雙排樁基?承臺?擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了雙排樁基?承臺?擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法，該組合結(jié)構(gòu)由雙排樁基、承臺、擋墻、鋸齒四個部分構(gòu)成，并包括了擋墻、承臺、樁基的設(shè)計計算方法。本發(fā)明提出的雙排樁?承臺?擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)，較單排樁?承臺?擋墻組合支擋的方式，在用于滑坡體較大時支擋效果更好、更為安全可靠，且經(jīng)濟性更高。并提出了考慮地基抗力與樁?承臺協(xié)調(diào)作用的組合結(jié)構(gòu)承臺的計算方法，較現(xiàn)目前采用的計算方法更加接近結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)，能夠簡便的求得承臺的撓度、轉(zhuǎn)角、剪力和彎矩，為工程設(shè)計計算提供可靠的依據(jù)。
【專利說明】
雙排巧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種組合支擋結(jié)構(gòu)及其設(shè)計計算方法，具體包括由雙排粧基、承臺、擋 墻、抗滑銀齒構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)和該結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙排粧基-承臺-擋墻是一種新型支擋結(jié)構(gòu)，由抗滑粧、承臺、銀齒和擋±墻組成， 粧基和擋墻用于抵抗滑坡(或不穩(wěn)定巖±體)下滑推力作用，承臺位于粧基頂部、擋墻底面 位置，起連接承載作用。組合結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于公路、鐵路、水利工程河岸沖刷嚴重、高睹邊坡 地段等情況，能夠解決河岸防護建筑基礎(chǔ)埋藏較深的困難，從而有效減小邊坡填方邊坡高 度，節(jié)省投資。
[0003] 采用抗滑粧的邊坡加固方法，粧身延伸至滑體頂面，故抗滑粧的埋深較深，粧身尺 寸和彎矩值都較大。而組合結(jié)構(gòu)將部分粧長替換為承臺支承擋±墻的結(jié)構(gòu)型式W承受部分 水平推力，因而能夠有效減小粧身彎矩、尺寸與路堤填方邊坡高度，節(jié)省工程投資，故應(yīng)用 較為廣泛。
[0004] 在山區(qū)、庫岸、河岸地區(qū)的水利、交通等工程建設(shè)中，常常遇到高邊坡、滑坡及高填 方等工程，往往設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)W保護工程安全。常見的支擋結(jié)構(gòu)物類型較多，如抗滑粧、擋 ±墻、粧板墻、錯錠板、錯索、錯桿、鋼筋網(wǎng)等等。運里僅就與本發(fā)明密切相關(guān)的抗滑粧和擋 ±墻技術(shù)W處理滑坡為例進行分析如下：
[0005] 抗滑粧是穿過滑坡體并深入滑床的粧柱，用W支擋滑體的滑動力，起穩(wěn)定邊坡的 作用，是一種抗滑處理的主要措施。在高睹邊坡(含滑坡)加固工程中，當采用傳統(tǒng)的抗滑粧 時，抗滑粧主要承受剪力和彎矩作用，粧身自由段用于承受上部不穩(wěn)定坡體的下滑推力，而 粧身錯固段承受下部穩(wěn)定巖±體提供的抗力W保持受力平衡。當不穩(wěn)定坡體厚度較厚且下 滑推力較大時，由于抗滑粧承受的剪力或彎矩較大，使得粧身橫截面尺寸和粧身長度往往 很大；另外，在考慮降雨、庫水位變化、地震等作用時，抗滑粧的幾何尺寸可能會更大，有時 甚至不得不采用多排抗滑粧支擋。若采用粧-承臺-擋墻組合結(jié)構(gòu)，由于粧的懸臂端長度大 大減小，使得粧所受彎矩顯著減低，因而粧身截面尺寸和長度均明顯減小。因此，對于淺層 W及中厚層滑坡，采用抗滑粧結(jié)構(gòu)能夠取得較好效果。對于厚層、巨厚層滑坡，該結(jié)構(gòu)已不 再適用。
