锁扣钢管桩围堰结构的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，其包括：根据设计条件，确定锁扣钢管桩围堰初步方案；设定锁扣钢管桩围堰中相邻钢管桩采用P

【技术实现步骤摘要】
锁扣钢管桩围堰结构的设计方法


[0001]本专利技术涉及近海建筑结构设计领域。更具体地说，本专利技术涉及一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法。

技术介绍

[0002]锁扣钢管桩是常用的基坑形式之一，常规的计算方法将“锁扣钢管桩”的“钢管桩”作为主体结构，不考虑钢管桩之间的锁扣连接强度，经常简化为二维模式或不考虑锁扣连接强度的三维计算模式。该方法仅适用于以承受均匀径向力(如静水压力、周边土压力)为主的基坑结构，对承受水平力(如外海波浪力、桥墩基础水平力)的基坑结构，该计算方法显得过于保守，会导致基坑结构的设计不经济。采用考虑锁扣钢管桩之间锁扣连接强度的计算方法是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，该方法在考虑锁扣钢管桩之间锁扣连接强度后，在满足设计要求的前提下，有效减少了锁扣钢管桩围堰结构的材料成本。
[0004]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，其包括：
[0005]根据设计条件，确定锁扣钢管桩围堰初步方案；
[0006]设定锁扣钢管桩围堰中相邻钢管桩采用P
‑
P锁扣连接，锁扣钢管中灌浆；
[0007]根据钢管桩围堰初步方案建立锁扣钢管桩围堰的立体骨架模型，所述立体骨架模型中每一锁扣钢管桩与土体之间视为由地基弹簧连接，钢管桩之间锁扣连接视为由抗力弹簧连接；
[0008]对立体骨架模型加载计算，根据计算结果，调整锁扣钢管桩结构尺寸，直至满足设计要求。
[0009]优选的是，所述立体骨架模型中，地基弹簧包括水平面上的第一地基弹簧、第二地基弹簧以及竖直方向上的第三地基弹簧，抗力弹簧包括水平面上的第一抗力弹簧、第二抗力弹簧以及竖直方向上的第三抗力弹簧；
[0010]其中，第一地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第一地基弹簧所在钢管桩这一点的切线方向，第二地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第二地基弹簧所在钢管桩这一点的法线方向；
[0011]第一抗力弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第一抗力弹簧所在P
‑
P锁扣连接点的切线方向，第二抗力弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第二抗力弹簧所在P
‑
P锁扣连接点的法线方向。
[0012]优选的是，建立锁扣钢管桩围堰的立体骨架模型的过程包括：
[0013]根据工程土体参数分别确定第一地基弹簧、第二地基弹簧以及第三地基弹簧的土
体等效刚度，根据锁扣钢管尺寸和灌浆料强度分别确定第一抗力弹簧、第二抗力弹簧以及第三抗力弹簧的土体等效刚度。
[0014]优选的是，所述锁扣钢管的连接缝偏离锁扣钢管与该锁扣钢管所在钢管桩的中心连线。
[0015]优选的是，所述锁扣钢管的底端呈斜面，该斜面朝向所述锁扣钢管连接的另一锁扣钢管。
[0016]优选的是，所述锁扣钢管的底端靠近锁扣钢管所在钢管桩处设置有月牙形的半封闭板。
[0017]优选的是，所述锁扣钢管的底端斜面与水平面的夹角为60
°
。
[0018]优选的是，根据设计条件，确定锁扣钢管桩围堰初步方案的过程包括：
[0019]根据地质条件、波浪条件和外荷载，计算确定锁扣钢管桩围堰中锁扣钢管桩的初步选材和尺寸。
[0020]本专利技术至少包括以下有益效果：通过考虑钢管桩之间的锁扣连接强度，建立钢管桩围堰结构新的立体骨架模型，计算得到的结果更加贴近实际情况，在满足设计要求的前提下，有效减少了锁扣钢管桩围堰结构的材料成本，避免了钢管桩围堰结构的效能溢出。
[0021]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例所述锁扣钢管桩围堰结构的俯视图；
[0023]图2为本专利技术实施例所述锁扣钢管桩围堰结构的三维视图；
[0024]图3为本专利技术实施例所述P
‑
