岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种岩土组合地层中加锚双排桩支护结构变形计算方法和装置，包括：确定支护结构滑裂面位置；得到滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程；得到滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程；确定岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数；采用基于桩锚协同作用的分段独立坐标法将前后排桩身分段；根据所述各分段的微分方程计算桩身变形。采用本发明专利技术的技术方案，能够更准确地计算岩土组合地层中加锚双排桩支护结构的受力变形，特别是后排桩的受力变形情况。变形情况。变形情况。

【技术实现步骤摘要】
岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法和装置


[0001]本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种考虑前后排桩不同岩土抗力的岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法和装置。

技术介绍

[0002]在深基坑各种支护结构中，加锚双排桩复合支护结构由于其优秀的控制变形能力而被基坑工程广泛采用。支挡结构的受力变形是深基坑安全稳定性分析的重中之重，更是深基坑设计过程中重点关注的地方。目前，对于加锚双排桩支护结构体系内力变形计算方法，为了方便计算，大都将桩间土的压缩模量视为定值来计算土抗力。但在实际工程中，压缩模量，特别是岩土组合地层地质条件下，不能再将前后排桩的岩土抗力模数视为同一取值，而是应当分段分类进行讨论。另一方面，目前的计算方法大多将锚索等效为水平弹簧支座后没有考虑锚索锁定时的短期预应力损失，更没有考虑岩土层中锚索预应力损失率的不同。上述弊端势必造成与实际情况产生较大的偏差，对设计与指导基坑工程造成安全隐患。

