一種支護樁的樁間擋土板主動土壓力計算方法
2023-05-22 22:13:41
一種支護樁的樁間擋土板主動土壓力計算方法
【專利摘要】本發明公開一種支護樁樁間擋土板主動土壓力計算方法。主要操作流程是建立樁間擋土板後側土體滑塌破壞的三維滑動楔形體模型，計算出土體三維失穩機構的內部能量耗損率和外荷載功率，根據內部能量耗損率與外荷載功率相等這一極限分析原理，得到樁間擋土板土壓力P與三維滑動楔形體模型特徵角β角的關係，P對於β的最大值即為作用在樁間擋土板上的主動土壓力合力的大小；本發明可以用於計算支護樁樁間擋土板及樁間擋土牆的主動土壓力。
【專利說明】一種支護粧的樁間擋土板主動土壓力計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及巖土工程領域。
【背景技術】
[0002] 支護樁是邊坡工程和基坑工程中常用的一種土體支擋結構。由於支護樁是一種水 平方向不連續的擋土結構，當兩樁之間的土體存在臨空面時，在外荷載及土體自身重力的 作用下，樁間土可能發生局部滑塌破壞。為確保兩樁之間土體的穩定性，使支擋系統能夠長 期有效運行，一般需要在兩粧之間設置擋土板。
[0003] 支護樁樁間擋土板土壓力計算是典型的三維問題，無法採用平面應變假定。目前， 樁間擋土板土壓力計算主要採用"擬化筒倉法"，該法基於散體力學中的Janssen公式，認 為當擋土板設於樁前臨空側時，擋土板荷載的計算可通過擬化一個由樁、土拱和樁間支擋 組成的筒倉的一個側壁來計算其所受的靜止土壓力。該方法假定由樁、土拱和樁間支擋組 成的筒倉側壁不發生位移和變形。
[0004] 然而，在支護粧-樁間擋土板系統中，為充分發揮土拱效應，使土壓力更多地傳遞 到支護樁上，樁間擋土板一般選用剛度較小的薄板或支護樁-樁間擋土板之間採用允許發 生變形的柔性連接，也可以在樁間擋土板後側回填砂土從而形成緩衝層。在重力等外荷載 作用下，擋土板後側土體會形成一個滑動楔形體，並向擋板方向移動。此時作用在擋土板上 的土壓力並非"擬化筒倉法"得到的靜止土壓力，而是更接近於主動土壓力。"擬化筒倉法" 由於採用了與實際情況不同的假設前提，不能夠準確地獲得數據。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是解決擋土板後側土體形成一個滑動楔形體時，不能夠較為準確地 計算支護樁樁間擋土板土壓力的問題。
[0006] 為實現本發明目的而採用的技術方案是這樣的，一種支護樁的樁間擋土板主動土 壓力計算方法，其特徵在於，包括以下步驟：
[0007] 1)建立三維坐標體系：
[0008] 土體臨空面設置若干垂直於水平面的支護樁，相鄰的兩根支護樁A和支護樁B之 間設置垂直於水平面的擋土板；建立三維坐標系後，所述土體的頂面為三維坐標的x〇y面， 土體臨空面為三維坐標的xOz面；
[0009] 若所述擋土板後面的土體發生滑塌後，將形成一個滑塌面，所述滑塌面被近似地 看作一個規則的三維曲面；所述滑塌面上方滑塌掉的土體為滑動體；所述滑動體被近似地 看作一個規則的三維立體圖形； _〇] 所述滑塌面與土體頂面的交線為拋物線AEQB，其中，E。為拋物線頂點，A點和B點 分別是支護樁A和支護樁B的頂點；三維坐標系的原點〇是A點和B點連線的中點，0EQ垂 直於AB ;所述滑塌面底端為G。點，0G。垂直於AB ;
[0011] 2)獲取參數：
[0012] 0E。等於粧間擋土板高度為h，AB等於粧間淨距W，土體重度為γ，土體粘聚力為c， 土體內摩擦角為0G。與E QG。的夾角β ;
[0013] 3)粧間擋土板主動土壓力Pa為：
[0014]
【權利要求】
1. 一種支護樁的樁間擋土板主動土壓力計算方法，其特徵在於，包括以下步驟： 1) 建立三維坐標體系： 土體臨空面設置若干垂直於水平面的支護樁，相鄰的兩根支護樁A和支護樁B之間設 置垂直於水平面的擋土板；建立三維坐標系後，所述土體的頂面為三維坐標的x〇y面，土體 臨空面為三維坐標的xOz面； 若所述擋土板後面的土體發生滑塌後，將形成一個滑塌面，所述滑塌面被近似地看作 一個規則的三維曲面；所述滑塌面上方滑塌掉的土體為滑動體；所述滑動體被近似地看作 一個規則的三維立體圖形； 所述滑塌面與土體頂面的交線為拋物線AEtlB,其中，Etl為拋物線頂點，A點和B點分別 是支護樁A和支護樁B的頂點；三維坐標系的原點0是A點和B點連線的中點，OEtl垂直於 AB;所述滑塌面底端為G。點，0G。垂直於AB; 2) 獲取參數： OEtl等於樁間擋土板高度為h，AB等於樁間淨距w，土體重度為Y，土體粘聚力為c，土 體內摩擦角為灼0G。與EciGtj的夾角3 ; 3) 樁間擋土板主動土壓力Pa為：
根據該式得到P對於0的最大值即為作用在樁間擋土板上的主動土壓力Pa的大小。
【文檔編號】G06T17/00GK104268373SQ201410455355
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】王明珉, 王桂林, 吳曙光, 謝強, 陳建功, 許明 申請人:重慶大學