[0006] 擋±墻是指支承填±或山坡±體、防止填±或±體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物。運里僅W 衡重式擋±墻為例分析，衡重式擋±墻是^擋±墻自身重力與利用的±重來維持自身穩(wěn) 定，采用混凝±誘筑而成，一般不配鋼筋或只在局部范圍內(nèi)配W少量的鋼筋，其經(jīng)濟效益明 顯。衡重式擋±墻的優(yōu)點是可建成高度較大，就地取材，施工方便，經(jīng)濟效果好。但是，由于 衡重式擋±墻體積、重量都大，因此對地基承載力要求較高。衡重式擋±墻在墻后±壓力作 用下，必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的強度，設(shè)計時應(yīng)驗算擋±墻在荷載作用下，沿基 底的滑動穩(wěn)定性，繞墻趾轉(zhuǎn)動的傾覆穩(wěn)定性和地基的承載力。衡重式擋±墻用于處理滑坡 時，由于墻體必須穿過滑坡體并深入滑床，因此，其只能用于處理淺層滑坡，且滑床的地基 承載力也必須滿足要求。
[0007] 綜上所述，W處理滑坡為例，抗滑粧在處理淺層和中厚層的滑坡時具有顯著的優(yōu) 越性，而用于處理厚層及巨厚層滑坡的效果并不一定可靠；擋±墻僅能用于處理滑床地基 承載力滿足要求的淺層滑坡。在其它工程如高邊坡、高填方工程中，抗滑粧和擋±墻也均有 各自的局限性。基于擋墻與抗滑粧各自的優(yōu)缺點，提出了一種新型支擋結(jié)構(gòu)，即單排粧基- 承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)。
[0008] 在實際工程中，單排粧組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，但在滑坡力較大、降雨、庫水位變 化、地震等情況下效果不佳，需要增大截面面積導(dǎo)致成本大幅提高，因此可將單排粧基改為 雙排，W增大粧基抗滑能力。
[0009] 但雙排粧組合結(jié)構(gòu)計算理論研究遠遠落后工程應(yīng)用，現(xiàn)階段還鮮有相應(yīng)的工程實 例，因此雙排粧組合支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算還亟待進一步的研究，W掲示各構(gòu)件的受力特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是解決擋墻和抗滑粧等結(jié)構(gòu)的不足問題，提出了雙粧基-承臺-擋墻 組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法。
[0011] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是運樣的，雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法，針對的支擋結(jié)構(gòu)支撐基巖和滑坡體，所述滑坡體覆蓋在基巖上。包括衡 重式擋±墻、抗滑銀齒、承臺和雙排粧基。
[0012] 所述雙排粧基的底部埋入基巖的內(nèi)部，所述雙排粧基的頂部位于滑坡體的內(nèi)部。
[0013] 所述承臺位于雙排粧基頂部中屯、位置。所述承臺與雙排粧基進行剛性連接。所述 承臺位于滑坡體的內(nèi)部。
[0014] 所述防滑銀齒位于承臺的頂部。所述防滑銀齒與承臺進行剛性連接。
[0015] 所述衡重式擋±墻位于防滑銀齒的頂部，所述衡重式擋±墻的底部與防滑銀齒相 契合。所述衡重式擋上墻支撐滑坡體。
[0016] 所述衡重式擋±墻與滑坡體相接觸的一側(cè)為左側(cè)，所述衡重式擋±墻的左側(cè)設(shè)有 一處平臺，所述衡重式擋±墻的右側(cè)高于左側(cè)。所述衡重式擋±墻和滑坡體形成內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。
[0017] 設(shè)計計算方法包括W下步驟：
[0018] 1)衡重式擋±墻的設(shè)計計算，包括:衡重式擋±墻的自重、水平和豎向±壓力；
[0019] 1.1)衡重式擋±墻的自重的計算；
[0020] 所述衡重式擋±墻的自重為：
[0021 ]始=丫檢? V擋(式一）
[0022] 式中:G擋一擋±墻自重；丫檢一擋±墻材料重度；
[0023] V擋一擋上墻體積；
[0024] 1.2)衡重式擋±墻的水平和豎向±壓力的計算；
[0025] 所述衡重式擋±墻的±壓力按照庫倫±壓力進行計算：
[0026]
[0027]
[002引式中：Ea-主動±壓力；
[0029] 丫±_填上重度.
