承台式抗滑桩结构承载性能计算方法、设备以及存储介质技术

本发明专利技术公开了承台式抗滑桩结构承载性能计算方法、设备以及存储介质，解决了现有技术中设计方法较为复杂且计算结果不够准确的问题。计算方法包括以下步骤：获取承台式抗滑桩结构中受荷桩、承台和基础桩的尺寸参数和邻近土质参数；将所述尺寸参数和邻近土质参数输入至承载性能计算模型中，获取所述承载性能计算模型输出的承载性能数据；所述的承载性能数据至少包括：基于受荷桩的土压力分析模型求解得到的：后侧土体对受荷桩的推力、承台反力合力、承台反力合力的偏心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力；以及基于承台的非对称受力分析模型求解得到的：承台正截面弯矩、受荷桩对承台的下冲切破坏和后排基础桩对承台的上冲切破坏。切破坏。切破坏。

【技术实现步骤摘要】
承台式抗滑桩结构承载性能计算方法、设备以及存储介质


[0001]本专利技术涉及承台式抗滑桩结构的
，具体而言，涉及承台式抗滑桩结构承载性能计算方法、设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，高速铁路(含动车组运行线路)工程建设在我国西部山区也逐步展开，由于高速铁路对路堤变形控制的基本技术要求，高填方路堤结构需要更加严格地控制沉降变形以满足高速列车(含动车组)对线路平顺性的要求。因此，对支挡结构进行合理改进，以满足高填方路堤结构的变形需求极为紧迫。在这个过程中，对山区高速铁路的高填方路基工程愈加产生一系列新的设计技术问题。其中，土质地层上高填方路堤的抗滑桩设计便是较为突出的问题之一，具体主要体现在以下几个方面：(1)对悬臂式抗滑桩有严格的变形控制要求，桩顶水平位移不超过悬臂段桩长的1％，且不超过100mm，高速铁路路肩不超过60mm。传统桩板墙结构通过调整桩结构尺寸以满足不同填高条件下变形需求，但过大的结构尺寸会大幅提高现场施工难度及工程成本；(2)桩体一般为等截面结构，且在施工时一次性整体浇筑成型，而在土质地基条件下悬臂段的挠曲变形往往并非导致桩顶水平位移的主要因素，悬臂段刚度可不与嵌固段相一致，而现有的等截面抗滑桩结构没有考虑对桩体截面尺寸的分段优化；(3)悬臂式抗滑桩板墙支挡高度有限，受限于土质地基条件下桩顶可能出现的较大侧向位移以及桩身裂缝问题，路肩桩板墙悬臂段长度一般不宜超过12m。
[0003]承台式抗滑桩结构是在上部受荷桩与下部基础桩之间设置有刚度较大承台的组合式抗滑桩结构，由于承台连接作用，锚固段可实现圆形机械化钻孔灌注桩施工，极大提升施工效率避免人工挖孔桩引起的安全风险问题，是一种有效的以变形控制为目的的新型桩结构，可用于解决上述土质地层上高填方路堤抗滑工程中的典型问题。但是，目前的承台式抗滑桩结构的设计方法较为复杂且计算结果不够准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供承台式抗滑桩结构承载性能计算方法、设备以及存储介质，以解决现有技术中设计方法较为复杂且计算结果不够准确的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，技术方案如下：
[0006]承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，包括以下步骤：
[0007]获取承台式抗滑桩结构中受荷桩、承台和基础桩的尺寸参数和邻近土质参数；
[0008]将所述尺寸参数和邻近土质参数输入至承载性能计算模型中，获取所述承载性能计算模型输出的承载性能数据；
[0009]所述的承载性能数据至少包括：
[0010]基于受荷桩的土压力分析模型求解得到的：后侧土体对受荷桩的推力、承台反力合力、承台反力合力的偏心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力；以及
[0011]基于承台的非对称受力分析模型求解得到的：承台正截面弯矩、受荷桩对承台的下冲切破坏和后排基础桩对承台的上冲切破坏。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，还提供了承台式抗滑桩结构承载性能计算设备，技术方案如下：
[0013]承台式抗滑桩结构承载性能计算设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法。
[0014]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，还提供了计算机可读存储介质，技术方案如下：
[0015]计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述第一方面所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法。
[0016]在具体应用时，设计人员初步设计并确定承台式抗滑桩结构的尺寸，将承台式抗滑桩结构的具体尺寸、土质参数输入到本专利技术的承载性能计算模型中，然后计算承台式抗滑桩结构的承载性能数据，据此判断是否满足抗滑桩相关技术规范的规定。可见，本专利技术的计算方法简单，计算参数获取方便，在实际工程中可用于设计人员对结构承载性能进行验算。
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术的基于滑动土楔体的土压力分析模型的示意图。
[0020]图2为本专利技术的基于局部稳定土楔体的土压力分析模型的示意图。
[0021]图3为本专利技术的偏心荷载时承台对其上部的局部稳定土楔体的反力分布的示意图。
[0022]图4为本专利技术的低承台群桩基础平面分析模型的示意图。
[0023]图5为本专利技术的承台的非对称受力分析模型的示意图。
[0024]图6为本专利技术的承台式抗滑桩结构的受荷桩向下冲切破坏的示意图。
[0025]图7为本专利技术的承台式抗滑桩结构的后排基础桩向上冲切破坏的示意图。
[0026]图8为本专利技术实例1的承台式抗滑桩结构的示意图。
[0027]图9为本专利技术实例1的受荷桩及基础桩的桩身弯矩的计算结果图。
[0028]图10为本专利技术实例2的承台式抗滑桩结构的示意图。
[0029]图11为本专利技术实例2的受荷桩及基础桩的桩身弯矩的计算结果图。
