一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，属于基坑工程领域。所述方法包括：对有效任意荷载进行条块划分，对于第i个条块，计算其附加荷载F

【技术实现步骤摘要】
一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法


[0001]本专利技术属于基坑工程领域，尤其涉及一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法。

技术介绍

[0002]基坑支挡结构的设计，首先应该计算支挡结构上作用的土压力，对于支挡结构外侧土体产生的土压力统一采用朗肯主动土压力理论进行计算，而对于支挡结构顶部作用附加荷载情况，现有规范只给出了形状规则的几种附加荷载作用情况下的土压力计算方法。然而，实际工程中支挡结构顶部作用的附加荷载并非总是规则的，而可能是任意形状，工程师在设计过程中往往将任意附加荷载简化为规则荷载进行计算，该种计算结果不符合实际情况。
[0003]因此，目前还没有针对支挡结构顶部任意附加荷载的土压力计算方法。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术旨在提供一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，使支挡结构顶部作用附加任意荷载时土压力的计算更加精确。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0006]一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，所述计算方法包括如下步骤：
[0007]对有效任意荷载进行条块划分，对于第i个条块，计算其附加荷载F
i
，并根据应力扩散原理，计算所述附加荷载F
i
经扩散后作用于局部土中的附加应力Δσ
i
；其中，所述有效任意荷载指经45
°
应力扩散角扩散后作用于支挡结构上的荷载；所划分的条块数为n，n为大于等于10的自然数，所述i大于等于1，小于等于n；
[0008]根据朗肯主动土压力计算原理，计算各条块影响范围内主动土压力合力E
ai
；
[0009]根据各条块影响范围内的主动土压力合力E
ai
，计算支挡结构上作用的总主动土压力合力。
[0010]其中，所述有效任意荷载水平范围为0～H，H为所述支挡结构高度。
[0011]其中，所述n取值范围为10～100。
[0012]其中，对于第i个条块，所述附加荷载计算范围为附加荷载F
i
可采用下式计算
[0013][0014]其中，x
i
为第i个条块底面中点与支挡结构顶面的水平距离，f(x
i
)为附加荷载分布函数，H为所述支挡结构高度。
[0015]其中，对于第i个条块，所述附加荷载F
i
经扩散后作用于局部土中的附加应力Δσ
i
大小为
[0016][0017]其中，所述各条块影响范围内主动土压力合力E
ai
采用如下公式计算：
[0018][0019]其中，γ为支挡结构外侧土体重度，c为支挡结构外侧土体粘聚力，k
a
为主动土压力系数，力系数，为支挡结构外侧土体内摩擦角。
[0020]其中，所述支挡结构上作用的总主动土压力合力采用如下公式计算：
[0021][0022]本专利技术实施例所提供的技术方案具有如下有益效果：
[0023]本专利技术实施例所提供的一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，将支挡结构顶部附加荷载进行条块划分，计算该条块附加荷载，根据应力扩散原理，计算附加荷载经应力扩散后作用于局部土中的附加应力；考虑土中增加的附加应力，由朗肯主动土压力原理，计算各条块影响范围内的主动土压力合力；将各个条块影响范围内的主动土压力合力相加即得作用于支挡结构上的总主动土压力合力。本专利技术基于条块划分方法及应力扩散原理计算支挡结构土压力，为支挡结构顶部作用附加荷载时土压力的计算提供了切实可行的方法，使支挡结构顶部作用附加任意荷载时土压力的计算更加精确。
[0024]当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0026]图1为本专利技术实施例所述一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法流程图；
[0027]图2为本专利技术实施例所述第i个条块影响范围内附加应力计算示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例所述第i个条块影响范围内作用主动土压力计算示意图。
具体实施方式
[0029]本申请专利技术人在发现上述问题后，针对基坑支挡结构所受主动土压力进行了研究，研究发现，支挡结构顶部附加荷载引起的土中附加应力遵循应力扩散原理，且实际工程中支挡结构顶部荷载分布可以是多种多样的，而非刚好满足规范规定的几种特定形式。但是，目前并没有针对支挡结构顶部作用任意形式荷载时的土压力计算方法。
[0030]应注意的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是专利技术人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本专利技术实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是专利技术人在本专利技术过程中对本专利技术做出的贡献。
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征也可以相互组合。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
[0033]经过上述深入分析后，本申请针对基坑支挡结构所受土压力进行了分析，发现支挡结构顶部附加荷载引起的土中附加应力遵循应力扩散原理，且采用条分法将附加荷载进行条块划分，可使计算不限荷载分布形式。基于此，本申请提供了一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法。根据该方法计算的土压力，可用于基坑支挡结构的设计计算，当然本专利技术并不局限于此。
[0034]如图1所示，为本专利技术实施例所提供的一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法的流程图，所述设计方法包括如下步骤：
[0035]步骤S1，对有效任意荷载进行条块划分，对于第i个条块，计算其附加荷载F
i
，并根据应力扩散原理，计算所述附加荷载F
i
经扩散后作用于局部土中的附加应力Δσ
i
；
[0036]其中，由于支挡结构高度有限，因此只需考虑经45
°
应力扩散角扩散后作用于支挡结构上的有效任意荷载，也就是本专利技术所述有效任意荷载是指经45...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，其特征在于，所述方法包括：对有效任意荷载进行条块划分，对于第i个条块，计算其附加荷载F
i
，并根据应力扩散原理，计算所述附加荷载F
i
经扩散后作用于局部土中的附加应力Δσ
i
；其中，所述有效任意荷载指经45
°
应力扩散角扩散后作用于支挡结构上的荷载；所划分的条块数为n，n为大于等于10的自然数，所述i大于等于1，小于等于n；根据朗肯主动土压力计算原理，计算各条块影响范围内主动土压力合力E
ai
；根据各条块影响范围内的主动土压力合力E
ai
，计算支挡结构上作用的总主动土压力合力。2.根据权利要求1所述的一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，其特征在于，所述有效任意荷载水平范围为0～H，H为所述支挡结构高度。3.根据权利要求1所述的一种基坑工程支挡结构顶部附加任意荷载土压力计算方法，其特征在于，所述n取值范围为10～100。4.根据权利要求1所述的一种基坑工程支挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志平，刘欢，赵克永，付君宜，孙洪，许飞洲，张晋，杨欣，
申请(专利权)人：贵州正建兴业工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：