一種雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法，針對雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)（包括前排樁1、后排樁2、樁頂連梁3、樁間土4），提出了一種可考慮前排樁抗壓、后排樁抗拔力偶和地下水浮力影響的雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法，并推導(dǎo)出了相應(yīng)的解析式。該方法克服了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120?2012以及湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159?2012中雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆計(jì)算方法引起的樁長過長，造成工程浪費(fèi)的缺點(diǎn)。工程案例驗(yàn)算表明，同條件下，使用本發(fā)明所論述的方法計(jì)算雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性，相比于現(xiàn)行規(guī)范，安全系數(shù)可提高20%~55%。本發(fā)明提供的計(jì)算方法可靠性高、結(jié)果合理且簡單易行、計(jì)算成本低、設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。
【專利說明】
-種雙排巧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法，適用于采用雙排粧支護(hù)的基 坑工程抗傾覆安全系數(shù)的計(jì)算。
【背景技術(shù)】
[0002] 與懸臂支護(hù)單粧相比，雙排粧支護(hù)體系具有整體剛度大，粧頂位移小，能自動調(diào)節(jié) 結(jié)構(gòu)本身的內(nèi)力使之在復(fù)雜多變的外荷載作用下保持穩(wěn)定安全等優(yōu)點(diǎn)?；娱_挖深度較大 或場地±層軟弱，懸臂支護(hù)單粧的抗彎剛度不能滿足變形控制要求時(shí)，多采用雙排粧支護(hù) 體系。采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012W及湖北省《基坑工程技術(shù) 規(guī)程》DB42/T159-2012中的計(jì)算方法，常常出現(xiàn)計(jì)算的雙排粧抗支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆安全系數(shù)較 小，不滿足規(guī)范的要求，需增加雙排粧粧長，而實(shí)際工程中雙排粧發(fā)生傾覆破壞的情況非常 少。因此，采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012W及湖北省《基坑工程 技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全計(jì)算方法，為滿足規(guī)范要求，而 需增加雙排粧粧長，勢必造成浪費(fèi)，有必要改進(jìn)現(xiàn)有規(guī)范中雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系 數(shù)計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法，該方 法計(jì)算簡便、成本低、結(jié)果合理、可靠性高、易于推廣應(yīng)用。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:針對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)的計(jì)算推導(dǎo)，需 作如下假定： (1) 假設(shè)雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)W前排粧靠基坑側(cè)粧底為轉(zhuǎn)動點(diǎn)，該假定與現(xiàn) 行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012W及湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/ T159-2012的規(guī)定一致； (2) 忽略地下水滲流對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆安全系數(shù)計(jì)算的影響，地下水浮力按靜水 壓力簡化計(jì)算。
[0005] 現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012與湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《基坑工 程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的計(jì)算方法一致，其計(jì)算 解析式為：
式中： 區(qū)一一抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)； '遷由為一一基坑外側(cè)主動水上壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動水上壓力的標(biāo)準(zhǔn)值(kN); 蒂這、塞》--分別為基坑外側(cè)主動水±壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動水±壓力的合力作用點(diǎn)至 粧底端的距離(m); G一一雙排粧、粧頂連梁和粧間±的自重之和(kN); -雙排粧、粧頂連梁和粧間±的重屯、至前排粧邊緣的水平距離(m)。
[0006] 本發(fā)明改進(jìn)后的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算公式推導(dǎo)過程如下(計(jì)算簡圖 見圖2): (1)基坑主動側(cè)水±壓力傾覆力矩晏被動側(cè)水±壓力抗傾覆力矩^霉、雙排粧 支護(hù)體系自重抗傾覆力矩括馬;按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012或者 湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中計(jì)算公式計(jì)算。
