[发明专利]一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法

权利要求书

1.一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定基坑的剖面参数以及土体的物理力学参数；

所述基坑的剖面参数包括基坑表面与坑底的标高；所述土体物理力学参数包括三倍开挖深度范围内土层的内摩擦角及重度γ；

S2：确定支护结构的位移模式，确立模型简图；

S3：分别对基坑支护结构的主动土压力和被动土压力进行计算，并根据力矩平衡原理确定支护结构的抗倾覆临界嵌固深度；

S4：分别计算支护结构的最大弯矩及最大剪力，并根据最大弯矩和最大剪力分别确定支护结构的材料及配筋；

S5：进行整体稳定性验算、抗隆起稳定性验算；

所述步骤S3具体包括步骤S31～S34：

S31：基于位移修正，计算支护结构上作用的主动土压力：

式中：

L为待求的悬臂式支护结构桩长；

是土层的等效重度，对多层土层通过分层总和法求得；

s_a为土体的主动极限位移，取0.001L～0.005L；

s_max为支护结构的容许位移值；

z为以支护结构顶端处为零点时，土压力计算处的深度；

K₀为静止土压力系数；

K_a为库伦主动土压力系数：

式中：是土层的等效内摩擦角，对多层土层通过分层总和法求得；

δ支护结构与土体间的外摩擦角；

S32：基于位移修正，计算支护结构内侧作用的被动土压力：

式中：h为基坑的开挖深度；

s_p为土体的被动极限位移，取0.01(L－h)～0.05(L－h)；

K_p为库伦被动土压力系数：

S33：根据对转动点通过力矩平衡原理确定悬臂式支护结构抗倾覆临界桩长L_cr：

得到L_cr之后，计算桩顶位移s_max是否超过土体的主动极限位移s_a，若超过，则通过下式对L_cr进行重新计算，获得最终的支护结构抗倾覆临界桩长：

S34：计算支护结构抗倾覆临界嵌固深度D_cr：

D_cr＝L_cr-h。

2.根据权利要求1所述的基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，其特征在于，所述支护结构的位移模式，为绕坑底下一点向坑内转动，支护结构的位移最大值位于支护桩桩顶，该位移最大值由基坑支护结构的容许位移值确定。