[0030] h-擋±墻高度；
[0031] Ka-主動±壓力系數(shù)；
[0032] 中一填上內(nèi)摩擦角；
[003引P-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）；
[0034] 0-墻背填±表面的傾角；
[0035] 5-墻背與上體之間的摩擦角；
[0036] 2)承臺的設(shè)計計算；
[0037] 所述承臺的外荷載包括豎向±壓力和衡重式擋±墻的自重；所述承臺的內(nèi)力包 括:剪力、彎矩、曉度和轉(zhuǎn)角；
[003引 2.1)基本假定
[0039] 梁的每一點曉度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點 受力大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結(jié)構(gòu)在受力過程 中，中性軸不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
[0040] 2.2)承臺的外荷載的計算；
[0041] 所述承臺所受的均布荷載由上部傳遞的擋±墻自重和豎向±壓力組成；
[0042]
[0043]
[0044] 式中：q-承臺所受均布荷載；
[0045] Eay-豎向主動±壓力；
[0046] 始一擋±墻自重；
[0047] L-承臺長度；
[004引2.3)承臺的內(nèi)力的計算；
[0049] 2.31)winkler假定的彈性地基梁在均布荷載作用下，采用短梁計算方法下的初參 數(shù)法進行求解：
[(K)加 ]
[0051 ]式中：EI-抗彎剛度；
[0052] q(x)-外荷載方程；
[0053] p(x)-地基反力方程；
[0化4] Winkler假定地基沉陷與壓力成正比p = ky，并引入特征系數(shù)0，可得：
[0化5]
[0化6]
[0化7]式中：k-地基系數(shù)；
[005引得到解的基本形式為：
[0化9]
[0060]式中：f (化)為各種荷載情況下的曉度修正系數(shù)；
[0061 ] y日一左側(cè)初始曉度；
[0062] 目0-左側(cè)初始轉(zhuǎn)角；
[0063] Qo-左側(cè)初始剪力；
[0064] Mo-左側(cè)初始彎矩；
[00化]克雷洛夫函I
[0066] 雙曲線函數(shù)：
[0067] 2.32)將固端作為邊界將地基梁分為=部分進行計算，第一段與第=段視為一端 自由一端固定的彈性地基梁，兩者呈對稱狀態(tài)，第二段視為兩端固定的彈性地基梁進行計 算；
[0068] ①承臺的正截面受力計算
[0069] 對于均布荷載，曉度修正項為：
[0070]
(式十二）
[0071 ] 均布荷載作用下的wi址ler彈性地基梁基本方程可表示為：
[0072]
(式十S)
[0073] Ai懸臂段
[0074] 將左側(cè)約束條件Qq = 0、M() = 0代入式十三得： WD753
誠十四）
[0076]將右側(cè)約束條件yA=O、0A=O代入式十四，反算得到：
WD77] (式十五)
[0078] 式中：Lii-正截面懸臂段長度；
[0079] Bi中間段
[0080] 將左側(cè)約束條件yA=0、目A=0代入式十三得：
[0082]將右側(cè)約束條件yB = O、0B = O代入式十六，反算得到：
[0081] C十六）
[0083
(式十屯）
[0084] 式中：Li2-正截面中間段長度；
[0085] ②承臺的側(cè)截面受力計算
[0086] A2懸臂段
[0087] 所述側(cè)截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同；
[008引 B2中間段
[0089] 所述側(cè)截面曉度計算比正截面曉度計算多一項曉度修正項，對x>b部分進行修 正，擋墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側(cè)邊承臺長度；
[0090]
(式十八)
[0091] 式中:M外一外力作用產(chǎn)生的彎矩；
[0092] b-作用點至左端的距離；
[0093] 進一步分段求解：
[0094] 當0<x《b時，按中間段公式計算；
[00M]當，按W下方法求解：
[0099 ]將右側(cè)約束條件ye = 0、0B = 0代入式二十，反算得到：
[0096] 式十九)
[0097]
[0098] (戎二十） (式二十一）
[0100]
[0101] 式中：
段釋的值；
[0102] L22-側(cè)截面中間段長度；
[0103] 3)雙排粧基的設(shè)計計算；
[0104] 所述雙排粧基的組合結(jié)構(gòu)中沿下坡方向一側(cè)的粧為前粧，沿上坡方向一側(cè)的粧為 后粧;所述前粧和后粧的受力不同；
[0105] 所述雙排粧基的設(shè)計計算中包括外荷載的計算和內(nèi)力的計算;所述外荷載包括： 滑坡力、水平±壓力、上部荷載產(chǎn)生的彎矩;所述內(nèi)力包括:剪力、彎矩、曉度和轉(zhuǎn)角；
[0106] 3.1)基本假定
[0107] 所述雙排粧基的基本假定與所述承臺的基本假定相同；
[0108] 3.2)雙排粧基的外荷載計算
[0109] 采用傳遞系數(shù)法進行計算雙排粧基的外荷載；
