[发明专利]一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法

说明书

本发明提供了一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，包括：S1、确定基坑的剖面参数以及土体的物理力学参数；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。本发明克服了常规基坑设计方法中无法考虑支护结构变形的情况，通过悬臂式支护结构的变形大小来控制其设计计算，计算方法简单可行，可以在确保安全的前提下有效节约工程造价，减小施工量，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，特别是涉及一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法。

背景技术

随着我国基本建设工程的进一步推进，基坑工程设计理论水平也得到了很大的发展，传统的按承载力设计的方法正逐渐过渡为按变形控制设计。

但现有支护结构设计方法多基于极限平衡法，该方法在假定桩前后的土体均达到极限土压力状态的情况下，对支护结构的内力进行计算，无法考虑支护结构的变形对其内力的影响，但在实际基坑工程中，支护结构变形限制通常较为严格，桩前后的土体往往无法全部达到极限土压力状态。

发明内容

本发明针对以上不足之处，提供一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，该方法可以通过悬臂式支护结构的变形大小来控制其设计计算。

一种基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，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。

上述基于变形控制的悬臂式支护结构设计方法，其中，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；