一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法技术

本发明专利技术公开了一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法，包括：(1)确定上下层结构所需总筋材拉力，并计算每层所需筋最大材拉力；(2)计算上下层结构每层所需筋材长度、加筋区域面积，从而确定筋材与填料用量；(3)计算筋材与填料的碳排放量，最终确定总碳排放量；(4)重复步骤(1

【技术实现步骤摘要】
一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法


[0001]本专利技术涉及多级加筋土结构设计
，更具体地说，它涉及一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法。

技术介绍

[0002]加筋土结构性能优越，广泛应用于传统的土坡、挡墙、软弱地基加固中。其中加筋土挡墙在道路工程中常用于改善路基。当单级加筋土挡墙高度逐渐增加时，面板与筋材连接处应力则随之增加；这会导致面板容易变形且不易控制以致施工操作变得相当困难。因而当单级加筋土挡墙达到一定高度时，常采用分级处理的设计方法，并在相邻两级加筋土挡墙之间设置台阶。台阶宽度设置往往成为设计双级加筋土挡墙的关键因素之一。
[0003]一种新型加筋土结构很好地回避了台阶宽度设置的问题，即双级无台阶加筋土结构。然而当前国内外设计规范还未涉及双级无台阶加筋土结构的具体设计方法。若要建造一个既安全可靠又绿色环保的双级无台阶加筋土结构，需要合理地分析其内部稳定以及筋材配筋方式与密度，而影响这些内容的上下层结构的高度设置将是更为重要的设计参数。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法，以期能考虑不同上下层高度组合下所用筋材与填料的最低总碳排放，以确定上下层结构高度的合理设置，从而能够在保证双级无台阶加筋土结构安全设计的前提下，有效地降低工程建造中所产生的总碳排放量，为双级无台阶加筋土结构的设计提供绿色环保且科学合理的指导。
[0005]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：/>[0006]本专利技术一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法的特点在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、确定双级无台阶加筋土结构在其上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构所需总筋材拉力T
pnp
、下层结构所需总筋材拉力T
dnd
以及所有潜在破坏面中的临界破坏面，从而计算出上、下层结构中每层所需最大筋材拉力；
[0008]步骤2、确定在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构中每层在临界破坏面内的筋材长度L
pnpS
及其在临界破坏面外的筋材长度L
pnpE
、下层结构中每层在临界破坏面内的筋材长度L
dndS
及其在临界破坏面外的筋材长度L
dndE
，从而确定上、下层结构的最大加筋长度及加筋区域，以计算所需筋材长度及填料用量；
[0009]步骤3、确定在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，筋材及填料用量的总碳排放量；
[0010]步骤4、在加筋总层数一定且T
dnd
>0时，按照步骤1
‑
步骤3的过程计算不同上、下层结构的加筋层数情况下的筋材及填料用量的总碳排放量，并以总碳排放量最小时的上、下层结构高度为最优高度。
[0011]本专利技术所述的上下层结构高度设置方法的特点也在于，所述步骤1中是利用式(1)和式(2)分别计算在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构所需总筋材拉力T
pnp
与下层结构所需总筋材拉力T
dnd
：
[0012][0013][0014]式(1)和式(2)中：A1表示潜在破坏面与上层结构墙趾及顶部相交而计算得到的一个常数，且A1＝H
p
/[exp(
‑
Ψβ
11
)cosβ
11
‑
exp(
‑
Ψβ
21
)cosβ
21
]，β
11
表示潜在破坏面与上层结构墙趾交点在极坐标中的角度，β
21
表示潜在破坏面与上层结构顶部交点在极坐标中的角度，β
′
表示潜在破坏面上任意位置处在极坐标中的角度，γ表示填料重度，φ表示填料内摩擦角，且Ψ＝tanφ；H
p
表示上层结构的高度，且H
p
＝n
p
S
V
，S
V
表示相邻两加筋层之间的竖向间距；D
p
表示上层结构所需总筋材拉力的作用位置，且D
p
＝H
p
/3；A表示潜在破坏面与下层结构坡脚及上层结构顶部相交而计算得到的一个常数，且A＝H/[exp(
‑
Ψβ1)cosβ1‑
exp(
‑
Ψβ2)cosβ2]，β1表示潜在破坏面与下层结构坡脚交点在极坐标中的角度，β2表示潜在破坏面与上层结构顶部交点在极坐标中的角度，β表示潜在破坏面上任意位置处在极坐标中的角度；α表示等效加筋土边坡坡角，H表示双级无台阶加筋土结构的高度，H＝H
p
+H
d
，H
d
表示下层结构高度；D
d
表示下层结构所需总筋材拉力的作用位置，D
d
＝H
d
/2。
[0015]3.根据权利要求1所述的上下层结构高度设置方法，其特征在于，所述步骤1中上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，利用式(3)和式(4)分别计算上层结构中第i层所需筋材拉力最大值T
