[发明专利]一种桩板U型支挡减载结构及施工工艺

权利要求书

1.一种桩板U型支挡减载结构，其特征在于：所述桩板U型支挡减载结构包括矩形截面抗滑桩(2)、减载块(1)、柔性填料EPS板(3)以及矩形钢板(4)；所述矩形截面抗滑桩(2)是多根；所述减载块(1)与矩形截面抗滑桩(2)并行并与矩形截面抗滑桩(2)固定连接；所述矩形钢板(4)设置在相邻两根矩形截面抗滑桩(2)上并与相邻两根矩形截面抗滑桩(2)形成牢固的横截面呈U型的支挡减载结构；所述柔性填料EPS板(3)填充在U型的支挡减载结构内部并与矩形钢板(4)相贴合；所述U型的支挡减载结构自上而下从稳定土体(I)伸向失稳土体(II)中；

所述矩形截面抗滑桩(2)的宽、厚截面尺寸为a×b，相邻两根矩形截面抗滑桩(2)轴心间距为c，矩形截面抗滑桩(2)的总长度为d，矩形截面抗滑桩(2)的地面以上长度为e，矩形截面抗滑桩(2)埋置土下长度为d-e，上述单位均是m；

所述减载块(1)的厚度f是b/4，宽度为a，高度为e；

所述矩形钢板(4)的高度为e，宽度为c，厚度i是5～20mm；

所述柔性填料EPS板(3)的宽度为c-a，高度为e，厚度h₁的取值是b/20～b/5，密度ρ的取值是10～30kg/m³。

2.根据权利要求1所述的桩板U型支挡减载结构，其特征在于：所述柔性填料EPS板(3)的厚度h₁的取值是b/10。

3.一种桩板U型支挡减载结构的施工工艺，其特征在于：所述施工工艺包括：

1)通过人工开挖处理后浇筑得到矩形截面抗滑桩(2)，所述矩形截面抗滑桩(2)是多根；所述矩形截面抗滑桩(2)的宽、厚截面尺寸为a×b，相邻两根矩形截面抗滑桩(2)轴心间距为c，矩形截面抗滑桩(2)的总长度为d，矩形截面抗滑桩(2)的地面以上长度为e，矩形截面抗滑桩(2)埋置土下长度为d-e，上述单位均是m；

2)在矩形截面抗滑桩(2)面向土体的一侧设置与矩形截面抗滑桩(2)结构相对应的减载块(1)，所述减载块(1)与矩形截面抗滑桩(2)形成一个整体；

3)以相邻的两个矩形截面抗滑桩(2)为结构单元，在其背向土体一侧安装矩形钢板(4)，所述矩形钢板(4)与矩形截面抗滑桩(2)共同形成一个整体横截面呈U型支挡减载结构；

4)在步骤3)制备形成的U型支挡减载结构的内部放置柔性填料；所述柔性填料与矩形钢板(4)相贴合；

5)对U型支挡减载结构进行受力分析计算，具体是：

5.1)对U型支挡减载结构单元进行减载受力分析计算，对U型支挡结构受墙背水平土压力C点取矩，由∑Mc＝0，则根据朗金土压力理论可知，其中K_p为被动土压力系数，K_a为主动土压力系数，γ为墙背土体的重度，土的粘聚力c₀忽略不计为0；x₁为土压力为0点至基坑地面的长度，x₂为土压力为0点至桩底的长度，P₁为被动土压力，P₂为主动土压力；

5.2)只考虑桩的地面以上部分，把桩-板及减载块整体简化成一端固定，一端自由的悬臂梁结构受均布荷载的情况，则均布荷载大小为主动土压力

5.3)将柔性填料EPS板(3)的塑性阶段考虑为弹性变化，故假设柔性填料EPS的弹性阶段、塑性阶段的弹性模量系数分别为E₁、E₂；卸除土压力分别为ΔP₁、ΔP₂；对U型支挡减载结构的水平变形进行受力分析，根据弹性力学知识，U型支挡减载结构内部中柔性填料EPS板与墙背土体之间的刚度差异引起的水平位移差δ₁由下列公式计算得到：其中E_s为墙背土体的变形模量系数，μ₁为墙背土体泊松比，K₁为水平位移影响系数，与钢板高度e和宽度c比值有关；式中K₁为水平位移影响系数取值；

5.4)柔性填料EPS板产生的压缩变形δ₂由下列公式得到：其中卸除的土压力ΔP取值分别为ΔP₁、ΔP₂，EPS板的厚度为h₁，EPS板弹性模量系数E取值分为E₁、E₂两种情况；

5.5)综上所述步骤，由δ₁＝δ₂可联立上式方程③④⑤可以得到EPS板卸除土压力为：由水平方向受力平衡可得，则考虑EPS板减载后的土压力为