[0110]
[0111] 可得出第i條塊的剩余下滑力（即該部分的滑坡推力化i，即：
[0112]
[0113] 式中：El-第i塊滑體剩余下滑力；
[0114] Ei-i-第i-1塊滑體剩余下滑力；
[0115] Wi-第i塊滑體重量；
[0116] Ri-第i塊滑體滑床反力；
[0117] 如一傳遞系數(shù)，
[011引Cl-第i塊滑體面上巖±體的黏聚力；
[0119] k-第i塊滑體的滑面長度；
[0120] (1) 1 一第i塊滑體面上巖±體的內(nèi)摩擦角；
[0121] 日1一第i塊滑體滑面的傾角；
[0122] Qi-i-第i-1塊滑體滑面的傾角；
[0123] 3.3)雙排粧基的內(nèi)力計算
[0124] ①后粧
[0125] 所述雙排粧基的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷載；
[0126] Ai自由段
[0127] 曉度修正項:f (化）=fl 化X)+f2(化)+f3(0x)(式二十二）
[0131] 將式二十二、二十=、二十四和二十五代入通解公式，簡化得到：
[012引均布荷載
[0129] 邊界集中
[0130] 邊界彎矩 W32] (式二十六） W343 (式二十屯)
[0133] 通過邊界條件Q?=0、1?=0,反算得到：
[0135] 十-八）
[0136] 式中：出廣后粧自由段長度；
[0137] 化一后粧粧頂受到的彎矩；
[0138] Eix-后粧粧頂受到的水平力；
[0139] Ely為后粧粧頂受到的豎向力；
[0140] Bi錯固段
[0141] 所述錯固段即為自由段方程滿足均布荷載為零時的特例，得出：
試二十九）
[014; -)
[0144]
一 、
[0145] 式中:M'l-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)膹澗兀?br>[0146] 護IX-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)乃搅Γ?br>[0147] E^iy-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)呢Q向力；
[0148] 出2-后粧錯固段長度；
[0149] ②前粧
[0150] 所述雙排粧基的前粧的滑坡力分布方式呈=角形分布，即q(x) = Q2 ? X;所述前粧 的其余受力情況與后粧相同；
[0151] A2自由段
[0152] =角形分布的彈性地基梁曉度附加值：
[0153]
[0154]
[0155]
[0156]
[0157]
[015 引
[0159]
[0160] 式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩；
[0161] E2x-后粧粧頂受到的水平力；
[0162] E2y-后粧粧頂受到的豎向力；
[0163]出1-前粧自由段長度；
[0164] B2錯固段
[0165] 所述前粧的錯固段的計算方法與后粧錯固段的計算相同。
[0166] 值得說明的是，擋±墻的設(shè)計驗算，包括抗滑移、抗傾覆、強度=個部分；
[0167] 由于抗滑銀齒作用，不必進行抗滑移驗算。
[016 引
[0169] 允許應(yīng)力即可。
[0170]
[0171] 式中：EN-垂直截面的合力；
[0172] B-驗算截面寬度；
[0173] e-偏屯、距；
[0174] 所述步驟2)中關(guān)于承臺的設(shè)計計算中，由于Winkler假定忽略了剪應(yīng)力的作用，沒 有考慮±體變形的連續(xù)性，故Winkler假定不能全面的反映地基梁的真實情況，對于某些情 況下的地基，會產(chǎn)生較大誤差。一般的可W認為W下幾種情況采用Winkler假定會得到比較 滿意的結(jié)果：
[0175] 1)高壓縮性軟±地基、薄的破碎巖層或不均勻±層；
[0176] 2)抗剪強度很低的半液態(tài)±(如渺泥、軟黏±等)地基或基底下塑性區(qū)相對較大；
[0177] 3)地基壓縮層下存在硬層且壓縮層較??；
[017引 4)淺基礎(chǔ)。
[0179] 所述步驟2)的內(nèi)力計算，中雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)，由于承臺與粧基 連接部位固結(jié)，作豎向承載力計算時應(yīng)將兩者視為一個整體進行計算，且下部有±體抗力 的作用?？紤]地基抗力的組合結(jié)結(jié)構(gòu)與地基連續(xù)接觸、連續(xù)變形，所受反力也是連續(xù)分布 的，具有無窮多個支點和無窮多個支反力，為無窮多次超靜定結(jié)構(gòu)，采用Winkler彈性地基 梁進行計算。
[0180] 本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，本發(fā)明具有W下效果：
[0181] 組合支擋結(jié)構(gòu)，較單排粧-承臺-擋墻組合支擋的方式，在用于滑坡體較大時支擋 效果更好、更為安全可靠，且經(jīng)濟性更高?？紤]地基抗力與粧-承臺協(xié)調(diào)作用的組合結(jié)構(gòu)承 臺的計算方法，較現(xiàn)目前采用的計算方法更加接近結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)，能夠簡便的求得 承臺的曉度、轉(zhuǎn)角、剪力和彎矩，為工程設(shè)計計算提供可靠的依據(jù)。
