本发明专利技术公开了一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置，包括：在坡脚处设置抗滑桩，在抗滑桩桩顶和悬臂段中心处背土一侧分别设置撑钢管桩，确定斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力，得出抗滑桩最小嵌固段长度公式。其结构设置实现了对缓倾角顺层岩质边坡的有效支挡，避免了以往使用抗滑桩加锚索支护体系存在的弊端，成本低、支护方便、安装简单、受环境影响小，同时，通过对抗滑桩及斜撑钢管桩进行受力分析，得出抗滑桩嵌固段长度计算公式，方便了施工设计过程，确保了施工设计的准确性和可靠性。其方法和装置特别适合在应急救援和抢险的设计施工过程中使用。救援和抢险的设计施工过程中使用。救援和抢险的设计施工过程中使用。
【技术实现步骤摘要】
抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种支挡设计方法，特别涉及一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置，属于岩土设计领域。
技术介绍
[0002]为满足社会经济的快速发展，各地大力开展基础设施工程建设。在我国西南喀斯特地区，地质条件复杂，滑坡灾害频发，特别是缓倾角顺层岩质边坡，滑坡推力大，影响范围广，破坏后果严重。针对此类边坡，国内普遍采用抗滑桩加锚索支护体系进行维护，但由于潜在滑面存在缓倾斜、埋深大，导致抗滑桩桩径较大，并且需要较大埋深，而锚索使用长度较长，自由段长度过大，一定程度上造成了成本增加和资源浪费，同时，锚索自由段长度过大还会增加施工难度，降低锚索作用的可靠性和耐久性。
[0003]于是，设计一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置，以替代现有抗滑桩加锚索支护体系，快速、高效的完成应急救援和抢险等设计施工，就成为当前喀斯特地区工程建设亟需解决的问题。
技术实现思路
[0004]鉴于上述现有情况，本专利技术旨在提供一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置，通过对支挡结构进行构建，改变抗滑桩受力过程，通过受力分析，形成抗滑桩埋设最小深度计算公式，方便施工设计过程，提高施工安全性和可靠性，进而形成以较小的斜撑钢管桩桩径、较浅的抗滑桩埋深、较低的成本对缓倾角顺层岩质边坡的有效支护。
[0005]具体设计思路包括：针对缓倾角顺层岩质边坡，于坡脚处设置抗滑桩，于抗滑桩桩顶和抗滑桩悬臂段中心处背土一侧布置两道斜撑钢管桩，斜撑钢管桩与抗滑桩采取固定铰支座连接组成整体支挡结构体系，用于抵挡滑体下滑力及控制桩顶水平位移。设计过程中，首先，对斜撑钢管桩进行受力分析，确定其只承受轴向压力，根据压杆稳定临界荷载计算公式，得出斜撑钢管桩能承受的最大轴向压力，并反作用于抗滑桩；接着，对抗滑桩进行受力分析，建立抗滑桩嵌固段基岩约束力为零点处力和力矩平衡方程，得出嵌固段最小深度计算公式，完成抗滑桩嵌固深度计算。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0007]抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，具体步骤包括：
[0008]步骤1、在坡脚处设置抗滑桩，在抗滑桩桩顶背土一侧设置第一斜撑钢管桩，在抗滑桩悬臂段中心处背土一侧设置第二斜撑钢管桩，第一、第二斜撑钢管桩与抗滑桩以及地面之间分别采用固定铰支座方式连接。
[0009]步骤2、对斜撑钢管桩进行受力分析，确定斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力。
[0010]步骤3、对抗滑桩进行受力分析，得出抗滑桩最小嵌固段长度公式，支挡结构及嵌固深度设计完成。
[0011]所述步骤2具体包括：
[0012]根据压杆稳定临界荷载及斜撑钢管桩尺寸，计算斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力，即临界竖向压力值F
cr
：
[0013][0014]其中，C0为已知计算常数，当斜撑钢管桩两端采用固定铰支座约束时，C0＝1；E为斜撑钢管桩弹性模量，d1为斜撑钢管桩外径，d2为斜撑钢管桩内径，s为斜撑钢管桩长度。
[0015]根据式(1)，对第一斜撑钢管桩建立轴向力平衡方程：
[0016][0017]其中，s1为第一斜撑钢管桩长度；将代入上式，整理得：
[0018][0019]其中，l1为抗滑桩悬臂段长度，θ1为第一斜撑钢管桩与水平面的夹角。
[0020]根据式(1)，对第二斜撑钢管桩建立轴向力平衡方程：
[0021][0022]其中，s2为第二斜撑钢管桩长度，将代入上式，整理得：
[0023][0024]其中，l1为抗滑桩悬臂段长度，θ2为第二斜撑钢管桩与水平面的夹角。
[0025]所述步骤3中抗滑桩最小嵌固段长度公式计算过程包括：
[0026]步骤301、根据静力平衡条件，抗滑桩嵌固段基岩约束为零点水平方向合力为零，∑F
h
＝0，建立方程为：
[0027]P
‑
F1cosθ1‑
F2cosθ2‑
σB
p
l2＝0
[0028]其中，P为抗滑桩悬臂段迎土一侧承受的剩余下滑力，由勘察报告中边坡岩体相关物理力学参数计算得出；σ为抗滑桩嵌固段桩后一侧承受的基岩约束力，其值为基岩允许抗压强度标准值[σ]；B
p