P锁扣连接的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例所述钢管桩上锁扣钢管底端的侧面结构示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例所述钢管桩上锁扣钢管底端的正面结构示意图；
[0027]图6为本专利技术实施例所述P
‑
P锁扣连接时半封闭板的结构示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例所述第一地基弹簧和第二地基弹簧的模型示意图；
[0029]图8为本专利技术实施例所述第三地基弹簧的模型示意图；
[0030]图9为本专利技术实施例所述第一抗力弹簧和第二抗力弹簧的模型示意图；
[0031]图10为本专利技术实施例所述第三抗力弹簧的模型示意图；
[0032]图11为本专利技术实施例所述立体骨架模型的模型示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0034]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因
此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]本专利技术提供一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，其包括：
[0036]根据设计条件，确定锁扣钢管桩围堰初步方案；
[0037]设定锁扣钢管桩围堰中相邻钢管桩采用P
‑
P锁扣连接，锁扣钢管中灌浆；
[0038]根据钢管桩围堰初步方案建立锁扣钢管桩围堰的立体骨架模型，所述立体骨架模型中每一锁扣钢管桩与土体之间视为由地基弹簧连接，钢管桩之间锁扣连接视为由抗力弹簧连接；
[0039]对立体骨架模型加载计算，根据计算结果，调整锁扣钢管桩结构尺寸，直至满足设计要求。
[0040]上述实施例中，通过考虑钢管桩之间的锁扣连接强度，建立钢管桩围堰结构新的立体骨架模型，计算得到的结果更加贴近实际情况，在满足设计要求的前提下，有效减少了锁扣钢管桩围堰结构的材料成本，避免了钢管桩围堰结构的效能溢出。另外，采取P
‑
P锁扣连接可发挥比其他锁扣连接形式更高的连接强度。
[0041]在另一实施例中，所述立体骨架模型中，地基弹簧包括水平面上的第一地基弹簧、第二地基弹簧以及竖直方向上的第三地基弹簧，抗力弹簧包括水平面上的第一抗力弹簧、第二抗力弹簧以及竖直方向上的第三抗力弹簧；
[0042]其中，第一地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第一地基弹簧所在钢管桩这一点的切线方向，第二地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第二地基弹簧所在钢管桩这一点的法线方向；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，其特征在于，包括：根据设计条件，确定锁扣钢管桩围堰初步方案；设定锁扣钢管桩围堰中相邻钢管桩采用P
‑
P锁扣连接，锁扣钢管中灌浆；根据钢管桩围堰初步方案建立锁扣钢管桩围堰的立体骨架模型，所述立体骨架模型中每一锁扣钢管桩与土体之间视为由地基弹簧连接，钢管桩之间锁扣连接视为由抗力弹簧连接；对立体骨架模型加载计算，根据计算结果，调整锁扣钢管桩结构尺寸，直至满足设计要求。2.如权利要求1所述的锁扣钢管桩围堰结构的设计方法，其特征在于，所述立体骨架模型中，地基弹簧包括水平面上的第一地基弹簧、第二地基弹簧以及竖直方向上的第三地基弹簧，抗力弹簧包括水平面上的第一抗力弹簧、第二抗力弹簧以及竖直方向上的第三抗力弹簧；其中，第一地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第一地基弹簧所在钢管桩这一点的切线方向，第二地基弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第二地基弹簧所在钢管桩这一点的法线方向；第一抗力弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第一抗力弹簧所在P
‑
P锁扣连接点的切线方向，第二抗力弹簧的设置方向沿钢管桩连线上第二抗力弹簧所在P
‑
P锁扣连接点的法...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖仕宝，沈迪州，林岳，林捷，魏建宇，邓涛，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：