【附圖說明】
[0182] 圖1為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0183] 圖2為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)承臺正截面計算示意圖；
[0184] 圖3為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)承臺側(cè)截面計算示意圖；
[0185] 圖4為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)粧基計算示意圖；
[0186] 圖5為傳遞系數(shù)法示意圖；
[0187] 圖6為承臺正截面的彎矩圖；
[0188] 圖7為承臺正截面的剪力圖；
[0189] 圖8為承臺側(cè)截面的彎矩圖；
[0190] 圖9為承臺側(cè)截面的剪力圖；
[0191] 圖10為前、后粧的剪力對比圖；
[0192] 圖11為前、后粧的彎矩對比圖。
[0193 ]圖中：擋±墻1、抗滑銀齒2、承臺3、雙排粧基4、基巖5、滑坡體6。
【具體實施方式】
[0194]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅 限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣 用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[01%]如圖1所示，雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)，所述支擋結(jié)構(gòu)支撐基巖5和滑坡 體6,所述滑坡體6覆蓋在基巖5上。其特征在于:包括衡重式擋±墻1、抗滑銀齒2、承臺3和雙 排粧基4。
[0196] 所述雙排粧基4的底部埋入基巖5的內(nèi)部，所述雙排粧基4的頂部位于滑坡體6的內(nèi) 部。
[0197] 所述承臺3位于雙排粧基4頂部中屯、位置。所述承臺3與雙排粧基4進行剛性連接。 所述承臺3位于滑坡體6的內(nèi)部。
[0198] 所述防滑銀齒2位于承臺3的頂部。所述防滑銀齒2與承臺3進行剛性連接。
[0199] 所述衡重式擋±墻1位于防滑銀齒2的頂部，所述衡重式擋±墻1的底部與防滑銀 齒2相契合。所述衡重式擋±墻1支撐滑坡體6。
[0200] 所述衡重式擋±墻1與滑坡體6相接觸的一側(cè)為左側(cè)，所述衡重式擋±墻1的左側(cè) 設(shè)有一處平臺，所述衡重式擋±墻1的右側(cè)高于左側(cè)。所述衡重式擋±墻1和滑坡體6形成內(nèi) 凹結(jié)構(gòu)。
[0201] 本實施例中的擋±墻1的高度為12m，材料重度為21kN/m3;承臺高1.6m，寬7.0m，長 10 . Om，材料重度為25kN/m3;粧基長度14. Om，截面尺寸1.5m X 2 . Om，粧間距6 . Om，排間距 2. Om，自由段長度分別為2. Om、4.5m，材料重度為25kN/m3。
[0202] 雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0203] 1)衡重式擋±墻1的設(shè)計計算，包括:衡重式擋±墻1的自重、水平和豎向±壓力；
[0204] 1.1)衡重式擋±墻1的自重的計算；
[0205] 所述衡重式擋±墻1的自重為：
[0206] 始=丫檢? V擋(式一）=905.28kN
[0207] 式中:始一擋±墻自重；
[0208] 丫檢一擋±墻材料重度；
[0209] V擋一擋上墻體積；
[0210] 1.2)衡重式擋±墻1的水平和豎向±壓力的計算；
[0211] 所述衡重式擋±墻1的±壓力按照庫倫±壓力進行計算：
[0212]
[0213] (戎蘭）
[0214] 式中：Ea-主動 ± 壓力;Ea = 323kN
[0215] 丫±一填上重度.丫 ±=l8kN/m3
[0216] h-擋±墻高度;h = 12m
[0217] 9-填 ± 內(nèi)摩擦角；9=33.82。
[0218] P-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）；
[0219] p = 〇。
[0220] 0-墻背填±表面的傾角;(6 = 0°
[0221 ] 5-墻背與上體之間的摩擦角;S = 14.4。
[0222] 1.3)擋±墻1的設(shè)計驗算
[0223] 所述擋±墻1的設(shè)計驗算包括抗滑移、抗傾覆、強度=個部分；由于抗滑銀齒作用， 不必進行抗滑移驗算。
[0224] (式蘭十)[0225] 強度驗算選取危險截面，計算得出應(yīng)力小于允許應(yīng)力即可。
[022<
[022；
[022!
[022<
[0230] 均滿足要求，混凝±不會發(fā)生破壞。
[0231] 2)承臺3的設(shè)計計算；
[0232] 所述承臺3的外荷載包括豎向±壓力和衡重式擋±墻1的自重;所述承臺3的內(nèi)力 包括:剪力、彎矩、曉度和轉(zhuǎn)角；
