【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡支护工程，尤其涉及一种抗滑桩嵌固段长度计算方法及其装置。
技术介绍
1、抗滑桩是一种常见的边坡支护结构，主要功能是为边坡提供足够的抗滑能力以确保边坡稳定性。
2、在设计抗滑桩时需要考虑抗滑桩内力和抗滑桩稳定性，目前相关规范中分别采用两套计算模型进行计算，导致抗滑桩的设计过程繁琐。
3、目前相关规范中对抗滑桩内力计算推荐使用荷载-结构法，采用土弹簧即弹性连接来模拟嵌固段周围约束土体，而对于嵌固段则采用桩前、桩后被动、主动土压力力矩平衡来计算嵌固长度。对于嵌固段长度的计算模型未考虑桩土变形协调，若桩身前后土压力同时达到被动、主动极限状态不符合朗肯土压力对于土体达到极限状态时的位移要求；且计算抗滑桩内力的荷载-结构法考虑了弹性连接，一定程度上考虑了桩土变形协调，对弹性连接加以改进即可用于计算桩身嵌固段长度。
4、所以需要提供一种抗滑桩嵌固段长度计算方法及其装置可以较好的模拟嵌固段土体的弹塑性力学特性，在满足变形协调的同时还考虑土体材料非线性特征，同时计算抗滑桩内力和抗滑桩稳定性，使得最终的计算结果更加贴近真实物理状态，并可以大幅提高计算效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种抗滑桩嵌固段长度计算方法及其装置，可以同时计算抗滑桩内力和抗滑桩稳定性，大幅提高计算效率，并且计算结果贴近真实物理状态。
2、本专利技术第一个方面，提供了一种抗滑桩嵌固段长度计算方法，包括：
3、土压力计算步骤：抗滑桩包括嵌固段
4、梁单元划分步骤：将所述抗滑桩划分为若干个采用线弹性本构的梁单元，并且所述抗滑桩的底部与竖向固定端约束连接；
5、理想弹塑性单元直径计算步骤：使用仅受压的理想弹塑性单元代替所述嵌固段的桩周约束土体，同时获取土水平反力系数、梁单元的划分尺寸、抗滑桩的土反力分布宽度，并结合所述桩身混凝土弹性模量计算所述理想弹塑性单元的直径；
6、内外侧理想弹塑性单元屈服应力计算步骤：将所述嵌固段内侧、外侧桩周土体被动土压力作为理想弹塑性单元的屈服应力，计算所述嵌固段的内侧理想弹塑性单元屈服应力和外侧理想弹塑性单元屈服应力；
7、有限元模型建立步骤：根据所述抗滑桩所需要承担的所述土压力或所述边坡剩余下滑力、所述载荷边界、所述内侧理想弹塑性单元屈服应力、所述外侧理想弹塑性单元屈服应力、所述理想弹塑性单元直径、所述梁单元和所述理想弹塑性单元建立荷载-结构有限元模型；
8、校核步骤：对所述荷载-结构有限元模型进行非线性静力分析，当计算收敛时则所述嵌固段的长度满足稳定性要求，若计算不收敛则重新预设所述抗滑桩的所述嵌固段长度、所述桩身截面直径、所述桩间距，并重新进入所述土压力计算步骤直到满足所述抗滑桩稳定性要求为止。
9、进一步的，上述的抗滑桩嵌固段长度计算方法中：
10、所述理想弹塑性单元包括仅受压的桁架单元和固定端约束；
11、所述桁架单元的一端与所述梁单元连接，另一端与所述固定端约束连接；
12、此时所述内侧理想弹塑性单元屈服应力为内侧桁架单元屈服应力，所述外侧理想弹塑性单元屈服应力为外侧桁架单元屈服应力。
13、进一步的，上述的抗滑桩嵌固段长度计算方法中：
14、所述理想弹塑性单元包括桁架单元、固定端约束和仅受压的弹性连接单元；
15、所述桁架单元的一端与所述梁单元连接，另一端通过所述弹性连接单元与所述固定端约束连接；
16、此时所述内侧理想弹塑性单元屈服应力为内侧桁架单元屈服应力，所述外侧理想弹塑性单元屈服应力为外侧桁架单元屈服应力。
17、进一步的，上述的抗滑桩嵌固段长度计算方法中：
18、所述桁架单元的长度为1m，且截面为圆形，根据土层水平线刚度和所述桁架单元线刚度相等可以得出所述桁架单元的直径计算公式为：
19、