[0030]其中，100
‑
受荷桩，200
‑
承台，300
‑
基础桩，400
‑
后排基础桩，500
‑
局部稳定土楔体，600
‑
滑动土楔体，700
‑
第二滑裂面，800
‑
前排基础桩。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。在结合附图对本专利技术进行说明前，需要特别指出的是：
[0032]本专利技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
[0033]此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0034]关于本专利技术中术语和单位。本专利技术的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0035]本专利技术的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法的实施例为包括以下步骤：
[0036]获取承台式抗滑桩结构中受荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，包括以下步骤：获取承台式抗滑桩结构中受荷桩、承台和基础桩的尺寸参数和邻近土质参数；将所述尺寸参数和邻近土质参数输入至承载性能计算模型中，获取所述承载性能计算模型输出的承载性能数据；所述的承载性能数据至少包括：基于受荷桩的土压力分析模型求解得到的：后侧土体对受荷桩的推力、承台反力合力、承台反力合力的偏心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力；以及基于承台的非对称受力分析模型求解得到的：承台正截面弯矩、受荷桩对承台的下冲切破坏和后排基础桩对承台的上冲切破坏。2.如权利要求1所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，其特征在于：所述的基于受荷桩的土压力分析模型求解后侧土体对受荷桩推力、承台反力合力、承台反力合力的偏心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力的计算模型包括：心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力的计算模型包括：心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力的计算模型包括：心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力的计算模型包括：心距、承台反力应力以及受荷桩底端轴向压力的计算模型包括：N
s
＝G
a
+H
s
sinδ；其中，H
s
为后侧土体对受荷桩推力；E
a
为库仑主动土压力；ρ为假想坦墙背与竖直面夹角；为填土内摩擦角；μ为承台与其上部的局部稳定土楔体之间的摩擦角；γ1V2为局部稳定土楔体的自重；k
h
γ1V2为作用于承台上部的局部稳定土楔体质心处的水平地震力；k
v
γ1V2为作用于承台上部的局部稳定土楔体质心处的竖向地震力；k
h
为水平地震影响系数；k
v
为竖向地震影响系数；δ为承台上部的局部稳定土楔体与受荷桩之间的摩擦角；F
s
为承台反力合力；e为承台对其上部土体反力合力的偏心距；b
s
为承台上部的局部稳定土楔体覆盖面长度；h1为受荷桩高度；a2为平行于填土走向方向的承台宽度；D为平行于填土走向方向的相邻两个受荷桩的桩间距；p
max
和p
min
分别为承台对其上部的局部稳定土楔体的竖向反力的最大、最小压应力；K为承台反压应力作用范围的长度；N
s
为受荷桩的底端轴向压力；G
a
为受荷桩的自重。3.如权利要求2所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，其特征在于：所述的承载
性能数据还包括基于受荷桩的土压力分析模型求解得到的库仑主动土压力，其计算模型包括：括：其中，F为作用于滑动土楔体上表面荷载的合力；γ1V2为滑动土楔体的自重；k
h
γ1V1为作用在滑动土楔体质心处的水平地震力；k
v
γ1V1为作用在滑动土楔体质心处的竖向地震力；k
h
为水平地震影响系数；k
v
为竖向地震影响系数；α为滑裂角；为填土内摩擦角；c为填土黏聚力；l
BC
为通过墙踵的滑裂面与填土顶面的交点至墙踵的距离；l为通过墙踵的滑裂面与填土顶面的交点至填土顶面外缘点的距离，l＝b
s
+(h0+h1)cosα，h0为受荷桩桩顶距路肩高度，h1为受荷桩高度；l0为分布荷载距坡顶的净距离；l1为填土顶面表面荷载分布宽度的水平投影长；q为作用于滑动土楔体上的外荷载。4.如权利要求1所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，其特征在于：承台正截面弯矩计算模型包括：当时，表达式为：当时，表达式为：当时，表达式为：当时，表达式为：
当时，表达式为：其中，M(x)为承台正截面弯矩；q
d
为承台自重线分布力；x为计算截面距承台中心的水平距离；b
s
为承台上部的局部稳定土楔体覆盖面长度；q
max
、q
min
为与承台两端对其上部的局部稳定土楔体的竖向反压应力p
max
和p
min
相对应的线分布力，分别等于p
max
和p
min
乘以受荷桩间距D；d
i
为第i根基础桩至承台中心的水平距离；b1为受荷桩横截面长度；b2为承台长度；d
i
为第i根基础桩至承台中心的水平距离；e为承台对其上部土体反力合力的偏心距；N
i
为第i根基础桩对承台的轴向作用力；M
i0
为第i根基础桩传递给承台的弯矩；e为承台对其上部土体反力合力的偏心距；N
s
为受荷桩的底端轴向压力；M
s
为受荷桩传递给承台的弯矩，其大小等于受荷桩底端弯矩。5.如权利要求1所述的承台式抗滑桩结构承载性能计算方法，其特征在于：受荷桩对承台的向下冲切包含：当a1+2h
20
≤a2时，受荷桩对承台的三面冲切；以及当...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖世国，邓明园，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：