[发明专利]一种地连墙成桥应力的计算方法

权利要求书

1.一种地连墙成桥应力的计算方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1、建立开挖阶段的地连墙有限元模型；

步骤2、所述有限元模型包括地连墙、底板和内衬，内衬为环形，地连墙为筒形；假定环形内衬以及地连墙结构两侧土体为弹簧模型，筒形地连墙与环形内衬支护体系的总体基本方程为：

在式1中：

v为地连墙泊松比，E为地连墙弹性模量，I为地连墙单位宽度截面惯性矩，k_in为基坑内侧土弹性系数，k_ex为基坑外侧土弹性系数，k_zc为内衬等效分布弹性系数，Δp₀为基坑内外侧压力之差，z为地面或开挖面以下深度，h为开挖深度，R为地连墙半径，u为地连墙的水平位移；

步骤3、地连墙外侧混凝土注浆层通过弹性地基梁法模拟，采用弹簧模拟注浆层对支挡结构的地基反力，地基反力由水平地基反力系数乘积该深度处挡墙的变形来确定，地基反力系数的式子如下：

K_h＝A₀+mzⁿ 式2

p_u＝K_hub₀ 式3

在式2和式3中：

K_h为土的水平抗力系数或水平基床系数；

p_u为土对支挡结构的水平地基反力；

z为地面或开挖面以下深度；

k为比例系数；

n为指数，用来反映地基反力系数随深度变化；

A₀通常取为零，m为地面或开挖面土的地基反力系数；

u为地连墙的水平位移；b₀为地连墙的抗力计算宽度；

步骤4、结合式2和式3，并将不同开挖阶段的水平抗力系数分别代入式1得出加固前后地连墙的最大应力，将地连墙加固前后的最大应力进行比值。

2.如权利要求1所述的一种地连墙成桥应力的计算方法，其特征在于：所述地连墙加固前后最大应力比值的公式为：

在式4中：

R_s-地连墙加固后最大应力与加固前的比值；

T_c-为混凝土注浆层厚度；

-为地连墙外围土剪切系数；

E_d-为地连墙弹性模量；

其中p₁、p₂、p₃、p₄、p₅、p₆为特征数，其值分别为：p₁＝-1.04，p₂＝0.00028，p₃＝-7.37，p₄＝4.67，p₅＝1.51，p₆＝2234.5。

3.如权利要求1所述的一种地连墙成桥应力的计算方法，其特征在于：在轴对称的薄壳结构中，壳体的环向应力σ_θ与应变ε_θ的公式分别表达为：

其中，E为地连墙弹性模量，z为地面或开挖面以下深度，u_r地连墙径向位移，u_θ为地连墙横向位移与径向位移的合位移，v为地连墙泊松比，R为地连墙半径，θ为合角，ε_z为力变，u_z为地连墙横向位移；

在轴对称条件下有u_θ＝0，且筒形地连墙半径沿z方向厚度相同，则式6简化为：

其中R为地连墙半径，u_r为地连墙径向位移；

忽略地连墙自重的影响，得到地连墙竖向应力的式子为：

其中，E为地连墙弹性模量，u_θ为地连墙横向位移与径向位移的合位移，v为地连墙泊松比，ε_z为力变；

联立5-8解得地连墙应力的式子为：

其中，E为地连墙弹性模量，u_r地连墙径向位移，R为地连墙半径。