[0007] (2)根據(jù)勘察報(bào)告提供的地層物理力學(xué)參數(shù)，確定各±層的重度;r、粘聚力接和內(nèi) 摩擦角斬-，根據(jù)上壓力理論計(jì)算主動上壓力超:； 則深度z處±體對后排粧的摩擦力：
； 后排粧抗拔義
由于±體對前排粧的摩擦力對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆轉(zhuǎn)動點(diǎn)的力臂等于0,因此，前 排粧抗壓、后排粧抗拔力所提供的抗傾覆力矩為巧曰簽，其中
馬為雙排粧排距；t/ 為粧的直徑。
[000引（3)根據(jù)場地實(shí)際地下水位的監(jiān)測，確定基坑內(nèi)地下水水位hwi和基坑外地下水水 位hw2,當(dāng)粧底位于透水性好的粉±、粉砂或卵石等±層，地下水對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的浮力 化^1+11^2)/2，水±壓力宜采用水±分算原則計(jì)算，±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度 指標(biāo);當(dāng)粧底位于透水性差的黏性±或老黏±等±層，地下水對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的浮力 0，水±壓力宜采用水±合算原則計(jì)算，±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)； 貝IJ地下水浮力傾覆力矩為撫,'.S -滿。
[0009] (4)改進(jìn)后的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)方法計(jì)算公式為：
式中
一一改進(jìn)的抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)； 渠8、瑪--基坑外側(cè)主動水上壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動水上壓力的標(biāo)準(zhǔn)值化N); 為、瑪一一分別為基坑外側(cè)主動水上壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動水上壓力的合力作用點(diǎn)至 粧底端的距離(m); G一一雙排粧、粧頂連梁和粧間±的自重之和(kN); 之&一一雙排粧、粧頂連梁和粧間±的重屯、至前排粧邊緣的水平距離(m); 公m--地下水浮力化N);粧底位于地下水位W上或隔水層中，/Zm=O;粧底位于含水層 中，An =化wl+hw2)/2; %----后排粧抗拔力(kN); 每一雙排粧排距(m); d一一粧的直徑(m)。
【附圖說明】
[0010]圖巧本發(fā)明雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明計(jì)算簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1所示，雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括前排粧1、后排粧2、粧頂連梁3、粧間±4。
[0013] 本發(fā)明的實(shí)施步驟是：首先按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120- 2012或者湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中計(jì)算公式計(jì)算基坑主動側(cè)水±壓 力傾覆力矩、被動側(cè)水±壓力抗傾覆力矩、雙排粧支護(hù)體系自重抗傾覆力矩 GAs;其次計(jì)算前排粧抗壓、后排粧抗拔力偶抗傾覆力矩％-.遐，然后計(jì)算地下水浮力傾覆 力矩媒-^-23;最后計(jì)算改進(jìn)的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)^^;，得到的計(jì)算解析式 為： 技術(shù)效果評價(jià)
(1)工程案例驗(yàn)算 采用中南勘察設(shè)計(jì)院(湖北)有限責(zé)任公司開發(fā)的中勘之星雙排粧計(jì)算軟件V2.0進(jìn)行 抗傾覆安全系數(shù)計(jì)算。利用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012或者湖北 省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性規(guī)定和本發(fā)明所述 計(jì)算方法分別計(jì)算武漢地區(qū)雙排粧工程抗傾覆安全系數(shù)，按下式定義本發(fā)明所述計(jì)算方法 雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)變幅P:
式中一一改進(jìn)的抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)； 一一抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)。
[0014] 表1雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)結(jié)果表 (2)技術(shù)效呆評價(jià)
從W上=個工程實(shí)例驗(yàn)算結(jié)果來看，相比現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ120-2012W及湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中的計(jì)算方法，本發(fā)明所提 出的計(jì)算解析式所得到的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)數(shù)值可提高20%~55%，克服了實(shí) 際工程中所設(shè)置的粧長過長，造成工程浪費(fèi)的缺點(diǎn)。本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)： (1)計(jì)算簡便、成本低:本發(fā)明忽略地下水滲流對支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆安全系數(shù)計(jì)算的影響， 地下水浮力按凈水壓力簡化計(jì)算，使得考慮地下水的影響較為簡便，計(jì)算成本低。