[0233] 2.1)基本假定
[0234] 梁的每一點曉度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點 受力大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結(jié)構(gòu)在受力過程 中，中性軸不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
[0235] 2.2)承臺3的外荷載的計算；
[0236] 所述承臺3所受的均布荷載由上部傳遞的擋±墻自重和豎向±壓力組成；
[0237]
[023引
[0239] 式中：q-承臺所受均布荷載；
[0240] Eay-豎向主動±壓力；
[0241] 始一擋±墻自重；
[0242] L-承臺長度；
[0243] 2.3)承臺3的內(nèi)力的計算；
[0244] 2.31)winkler假定的彈性地基梁在均布荷載作用下，采用短梁計算方法下的初參 數(shù)法進行求解：
[0245]
[0246] 式中：EI-抗彎剛度；
[0247] q(x)-外荷載方程；
[0248] p(x)-地基反力方程；
[0249] Winkler假定地基沉陷與壓力成正比p = ky，并引入特征系數(shù)0，可得：
[0巧0]
[0251]
[0巧2] 式中：k-地基系數(shù)；
[0253]得到解的基本形式為：
[0 巧 4]
[0255]式中：f (化)為各種荷載情況下的曉度修正系數(shù)；
[0巧6] y日一左側(cè)初始曉度；
[0257] 目0-左側(cè)初始轉(zhuǎn)角；
[0258] Qo-左側(cè)初始剪力；
[0259] M日一左側(cè)初始彎矩；
[0260] 克雷洛夫函 >
[0261] 雙曲線函數(shù)
[0262] 2.32)將固端作為邊界將地基梁分為=部分進行計算，第一段與第=段視為一端 自由一端固定的彈性地基梁，兩者呈對稱狀態(tài)，第二段視為兩端固定的彈性地基梁進行計 算；
[0263] ①承臺3的正截面受力計算
[0264] 對干挽布補裁，標底倏iF巧為；
[0265]
(式十二）[0266] 均布荷載作用下的wi址ler彈性地基梁基本方程可表示為：
[0267 斗，--、 或一二)
[026引 Ai懸臂段
[0269] 將左側(cè)約束條件舶= 0、Mo = 0代入式十；，得：
[酬
式+四）
[0271]將右側(cè)約束條件件yA=O、0A=O代入式十四，反算得到：
[0272;
(巧十五）
[027引式中：^廣正截面懸臂段長度；
[0274] Bi中間段
[0275] 將左側(cè)約束條件yA=0、0A = O代入式十三得：
[0277] 將右側(cè)約束條件yB = O、0B = O代入式十六，反算得到：
[0276] (.式十六）
[0278
(式十屯）
[0279] 式中：Li2-正截面中間段長度；
[0280] ②承臺3的側(cè)截面受力計算
[0281] A2懸臂段
[0282] 所述側(cè)截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同；
[0283] B2中間段
[0284] 所述側(cè)截面曉度計算比正截面曉度計算多一項曉度修正項，對x>b部分進行修 正，擋墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側(cè)邊承臺長度；
[0285]
[0%6] 式中:M外一外力作用產(chǎn)生的彎矩；
[0287] b-作用點至左端的距離；
[0288] 進一步分段求解：
[0289] 當0<x《b時，按中間段公式計算；
[0290] 當，按W下方法求解：
[0291]
[0292] 將式九、十、十一和修正項代入式十九，簡化得：
[0293]
(式二十）
[0294] 將右側(cè)約束條件yB = O、0B = O代入式二十，反算得到：
[0295]
[0巧6] 式中：皆^一乂>1>段皆3的值；
[0297] L22-側(cè)截面中間段長度；
[0298] 繪制承臺正截面剪力、彎矩圖；所述承臺正截面的彎矩圖如圖6所示，承臺正截面 的剪力圖如圖7所示；
[0299] 繪制承臺側(cè)截面剪力、彎矩圖；所述承臺側(cè)截面的彎矩圖如圖8所示，承臺側(cè)截面 的剪力圖如圖9所示；
[0300] 根據(jù)圖6~圖9所示，可知承臺3在支承處可能發(fā)生受剪破壞，在跨中處可能發(fā)生受 彎破壞，并對承臺3被破壞處進行加強，作為配筋計算的依據(jù)；
[0301] 3)雙排粧基4的設(shè)計計算；
[0302] 所述雙排粧基4的組合結(jié)構(gòu)中沿下坡方向一側(cè)的粧為前粧，沿上坡方向一側(cè)的粧 為后粧;所述前粧和后粧的受力不同；
[0303] 所述雙排粧基4的設(shè)計計算中包括外荷載的計算和內(nèi)力的計算;所述外荷載包括： 滑坡力、水平±壓力、上部荷載產(chǎn)生的彎矩;所述內(nèi)力包括:剪力、彎矩、曉度和轉(zhuǎn)角；
[0304] 3.1)基本假定
[0305] 所述雙排粧基4的基本假定與所述承臺3的基本假定相同；
[0306] 3.2)雙排粧基4的外荷載計算
[0307] 如圖5所示，采用傳遞系數(shù)法進行計算雙排粧基4的外荷載；
[030引
