帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法

帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法。本發明首先進行帶支腿地下連續墻承載力組成分析；其次確定支腿的承載力和墻段的承載力，從而得到帶支腿地下連續墻承載力；然后對帶支腿地下連續墻豎向承載力驗算及支腿豎向承載力驗算；最后得到帶支腿地下連續墻豎向承載力。本發明無需進行特殊的巖土工程勘察，可適應工程的大范圍應用。
【專利說明】帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程專業中巖土工程、基坑工程領域，一般用于建(構)筑物地下室或地下結構。

【背景技術】
[0002]隨城市規模擴大，汽車保有量增加，高層建筑地下室日益加深，各大城市紛紛進行道路向地下發展的探索，地下空間開發和建設如火如荼。在面積和深度不斷加大的地下空間建設過程中，深、厚地下連續墻技術得到了廣泛應用，但目前還存在以下問題:
[0003]1、主要用作地下室外圍護墻，不考慮承受主體結構豎向荷載。
[0004]2、需以基巖為持力層時，地下連續墻入巖時的施工難度和工程造價增加。
[0005]帶支腿地下連續墻是根據特定土質條件、特定使用功能而對地下連續墻的創新，是特殊的地下連續墻。地下連續墻底部設置支腿后，因支腿進入下部較好的持力層或基巖，可兼作工程樁，發揮其端承作用，最終使得帶支腿地下連續墻可承受主體結構豎向荷載，同時減少地下連續墻入巖的施工難度，減少工程造價。
[0006]帶支腿地下連續墻承擔豎向荷載后，可減少工程樁，解決墻體入巖困難和造價高的問題。和普通地下連續墻相比，社會和經濟效益顯著。
[0007]目前國外沒有帶支腿地下連續墻相關研究和報道，國內僅廣東省早在上個世紀末開展了類似帶支腿地下連續墻的施工實踐，項目規模小，沒有對帶支腿地下連續墻的受力和變形特性、適用范圍等進行系統實踐和理論研究。
[0008]帶支腿地下連續墻為新型地下連續墻形式，目前國家標準沒有相應的設計方法。現有的樁基公式適用于單一截面的圓樁或方樁，不能反映墻段和支腿所在的持力層不一致，墻段和支腿端承截面不一樣的情況。