技术实现思路

[0003]为了减少上述计算误差，使计算结果更接近实际情况，本专利技术提出了一种考虑前后排桩不同岩土抗力的岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法和装置，能够更准确地计算加锚双排桩支护结构的受力变形，特别是后排桩的受力变形情况。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0005]一种岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法，包括以下步骤：
[0006]确定支护结构滑裂面位置；
[0007]根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程；
[0008]根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程；
[0009]确定岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数。
[0010]采用基于桩锚协同作用的分段独立坐标法将前后排桩桩身分段，根据岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数、滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程和滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程，得到前后排桩桩身各个分段的微分方程；
[0011]根据所述各分段的微分方程计算桩身变形。
[0012]作为优选，设剪切滑裂面从前排桩的基底起，滑裂面与竖直方向夹角为支护结构滑裂面位置方程为：
[0013][0014]其中，L0表示滑裂面延伸至地面时距前排桩桩顶的距离，α表示土压力分配系数，表示土体内摩擦角，L0表示滑裂面延伸至地面时距前排桩桩顶的距离，L表示前后排桩间距。
[0015]作为优选，滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程为：
[0016]前排桩：
[0017]后排桩：
[0018]其中，q
bi
表示前排桩剪切滑裂面以上桩后整体土压力分布，q
ai
表示后排桩剪切滑裂面以上桩后整体土压力分布；EI表示桩体的弯曲刚度，y
bi
表示前排桩第i段桩体位移，y
ai
表示后排桩第i段桩体位移，z
bi
表示前排桩第i段桩体长度，z
ai
表示后排桩第i段桩体长度。
[0019]作为优选，滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程为：
[0020]前排桩：
[0021]后排桩：
[0022]其中，P
b
表示前排桩滑裂面以下支护结构所受整体土压力，P
a
表示后排桩滑裂面以下支护结构所受整体土压力，p
b
(y,z)与p
a
(y,z)分别表示岩土地层中前后排桩不同地基反力函数。
[0023]作为优选，岩土组合地层中前后排桩抗力函数与取值分别为：
[0024]前排桩：
[0025]后排桩：
[0026]其中，z≤h
s
代表土层，z＞h
s
时代表岩层，E
s
为桩间土压缩模量，m
r
表示岩层中的土水平抗力系数，m
s
表示岩层中的土水平抗力系数；z
a
表示后排桩桩长，z
b
表示前排桩桩长；b0表示桩的计算宽度；y
b
表示前排桩桩身位移，y
a
表示后排桩桩身位移；s
y
表示双排桩排距，d表示桩直径；h
s
表示土的深度，n为幂级数函数的指数。
[0027]作为优选，按照所述分段独立坐标法，若加锚双排桩有x道锚索时，滑裂面以上前后排桩桩体可被分为x+2段桩单元体，根据滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程分别列出x+2个分段挠度微分方程组。
[0028]作为优选，当滑裂面以下存在岩层与土层时，将前后排桩桩身分为4段，根据滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程，
[0029]列出土中桩体的挠度方程为：
[0030]前排桩：
[0031]后排桩：
[0032]岩层中桩体挠度微分方程为：
[0033]前排桩：
[0034]后排桩：
[0035]其中，P
bs
表示前排桩滑裂面以下土层中桩侧整体荷载大小，P
as
表示后排桩滑裂面以下土层中桩侧整体荷载大小，P
br
表示前排桩滑裂面以下岩层中桩侧整体荷载大小，P
ar
示后排桩滑裂面以下岩层中桩侧整体荷载大小，E
s
为桩间土压缩模量，y
bs
表示滑裂面以下土层中前排桩桩身水平位移，y
as
表示滑裂面以下土层中后排桩桩身水平位移；y
br
表示滑裂面以下岩层中前排桩桩身水平位移，y
ar
表示滑裂面以下岩层中后排桩桩身水平位移；z
br
表示滑裂面以下岩层中前排桩长，z
ar
表示滑裂面以下岩层中后排桩长；z
bs
表示滑裂面以下土层中前排桩长，z
as
表示滑裂面以下土层中后排桩长。
[0036]作为优选，计算桩体挠度方法为：根据分段情况，前排桩可分为x+3段，x为锚索施作数，后排桩可分为3段，共得到x+6个微分方程的微分方程组，排桩桩顶得四个边界条件，各分段点得到4(x+4)个边界条件，排桩桩底得到四个边界条件，根据边界条件共记得到4(x+6)个参数方程；通过求解所述参数方程，即可求出桩身任意一点出的弯矩、剪力、转角、位移数值。
[0037]本专利技术还提供一种岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算装置，包括：
[0038]第一确定模块，用于确定支护结构滑裂面位置；
[0039]第一处理模块，用于根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程；
[0040]第二处理模块，根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程；
[0041]第二确定模块，用于确定岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数；
[0042]分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩土组合地层中加锚双排桩支护结构变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：确定支护结构滑裂面位置；根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程；根据支护结构滑裂面位置，得到滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程；确定岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数；采用基于桩锚协同作用的分段独立坐标法将前后排桩桩身分段，根据岩土组合地层中前后排桩不同土抗力分布函数、滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程和滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程，得到前后排桩桩身各个分段的微分方程；根据所述各分段的微分方程计算桩身变形。2.根据权利要求1所述的岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法，其特征在于：设剪切滑裂面从前排桩的基底起，滑裂面与竖直方向夹角为支护结构滑裂面位置方程为：其中，L0表示滑裂面延伸至地面时距前排桩桩顶的距离，α表示土压力分配系数，表示土体内摩擦角，L0表示滑裂面延伸至地面时距前排桩桩顶的距离，L表示前后排桩间距。3.根据权利要求1所述的岩土组合地层加锚双排桩支护结构变形的计算方法，其特征在于：滑裂面以上前后排桩桩身挠曲微分方程为：前排桩：后排桩：其中，q
bi
表示前排桩剪切滑裂面以上桩后整体土压力分布，q
ai
表示后排桩剪切滑裂面以上桩后整体土压力分布；EI表示桩体的弯曲刚度，y
bi
表示前排桩第i段桩体位移，y
ai
表示后排桩第i段桩体位移，z
bi
表示前排桩第i段桩体长度，z
ai
表示后排桩第i段桩体长度。4.根据权利要求1所述的深基坑加锚双排桩支护结构变形的计算方法，其特征在于：滑裂面以下前后排桩桩身挠曲微分方程为：前排桩：后排桩：其中，P
b
表示前排桩滑裂面以下支护结构所受整体土压力，P
a
表示后排桩滑裂面以下支护结构所受整体土压力，p
b
(y,z)与p
a
(y,z)分别表示岩土地层中前后排桩不同地基反力函数。5.根据权利要求1所述的深基坑加锚双排桩支护结构变形的计算方法，其特征在于：岩土组合地层中前后排桩抗力函数与取值分别为：
前排桩：后排桩：其中，z≤h
s
代表土层，z＞h
s
时代表岩层，E
s
为桩间土压缩模量，m
r
表示岩层中的土水平抗力系数，m
s
表示岩层中的土水平抗力系数；z
a
表示后排桩桩长，z
b
表示前排桩桩长；b0表示桩的计算宽度；y
b
表示前排桩桩身位移，y
a
表示后排桩桩身位移；s
y
表示双排桩排距，d表示桩直径；h
s
表示土的深度，n为幂级数函数的指数。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，续辰，王彦龙，杨玉坤，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：