[0309] 可得出第i條塊的剩余下滑力（即該部分的滑坡推力化i，即：
[0310]
[0311] 式中瓜一第i塊滑體剩余下滑力；
[0312] Ei-i-第i-1塊滑體剩余下滑力；
[0313] Wi-第i塊滑體重量；
[0314] Ri-第i塊滑體滑床反力；
[031引如一傳遞系數(shù)
[0316] Cl-第i塊滑體面上巖±體的黏聚力；
[0317] k-第i塊滑體的滑面長度；
[031引 d)i-第i塊滑體面上巖±體的內(nèi)摩擦角；
[0319] a廣第i塊滑體滑面的傾角；
[0320] ai-i-第i-1塊滑體滑面的傾角；
[0321] 根據(jù)表1~表3中的數(shù)據(jù)，可求得滑坡推力為202.21kN/m，合力為2022.1kN。
[0322] 對雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)，后粧受滑坡力的直接作用，每根粧受力為 1011.0化N，自由端長度為2.0m，換算為矩形分布q = 505.525kN/m，前粧受粧間±作用，按主 動±壓力計算，壓力分布為S角形，Ex = 1113.75kN。
[0323] 表 1
[0324]
[0325] 表 2
[0326]
[0327]
[032引
[0329] 3.3)雙排粧基4的內(nèi)力計算
[0330] ①后粧
[0331] 所述雙排粧基4的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷 載；
[0332] Ai自由段
[0333] 曉度修正項:f (化）=fi 化 x)+f2(化)+f3(0x)(式二十二）
[0334] 均布荷載
[0335] 邊界集中
[0336] 邊界彎矩
[0337] 將式二十二、二十=、二十四和二十五代入通解公式式九，簡化得到： W3383 C 二十六)
[0339]
[0340]
[0341]
[O%2]式中：出1-后粧自由段長度；
[0%3]化一后粧粧頂受到的彎矩；
[0344] Eix-后粧粧頂受到的水平力；
[0345] Ely為后粧粧頂受到的豎向力；
[0346] Bi錯固段
[0347] 所述錯固段即為自由段方程滿足均布荷載為零時的特例，得出：
[0；34 引
[0349]
[0350]
[0351] 式中:M'l-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)膹澗兀?br>[0352] 護IX-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)乃搅Γ?br>[0353] E^iy-由上部荷載傳遞至錯固段頂?shù)呢Q向力；
[0354] 出2-后粧錯固段長度；
[035引②前粧
[0356] 所述雙排粧基4的前粧的滑坡力分布方式呈=角形分布，即q(x)=Q2 ? X;所述前 粧的其余受力情況與后粧相同；
[0；357] A2自由段
[0358] =角形分布的彈性地基梁曉度附加值：
[0359]
[0360]
[0361]
[0362]
[0363]
[0364]
[03 化]
[0366] 式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩；
[0367] E2x-后粧粧頂受到的水平力；
[036引E2y-后粧粧頂受到的豎向力；
[03例出1-前粧自由段長度；
[0370] B2錯固段
[0371] 所述前粧的錯固段的計算方法與后粧錯固段的計算相同。
[0372] 繪制出前粧和后粧的剪力圖、彎矩圖；所述前粧和后粧的剪力圖如圖10所示，所述 前粧和后粧的彎矩圖如圖11所示。
[0373] 根據(jù)圖10和圖11中的前、后粧對應(yīng)的剪力彎矩圖，可知在錯固界面處可能發(fā)生的 破壞形式為剪切破壞，在錯固界面W下一定長度處可能發(fā)生的破壞形式為受彎破壞。剪力、 彎矩圖可作為配筋計算的依據(jù)，并對雙排粧基4被破壞位置進行加強。
【主權(quán)項】
1.雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法，針對的支擋結(jié)構(gòu)支撐基巖(5)和 滑坡體(6)，所述滑坡體(6)覆蓋在基巖(5)上；其特征在于:包括衡重式擋土墻（1)、抗滑鋸 齒(2)、承臺（3)和雙排粧基(4); 所述雙排粧基(4)的底部埋入基巖(5)的內(nèi)部，所述雙排粧基(4)的頂部位于滑坡體(6) 的內(nèi)部； 所述承臺（3)位于雙排粧基(4)頂部中心位置;所述承臺（3)與雙排粧基(4)進行剛性連 接;所述承臺（3)位于滑坡體(6)的內(nèi)部； 所述防滑鋸齒(2)位于承臺（3)的頂部;所述防滑鋸齒(2)與承臺（3)進行剛性連接； 所述衡重式擋土墻（1)位于防滑鋸齒（2)的頂部，所述衡重式擋土墻（1)的底部與防滑 鋸齒(2)相契合;所述衡重式擋土墻(1)支撐滑坡體(6); 所述衡重式擋土墻（1)與滑坡體(6)相接觸的一側(cè)為左側(cè)，所述衡重式擋土墻（1)的左 側(cè)設(shè)有一處平臺，所述衡重式擋土墻（1)的右側(cè)高于左側(cè);所述衡重式擋土墻（1)和滑坡體 (6)形成內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。 