【發明內容】

[0009]為使工程設計人員依據現有的工程勘察資料和數據，確定帶支腿地下連續墻的豎向承載力，本發明提供了根據工程勘察報告提供的各層土體摩擦力和承載力特征值，確定帶支腿地下連續墻豎向承載力的計算方法，本發明包括:
[0010]步驟1:帶支腿地下連續墻承載力組成分析。
[0011]步驟2:確定支腿的承載力公式，計算支腿豎向承載力。
[0012]步驟3:確定墻段的承載力公式，計算墻段豎向承載力。
[0013]步驟4:由步驟2和步驟3，計算帶支腿地下連續墻承載力。
[0014]步驟5:帶支腿地下連續墻豎向承載力驗算。
[0015]步驟6:支腿豎向承載力驗算。
[0016]步驟7:經步驟5、步驟6驗算后，最終得到帶支腿地下連續墻豎向承載力。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]1、能夠共同發揮帶支腿地下連續墻墻段和支腿的端阻，提高帶支腿地下連續墻的豎向承載力。
[0019]2、提供和樁基豎向承載力計算類似的帶支腿地下連續墻豎向承載力計算公式，方便設計人員應用，簡便易行。
[0020]3、將帶支腿地下連續墻自身強度條件考慮在內，明確需進行帶支腿地下連續墻墻段和支腿的豎向承載力驗算，確保帶支腿地下連續墻自身強度滿足豎向荷載受壓的要求。
[0021]4、帶支腿地下連續墻雖為異形地下連續墻，但按本計算方法確定其承載力，需要依據的地基承載力特征值數據和現行國家標準規定的數據條件一致，無需進行特殊的巖土工程勘察，可適應工程的大范圍應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖la、圖1b和圖1c分別為帶支腿地下連續墻豎向承載力立體圖、正視圖和側視圖(用作工程樁)；
[0023]圖2a、圖2b和圖2c分別為帶支腿地下連續墻豎向承載力立體圖、正視圖和側視圖(用作地下室外墻)；
[0024]圖3a、圖3b和圖3c分別為帶支腿地下連續墻用作地下室外墻、用作工程樁和支腿時承載力驗算圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0026]帶支腿地下連續墻承受上部結構荷載時，相當于基礎，其豎向承載力包括兩層涵義:帶支腿地下連續墻自身承載力、支承帶支腿地下連續墻基礎的地基土的極限承載力。后者也稱作帶支腿地下連續墻的豎向承載力。本發明提供了完整的帶支腿地下連續墻、支腿的豎向承載力計算方法，帶支腿地下連續墻墻段、支腿自身承載力驗算公式，從而最終確定帶支腿地下連續墻承載力。
[0027]為實現上述目的，本發明采取下述步驟:
[0028]步驟1:帶支腿地下連續墻承載力組成分析。和普通地下連續墻相比，帶支腿地下連續墻增加了支腿側阻力、支腿端阻力兩部分豎向承載力。即其豎向承載力由墻段豎向承載力(側摩阻力qswl、qsw2和端阻力qpw)和支腿豎向承載力組成(側摩阻力qsll、qsl2和端阻力qpl)。帶支腿地下連續墻作為豎向承重結構時，支腿發揮端承作用。其豎向承載特性類似于摩擦端承樁。為發揮墻段和支腿端部端阻力作用，應使墻段和支腿進入較好持力層。
[0029]帶支腿地下連續墻用作豎向承重結構，分以下兩種情況:
[0030](I)用作工程樁，承受高層建筑上部結構的荷載，參見圖la、圖1b和圖lc。
[0031](2)承受上部結構荷載，用作地下室外墻。因帶支腿地下連續墻墻段幅與幅兩兩相接，墻幅間無豎向位移差可簡化為零，墻兩端側摩阻力qswl為零。地下室施工過程中，基坑開挖卸載，致使基坑底以上迎土側墻體部位土體橫向約束減弱；為偏于安全，地下室范圍墻體側摩阻力qsw2也取為零，參見圖2a、圖2b和圖2c
[0032]步驟2:確定支腿豎向承載力R1公式，為:
[0033]R1 = (Qsi+Qpi) /K(la)
[0034]其中支腿側阻力:Qsl= η(α.2t Σ qsllili+2b1 Σ Qsl2iIi)(lb)
[0035]支腿端阻力:Qpl= QplA1 ；AX = Iib1.t(Ic)
[0036]式中:α —支腿沿墻長的側摩阻折減系數，可取0.8?0.9 ;
[0037]A1—支腿的投影面積(m2)；
[0038]Ii——第i層土的厚度(m)；
[0039]bpt——支腿的寬度和厚度(m)；
[0040]η—墻段下支腿的數量(m)。
[0041 ] 步驟3:確定墻段豎向承載力Rw公式，為:
[0042]Rw = (Qsw+Qpw) /K(2a)
[0043]其中，墻側阻力:QSW= 2t Σ qswlli+2b Σ Qsw2Ii(2b)
[0044]墻端阻力:Qpw= qsp (Aw-A1) ；AW = bt(2c)
[0045]式中:AW——墻段的投影面積(m2)；
[0046]b、t——墻段的寬度和厚度(m)；
[0047]qsp = qpw。
[0048]步驟4:確定帶支腿地下連續墻承載力R公式，計算帶支腿地下連續墻承載力。
[0049]R = Rw+Rx(3)
[0050]qswi>qsw2>Qpw>Qsi>Qsi2和cIpi由工程勘察報告提供，當帶支腿地下連續墻兼作地下室外墻時，qswl值取0，且地下室深度范圍墻段四周側摩阻力qswl、qsw2均為O。式⑴和式(2)中K為安全系數，和國家標準樁基承載力安全要求一致，取K = 2。根據帶支腿地下連續墻尺寸，由式(3)，可計算得到帶支腿地下連續墻豎向承載力。
[0051]步驟5:帶支腿地下連續墻墻段豎向承載力驗算。墻段所受上部結構豎向荷載P需滿足下式要求:
[0052]P 彡 R，= φ cfcAw+0.9f； A；(4)
[0053]式中φ。一成墻工作條件系數，同鉆孔灌注樁，可取0.7?0.8。
[0054]fc—混凝土軸心抗壓強度設計值；
[0055]f；—縱向主筋抗壓強度設計值；
[0056]A；——縱向主筋截面面積。
[0057]步驟6:帶支腿地下連續墻的支腿豎向承載力驗算，見圖3a、圖3b和圖C。支腿頂部所受豎向荷載N為:
P + G-(q +q )/K,廣、
[0058]N =-v^iw ^inv!_(5)