[0015] (2)結(jié)果合理、可靠性強(qiáng)：雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法的基本假設(shè)清 晰，推導(dǎo)過程嚴(yán)格，對影響雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的主要因素均予W考慮，并且通過 多個工程實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，表明本發(fā)明提出的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算公式完全可 W滿足工程精度要求，可靠性強(qiáng)。
[0016] (3)節(jié)約資源、方案經(jīng)濟(jì)合理:本發(fā)明所述計(jì)算方法計(jì)算的雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆 安全系數(shù)克服了粧長過長，造成工程浪費(fèi)的情況，相比于采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù) 技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012或者湖北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中的計(jì)算方法，所 設(shè)計(jì)的雙排粧支護(hù)方案更為經(jīng)濟(jì)合理。
[0017] (4)易于推廣應(yīng)用、具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值:正是由于本發(fā)明計(jì)算簡便、結(jié)果合 理、可靠性強(qiáng)、計(jì)算成本低、設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理，使得該雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算 方法容易被工程技術(shù)人員推廣使用，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值巨大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算方法，所述雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括前排 粧、后排粧、粧頂連梁和粧間土，基于現(xiàn)行規(guī)范中雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)計(jì)算方法 的基礎(chǔ)上，考慮前排粧抗壓、后排粧抗拔力偶和地下水浮力對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全 系數(shù)影響的進(jìn)行計(jì)算； 所述方法包括以下步驟： (1)基坑主動側(cè)水土壓力傾覆力矩#、被動側(cè)水土壓力抗傾覆力矩1??、雙排粧支 護(hù)體系自重抗傾覆力矩GZ5J按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012或者湖 北省《基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/T159-2012中計(jì)算公式計(jì)算； 其中忌為基坑外側(cè)主動水土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值為基坑內(nèi)側(cè)被動水土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值 (kN)、忑為基坑外側(cè)主動水土壓力的合力、焉基坑內(nèi)側(cè)被動水土壓力的合力、?；為雙排粧、 粧頂連梁和粧間土的自重之和、:2?為雙排粧、粧頂連梁和粧間土的重心至前排粧邊緣的水 平距離； (2 )計(jì)算前排粧抗壓、后排粧抗拔力偶抗傾覆力矩 根據(jù)勘察報(bào)告提供的地層物理力學(xué)參數(shù)，確定各土層的重度F、粘聚力:?和內(nèi)摩擦角 ..1?.:，根據(jù)土壓力理論計(jì)算主動土壓力:?.:; 則深度z處土體對后排粧的摩擦力+?，其中離:=_〗《; 后排粧抗拔力由于土體對前排粧的摩擦力對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆轉(zhuǎn)動點(diǎn)的力臂等于〇,因此，前排 粧抗壓、后排粧抗拔力所提供的抗傾覆力矩）％為雙排粧排距；c/ 為粧的直徑； (3) 計(jì)算地下水浮力傾覆力矩 根據(jù)場地實(shí)際地下水位的監(jiān)測，確定基坑內(nèi)地下水水位hwi和基坑外地下水水位hW2，當(dāng) 粧底位于透水性好的粉土、粉砂或卵石等土層，地下水對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的浮力A= (hwl+ hw2)/2,水土壓力宜采用水土分算原則計(jì)算，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；當(dāng) 粧底位于透水性差的黏性土或老黏土等土層，地下水對雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的浮力A=O，水土 壓力宜采用水土合算原則計(jì)算，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo);則地下水浮力傾 覆力矩為A s 1...?; (4) 計(jì)算雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)I二
【文檔編號】G06F17/50GK106021753SQ201610359320
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李松, 馬鄖, 張德樂, 劉佑祥, 張曉玉, 王奎, 龍曉東, 程莉, 朱佳, 范曉峰, 郭運(yùn), 張楊, 羅春雨, 易麗麗, 孫盼, 倪欣, 余舜
【申請人】中南勘察設(shè)計(jì)院（湖北）有限責(zé)任公司