所述支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法包括以下步驟： 1) 衡重式擋土墻（1)的設(shè)計計算，包括:衡重式擋土墻（1)的自重和土壓力； 1.1) 所述衡重式擋土墻（1)的自重為： Gf當=丫砼? V擋 式中：-擋土墻材料重度； V擋一擋土墻體積； 1.2) 衡重式擋土墻（1)的土壓力為：式中：Y土一填土重度； h-擋土墻高度； Ka-主動土壓力系數(shù)； 9 一填土內(nèi)摩擦角； p-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）； 0-墻背填土表面的傾角； S-墻背與土體之間的摩擦角； 2) 承臺（3)的外荷載和內(nèi)力的計算； 所述承臺（3)的外荷載包括豎向土壓力和衡重式擋土墻（1)的自重;所述承臺（3)的內(nèi) 力包括:剪力、彎矩、撓度和轉(zhuǎn)角； 2.1)基本假定 梁的每一點撓度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點受力 大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結(jié)構(gòu)在受力過程中， 中性軸不發(fā)生偏轉(zhuǎn)； 2.2) 承臺（3)的外荷載：式中:Eay-豎向主動土壓力； Ea-步驟1 ? 2)中求得的主動土壓力； Gs-步驟1.1)中求得的擋土墻自重； L 一承臺長度； 2.3) 承臺（3)的內(nèi)力的計算； 以固端作為邊界將地基梁，即承臺（3)，分為三部分進行計算，第一段和第三段為一端 自由一端固定的彈性地基梁;第二段為兩端固定的彈性地基梁； ①承臺（3)的正截面受力計算 Ai懸臂段，即第一段和第三段 所述撓度y、轉(zhuǎn)角9、彎矩M、剪力Q:式中:Ln-正截面懸臂段長度； k 一地基系數(shù)； EI-抗彎剛度； 0-引入的特征系數(shù)； Bi中間段，即第二段 所述撓度y、轉(zhuǎn)角9、彎矩M、剪力Q:式中:Ll2-正截面中間段長度； ②承臺（3)的側(cè)截面受力計算 A2懸臂段 所述側(cè)截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同； B2中間段 所述側(cè)截面撓度計算比正截面撓度計算多一項撓度修正項，對X>b部分進行修正，擋 墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側(cè)邊承臺長度；式中:M外一外力作用產(chǎn)生的彎矩； b-作用點至左端的距離； 分段求解： 當0〈x<b時，按中間段公式計算； 當x>Mt，按以下方法求解：式中：~一X> b段~的值； l22-側(cè)截面中間段長度； 0-引入的特征系數(shù)； 3)雙排粧基(4)的設(shè)計計算； 所述雙排粧基(4)的組合結(jié)構(gòu)中沿下坡方向一側(cè)的粧為前粧，沿上坡方向一側(cè)的粧為 后粧;所述前粧和后粧的受力不同； 所述雙排粧基(4)的設(shè)計計算中包括外荷載的計算和內(nèi)力的計算;所述外荷載包括:滑 坡力、水平土壓力、上部荷載產(chǎn)生的彎矩;所述內(nèi)力包括:剪力、彎矩、撓度和轉(zhuǎn)角； 3.1) 基本假定 所述雙排粧基(4)的基本假定與所述承臺（3)的基本假定相同； 3.2) 雙排粧基(4)的外荷載計算 采用傳遞系數(shù)法進行計算得到后粧的滑坡水平分力如和前粧的滑坡水平分力q2; 3.3) 雙排粧基(4)的內(nèi)力計算 ①后粧 所述雙排粧基(4)的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷載； Ai自由段 所述撓度y、轉(zhuǎn)角9、彎矩M、剪力Q:式中:Hn-后粧自由段長度； Mi-后粧粧頂受到的彎矩； Eix-后粧粧頂受到的水平力； Ely為后粧粧頂受到的豎向力； 0-引入的特征系數(shù)；Bi錨固段 所述撓度y、轉(zhuǎn)角9、彎矩M、剪力Q:式中:M ' i一由上部荷載傳遞至錨固段頂?shù)膹澗兀? E'lx-由上部荷載傳遞至錨固段頂?shù)乃搅Γ? E'ly-由上部荷載傳遞至錨固段頂?shù)呢Q向力； Hl2一后粧錨固段長度； F-滑坡力作用于承臺側(cè)面的水平力，F(xiàn) = qi X Hi洽； ffea 一承臺尚度； 0-引入的特征系數(shù)；②前粧 所述雙排粧基(4)的前粧的滑坡力分布方式呈三角形分布，即q(x) = q2 ? X;所述前粧的 其余受力情況與后粧相同； A2自由段 所述撓度y、轉(zhuǎn)角9、彎矩M、剪力Q:式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩； E2x-后粧粧頂受到的水平力； E2y-后粧粧頂受到的豎向力； H21一前粧自由段長度； 0-引入的特征系數(shù)；B2錨固段 所述前粧的錨固段的計算方法與后粧錨固段的計算相同。
【文檔編號】E02B3/12GK106049512SQ201610445549
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】王俊杰, 楊恒, 邱珍鋒, 趙迪
【申請人】重慶交通大學(xué)