η
[0059]式中G—支腿頂部以上墻段自重以及墻段分擔的地下室豎向荷載；當用作工程樁時，即為支腿頂部以上墻段自重。
[0060]支腿頂部豎向荷載需滿足以下要求:
[0061]N 彡 Φ !efA+0.9f； A；(6)
[0062]式中φ1ε—支腿成型的工作條件系數，同鉆孔灌注樁，可取0.7?0.8。
[0063]步驟7:經步驟5、步驟6驗算后，在滿足支腿自身豎向承載力式￠)的條件下，取式(3)R和式(4)R’兩者的最小值，該值即為帶支腿地下連續墻最終豎向承載力。
【權利要求】
1.帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 步驟1:帶支腿地下連續墻承載力組成分析； 步驟2:確定支腿的承載力公式，計算支腿豎向承載力； 步驟3:確定墻段的承載力公式，計算墻段豎向承載力； 步驟4:由步驟2和步驟3，計算帶支腿地下連續墻承載力； 步驟5:帶支腿地下連續墻豎向承載力驗算； 步驟6:支腿豎向承載力驗算； 步驟7:經步驟5、步驟6驗算后，最終得到帶支腿地下連續墻豎向承載力。
2.根據權利要求1所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法，其特征在于:步驟I中所述承載力由墻段和支腿豎向承載力組成；其中墻段豎向承載力包括兩端側摩阻力qswl、墻兩側側摩阻力qsw2、墻底端端阻力qpw ;支腿豎向承載力包括沿長度方向支腿側摩阻力qsll、沿厚度方向支腿的側摩阻力qsl2、支腿的端阻力qpl。
3.根據權利要求2所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法，其特征在于:支腿豎向承載力R1具體計算方法為:
Ri = (Qsi+Qpi)A
Qsl = n(a.2tXqsllli+2b1 Xqsl2Ii)
Qpi = QpiAi A = A.t 式中a為支腿沿墻長的側摩阻折減系數A1為支腿的投影面積山為第i層土的厚度；bx為支腿的寬度；t為支腿的厚度；n為墻段下支腿的數量；K為安全系數。
4.根據權利要求2所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法，其特征在于:墻段豎向承載力Rw具體計算方法為:
Rw = (Qsw+Qpw) /K
Qsw = 2tXqswlli+2b Xqsw2Ii
Qpw = Qsp (Aw-A1) ；AW = bt 式中Aw為墻段的投影面積；b為墻段的寬度；t為墻段的厚度。
5.根據權利要求3或4所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法,其特征在于:步驟5中的驗算具體是:墻段所受上部結構豎向荷載P需滿足:
P 彡 R’ = (tcfcAw+0.9fy’As’ 式中Φ。為成墻工作條件系數；f。為混凝土軸心抗壓強度設計值；fy’為縱向主筋抗壓強度設計值;As’為縱向主筋截面面積。
6.根據權利要求3或4所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法,其特征在于:步驟6中的驗算具體是: 支腿頂部豎向荷載N需滿足以下要求:
Φ1α?Α+0.9f； A；
p+g-(q +Q )/K
n 式中。為支腿成型的工作條件系數，G為支腿頂部以上墻段自重以及墻段分擔的地下室豎向荷載；當用作工程樁時，即為支腿頂部以上墻段自重。
7.根據權利要求5所述的帶支腿地連續墻豎向承載力計算方法，其特征在于:步驟7具體是:在滿足支腿頂部豎向荷載要求下，取帶支腿地下連續墻承載力和R’兩者中的最小值，該最小值即為帶支腿地下連續墻最終豎向承載力。
【文檔編號】E02D33/00GK104164869SQ201410174469
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】袁靜, 劉興旺, 施祖元, 曹國強, 馬少俊 申請人:浙江省建筑設計研究院