ptd和力的相互作用及位移协调关系，并基于非节点单元闭合墙的轴力模型计算第二中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量S′j；
S10、根据第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj和中部节单元顶部产生的向上位移Stz，计算节状墙顶部第1个单元的荷载值P′，判断节状墙顶部第1个单元的荷载值P′与实际的荷载值P是否满足相对误差界限范围，若是，得到端部节单元底部产生的向上位移Sbd和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj，并跳转至步骤S11，若否，则跳转至步骤S2，并重新设定端部节单元底部产生的向上位移Sbd、端部节单元顶部产生的向上位移Std、中部节单元顶部产生的向上位移Stz和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量为Sj；
S11、根据步骤S10至S1的方法，计算在每一级荷载下连续墙基础抗拔位移的端部节单元底部产生的向上位移Sbd、端部节单元顶部产生的向上位移Std、中部节单元顶部产生的向上位移Stz、第一端部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Si和第一中部节单元上部的紧邻节状墙单元的中部位移量Sj。


2.根据权利要求1所述的节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中端部节单元闭合墙的轴向力模型为






其中，Ptd为第一端部节单元闭合墙顶部的向上轴向力，Pbd为端部节单元闭合墙底部的向下轴向力，τsd为第一端部节墙侧摩阻力，τ′sd为第一端部节侧摩阻力，Ad1为摩阻力τsd的有效计算面积，Ad2为摩阻力τ′sd的有效计算面积，A1为节部上方土柱的水平投影面积，θ1为节部与上方墙体的夹角，δ为墙-土界面的摩擦角，为土体有效内摩擦角，qbd为端部节单元的节部阻力，Kb为刚度系数，Sbd为端部节单元底部产生的向上位移，qbu为极限节部阻力值，Su为发挥极限节部阻力值qbu时所需的相对位移。


3.根据权利要求1所述的节状地下连续墙基础抗拔位移的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中中部节单元闭合墙的轴向力模型为：






其中，Ptz为第一中部节单元顶部的向上轴向力，P′tz为第二中部节单元顶部的向上轴向力，τsz为第一中部节墙侧摩阻力，τ′sz为第一中部节侧摩阻力，Az1为摩阻力τsz的有效计算面积，Az2为摩阻力τ′sz的有效计算面积，A1为节部上方土柱的水平投...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴九江，王丽娟，王玲娟，程谦恭，文华，连继峰，邓淞尹，张祎，
申请(专利权)人：西南科技大学，浙江土工岩土科技有限公司，四川航天职业技术学院四川航天高级技工学校，
类型：发明
国别省市：四川;51