[发明专利]一种非等长组合围护桩设计方法

权利要求书

1.一种非等长组合围护桩设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：确定基坑几何参数和土体物理力学参数；

所述几何参数包括基坑的开挖深度H；所述土体物理力学参数包括3倍基坑开挖深度范围内的地层土体的内摩擦角粘聚力c及天然重度γ；

S2：根据基坑围护设计的整体抗滑稳定性要求确定非等长组合围护桩中的长桩桩长；

所述基坑围护设计的整体抗滑稳定性，采用圆弧滑动简单条分法进行分析，按下列步骤计算：

S21：确定某一过围护桩长桩桩底及其以下的圆弧滑动面；

S22：计算抗滑力矩M_R：

式中：c_ik、为滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水剪黏聚力、内摩擦角标准值；

l_i为第i土条的弧长；

b_i为第i土条的宽度；

w_i为作用于滑裂面上第i土条的质量，按上覆土层的天然土质量计算；

θ_i为第i土条弧线中点切线与水平线夹角；

q为地面超载；

T_j为第j层支撑作用力；

R为圆弧滑动面半径；

R_j为第j层支撑位置距离圆弧滑动面圆心的距离；

S23：计算下滑力矩M_S：

M_S＝R∑(qb_i+w_i)sinθ_i

各个参数物理意义同前；

S24：进行基坑整体稳定性验算：

M_R-γ_kM_S≥0

式中：γ_k为整体稳定分项系数；

S25：假设多个通过长桩桩底的滑弧，进行以上四步的验算，寻找最危险滑弧，保证在确定的某一长桩桩长情况下的最危险滑弧也符合整体稳定验算要求；

S3：根据坑底隆起安全控制要求，计算相应的短桩入土深度D；

所述坑底隆起安全控制要求，根据下式计算：

式中：F_s为坑底抗隆起安全系数，对重要性等级为一级、二级、三级的围护结构，分别取不小于1.8、1.6、1.4；

N_c为稳定系数，当(H+D)/B<2.5时，N_c＝5(1+0.2B/L)(1+0.2(H+D)/B)，当(H+D)/B>2.5时，Nc＝7.5(1+0.2B/L)；

c_ub为坑底下破坏区土的加权平均粘聚力；

γ₂为坑内开挖面以下至墙底，各土层天然重度的加权平均值；

α是围护墙与土体间的粘聚力修正系数，取值范围为0.2～0.7；

c_udp为围护结构入土深度范围内被动区土体的加权平均粘聚力；

B为基坑宽度；

L为基坑长度；

γ₁为坑外地表至墙底，各土层天然容重的加权平均值；

S4：根据弹性地基梁法计算围护桩的截面弯矩设计值，绘制围护桩的弯矩包络图；

所述弯矩设计值表达式为：

M＝1.25γM_c；

式中：M_c为截面弯矩设计值，其计算式为：

M_c＝∑T_j(h_j+h_c)+h_mz∑E_mz-h_az∑E_az

式中：h_j为第j层支撑力T_j至基坑底的距离；

h_c为基坑底面至计算截面的距离；

h_mz为被动土压力合力∑E_mz至计算截面的距离；

h_az为主动土压力合力∑E_az至计算截面的距离；

S5：根据弯矩包络图中短桩桩长以下部分的最大弯矩值，与总体弯矩最大值的比例关系来确定长短桩的根数配比；

所述长桩与短桩的根数配比l：s的计算式为：

l：s＝|M₀|：(M_max-|M₀|)

式中：|M₀|为短桩桩长以下部分的最大弯矩设计值；

M_max为总体弯矩最大设计值。

2.根据权利要求1所述的一种非等长组合围护桩设计方法，其特征在于，所述长桩与短桩的根数配比l：s不低于1：3。