为抗滑桩桩后一侧基岩约束力计算宽度；l2为抗滑桩嵌固段基岩达到允许抗压强度标准值[σ]的厚度。
[0029]上式变形为：
[0030][0031]将式(2)、(3)代入可得l2的嵌固深度：
[0032][0033]步骤302、根据静力平衡条件，抗滑桩嵌固段基岩约束为零点弯矩合力为零，∑M
O
＝0，建立方程为：
[0034][0035]其中，l3为抗滑桩嵌固段基岩处于弹性区的厚度。
[0036]将式(2)、(3)代入得：
[0037][0038]整理可得l3的嵌固深度：
[0039][0040]步骤303、抗滑桩嵌固段总长度l4为：
[0041]l4＝l2+l3[0042]抗滑桩嵌固段总长度最小值l
4min
表达式为：
[0043][0044]一种数据处理装置，在坡脚处设置抗滑桩，在抗滑桩桩顶背土一侧设置第一斜撑钢管桩，在抗滑桩悬臂段中心处背土一侧设置第二斜撑钢管桩，第一、第二斜撑钢管桩与抗滑桩以及地面之间分别采用固定铰支座方式连接，构成支挡结构体系，装置具体包括：
[0045]第一单元，对斜撑钢管桩进行受力分析，确定斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力。
[0046]第二单元，对抗滑桩进行受力分析，得出抗滑桩最小嵌固段长度公式，完成支挡结构及嵌固深度计算。
[0047]一种用于数据处理的装置，包括有存储器和一个以上程序，一个以上程序存储于存储器中，且经配置由一个以上处理器执行所述一个以上程序，一个以上程序包含用于进行上述一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡结构嵌固深度设计方法的指令。
[0048]一种可读存储介质，其上存储有指令，当所述指令由装置的一个或多个处理器执行时，使得装置执行上述一种抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡结构嵌固深度设计方法。
[0049]本专利技术所述抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法及装置，通过两道斜撑钢管桩分别对抗滑桩顶部以及悬臂段中部进行支撑，抵挡了滑体下滑力，控制了抗滑桩
桩顶的水平位移，实现了对缓倾角顺层岩质边坡的有效支挡，避免了以往使用抗滑桩加锚索支护体系存在的弊端，斜撑钢管桩尺寸更小，成本低，施工更方便，安装简单，受环境影响小，同时，通过对抗滑桩及斜撑钢管桩进行受力分析，得出抗滑桩嵌固段长度计算公式，方便了施工设计过程，确保了施工设计的准确性和可靠性，设计效率大大提高，也为后续施工质量和使用质量提供了保障。其方法和装置特别适合在应急救援和抢险的设计施工过程中使用。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本专利技术实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、在坡脚处设置抗滑桩，在抗滑桩桩顶背土一侧设置第一斜撑钢管桩，在抗滑桩悬臂段中心处背土一侧设置第二斜撑钢管桩，第一、第二斜撑钢管桩与抗滑桩以及地面之间分别采用固定铰支座方式连接；步骤2、对斜撑钢管桩进行受力分析，确定斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力；步骤3、对抗滑桩进行受力分析，得出抗滑桩最小嵌固段长度公式，支挡结构及嵌固深度设计完成。2.根据权利要求1所述的抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，其特征在于，所述步骤2包括：根据压杆稳定临界荷载及斜撑钢管桩尺寸，计算斜撑钢管桩所能承受的最大轴向压力，即临界竖向压力值F
cr
：其中，C0为已知计算常数，当斜撑钢管桩两端采用固定铰支座约束时，C0＝1；E为斜撑钢管桩弹性模量，d1为斜撑钢管桩外径，d2为斜撑钢管桩内径，s为斜撑钢管桩长度。3.根据权利要求2所述的抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，其特征在于，所述步骤2还包括：根据式(1)，对第一斜撑钢管桩建立轴向力平衡方程：其中，s1为第一斜撑钢管桩长度；将代入上式，整理得：其中，l1为抗滑桩悬臂段长度，θ1为第一斜撑钢管桩与水平面的夹角。4.根据权利要求2所述的抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，其特征在于，所述步骤2还包括：根据式(1)，对第二斜撑钢管桩建立轴向力平衡方程：其中，s2为第二斜撑钢管桩长度，将代入上式，整理得：其中，l1为抗滑桩悬臂段长度，θ2为第二斜撑钢管桩与水平面的夹角。5.根据权利要求1所述的抗滑桩与斜撑钢管桩铰接支挡嵌固深度设计方法，其特征在于，所述步骤3中抗滑桩最小嵌固段长度公式计算过程包括：步骤301、根据静力平衡条件，抗滑桩嵌固段基岩约束为零点水平方向合力为零，∑F
h
＝
0，建立方程为：P
‑
F1cosθ1‑...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈志平，孙秀东，李振庆，付君宜，刘慧，姚亮，余永康，岳辉，
申请(专利权)人：贵阳市投资控股集团建设管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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