20、其中，di为所述嵌固段第i层土的所述桁架单元截面直径，ksi为所述嵌固段第i层土水平反力系数，l为所述梁单元的划分尺寸，b0为单根桩上土反力分布宽度，ec为所述桩身混凝土弹性模量。
21、进一步的，上述的抗滑桩嵌固段长度计算方法中：
22、内外侧屈服应力计算步骤中，根据tresca屈服准则对桁架单元的屈服应力进行计算，所述桁架单元的所述屈服应力采用所述嵌固段土体的被动土压力，于是，所述内侧桁架单元屈服应力的计算公式为：
23、
24、所述外侧桁架单元屈服应力的计算公式为：
25、
26、其中，σi内为所述内侧桁架单元屈服应力，即所述抗滑桩内侧所述嵌固段深度处第i层土的桁架单元材料屈服应力，σi外为所述外侧桁架单元屈服应力，即所述抗滑桩外侧所述嵌固段z深度处第i层土的桁架单元材料屈服应力，σz内为所述抗滑桩内侧所述嵌固段土层距离地表z深度处计算点的土自重应力，σz外为所述抗滑桩外侧所述嵌固段土层距离地表z深度处计算点的土自重应力，ke为嵌固段安全系数，为所述嵌固段第i层土的内摩擦角，ci为所述嵌固段第i层土的土粘聚力。
27、进一步的，上述的抗滑桩嵌固段长度计算方法中：
28、与嵌固段最顶端梁单元节点和嵌固段最底端梁单元节点连接的所述内侧桁架单元屈服应力为：
29、
30、所述与嵌固段最顶端梁单元节点和所述嵌固段最底端梁单元节点连接的所述外侧桁架单元屈服应力为：
31、
32、所述与嵌固段最顶端梁单元节点和所述嵌固段最底端梁单元节点连接的所述桁架单元的直径计算公式为：
33、
34、本专利技术还提供了一种抗滑桩嵌固段长度计算装置，包括：
35、土压力计算模块：用于抗滑桩包括嵌固段和悬臂段，预设所述嵌固段长度、所述抗滑桩的桩身截面直径、所述抗滑桩的桩间距以及桩身混凝土弹性模量，计算所述抗滑桩所需要承担的土压力或边坡剩余下滑力，以及载荷分布形式，并根据所述桩间距确定所述悬臂段的载荷边界；
36、梁单元划分模块：用于将所述抗滑桩划分为若干个采用线弹性本构的梁单元，并且所述抗滑桩的底部与竖向固定端约束连接，
37、理想弹塑性单元直径计算模块：用于使用仅受压的理想弹塑性单元代替所述嵌固段的桩周约束土体，同时获取土水平反力系数、梁单元的划分尺寸、抗滑桩的土反力分布宽度，并结合所述桩身混凝土弹性模量计算所述理想弹塑性单元的直径；
38、内外侧理想弹塑性单元屈服应力计算模块：用于将所述嵌固段内侧、外侧桩周土体被动土压力作为理想弹塑性单元的屈服应力，计算所述嵌固段内侧理想弹塑性单元屈服应力和外侧理想弹塑性单元屈服应力；
39、有限元模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
7.一种抗滑桩嵌固段长度计算装置，其特征在于，包括：
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及网络接口；
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行，以使得具有所述处理器的计算机设备执行权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在计算机可读存储介质中，所述计算机程序适于由处理器读取并执行，以使得具有所述处理器的计算机设备执行权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的抗滑桩嵌固段长度计算方法，其特征在于：
7.一种抗滑桩嵌固段长度计算装置，其特征在于，包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：付君宜，胡春香，胡政，胡凯，顾娜，魏楚，胡义超，
申请(专利权)人：贵州鑫华凯建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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