pmaxi
与下层结构中每层所需筋材拉力最大值T
dmaxnd
：
[0016][0017][0018]所述步骤2中上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，利用式(5)和式(6)分别计算上层结构中第i层在临界破坏面内的筋材长度L
pnpSi
与下层结构中第j层在临界破坏面内的筋材长度L
dndSj
：
[0019]L
pnpSi
＝X
i
‑
H
d
cotω i＝1,2,...,n
p
ꢀꢀ
(5)
[0020]L
dndSj
＝X
j
‑
[H
d
‑
(j
‑
1)S
V
]cotω j＝1,2,...,n
d
ꢀꢀ
(6)
[0021]式(5)和式(6)中，X
i
表示上层结构中第i层筋材与临界破坏面交点的横坐标值，X
j
表示下层结构中第j层筋材与临界破坏面交点的横坐标值，ω表示下层结构的坡角；
[0022]利用式(7)和式(8)分别计算上层结构的加筋层数为n
p
、下层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级无台阶加筋土结构的上下层结构高度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定双级无台阶加筋土结构在其上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构所需总筋材拉力T
pnp
、下层结构所需总筋材拉力T
dnd
以及所有潜在破坏面中的临界破坏面，从而计算出上、下层结构中每层所需最大筋材拉力；步骤2、确定在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构中每层在临界破坏面内的筋材长度L
pnpS
及其在临界破坏面外的筋材长度L
pnpE
、下层结构中每层在临界破坏面内的筋材长度L
dndS
及其在临界破坏面外的筋材长度L
dndE
，从而确定上、下层结构的最大加筋长度及加筋区域，以计算所需筋材长度及填料用量；步骤3、确定在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，筋材及填料用量的总碳排放量；步骤4、在加筋总层数一定且T
dnd
>0时，按照步骤1
‑
步骤3的过程计算不同上、下层结构的加筋层数情况下的筋材及填料用量的总碳排放量，并以总碳排放量最小时的上、下层结构高度为最优高度。2.根据权利要求1所述的上下层结构高度设置方法，其特征在于，所述步骤1中是利用式(1)和式(2)分别计算在上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，上层结构所需总筋材拉力T
pnp
与下层结构所需总筋材拉力T
dnd
：：式(1)和式(2)中：A1表示潜在破坏面与上层结构墙趾及顶部相交而计算得到的一个常数，且A1＝H
p
/[exp(
‑
Ψβ
11
)cosβ
11
‑
exp(
‑
Ψβ
21
)cosβ
21
]，β
11
表示潜在破坏面与上层结构墙趾交点在极坐标中的角度，β
21
表示潜在破坏面与上层结构顶部交点在极坐标中的角度，β
′
表示潜在破坏面上任意位置处在极坐标中的角度，γ表示填料重度，φ表示填料内摩擦角，且Ψ＝tanφ；H
p
表示上层结构的高度，且H
p
＝n
p
S
V
，S
V
表示相邻两加筋层之间的竖向间距；D
p
表示上层结构所需总筋材拉力的作用位置，且D
p
＝H
p
/3；A表示潜在破坏面与下层结构坡脚及上层结构顶部相交而计算得到的一个常数，且A＝H/[exp(
‑
Ψβ1)cosβ1‑
exp(
‑
Ψβ2)cosβ2]，β1表示潜在破坏面与下层结构坡脚交点在极坐标中的角度，β2表示潜在破坏面与上层结构顶部交点在极坐标中的角度，β表示潜在破坏面上任意位置处在极坐标中的角度；α表示等效加筋土边坡坡角，H表示双级无台阶加筋土结构的高度，H＝H
p
+H
d
，H
d
表示下层结构高度；D
d
表示下层结构所需总筋材拉力的作用位置，D
d
＝H
d
/2。3.根据权利要求1所述的上下层结构高度设置方法，其特征在于，所述步骤1中上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，利用式(3)和式(4)分别计算上层结构中第
i层所需筋材拉力最大值T
pmaxi
与下层结构中每层所需筋材拉力最大值T
dmaxnd
：：4.根据权利要求2所述的上下层结构高度设置方法，其特征在于，所述步骤2中上层结构的加筋层数为n
p
、下层结构的加筋层数为n
d
时，利用式(5)和式(6)分别计算上层结构中第i层在临界破坏面内的筋材长度L
pnpSi
与下层结构中第j层在临界破坏面内的筋材长度L
dndSj
：L
pnpSi
＝X
i
‑
H
d
cotω i＝1,2,...,n
p
ꢀꢀꢀꢀ
(5)L
dndSj
＝X
j
‑
[H
d
‑
(j
‑
1)S
V
]cotω j＝1,2,...,n
d
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式(5)和式(6)中，X
i
表示上层结构中第i层筋材与临界破坏面交点的横坐标值，X
j
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮晓波，王宏威，罗玉珊，梁志荣，魏祥，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：