雙排樁基?承臺?擋墻組合支擋結構設計計算方法
【專利摘要】本發明公開了雙排樁基?承臺?擋墻組合支擋結構設計計算方法，該組合結構由雙排樁基、承臺、擋墻、鋸齒四個部分構成，并包括了擋墻、承臺、樁基的設計計算方法。本發明提出的雙排樁?承臺?擋墻組合支擋結構，較單排樁?承臺?擋墻組合支擋的方式，在用于滑坡體較大時支擋效果更好、更為安全可靠，且經濟性更高。并提出了考慮地基抗力與樁?承臺協調作用的組合結構承臺的計算方法，較現目前采用的計算方法更加接近結構的真實受力狀態，能夠簡便的求得承臺的撓度、轉角、剪力和彎矩，為工程設計計算提供可靠的依據。
【專利說明】
雙排巧基-承臺-擋墻組合支擋結構設計計算方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種組合支擋結構及其設計計算方法，具體包括由雙排粧基、承臺、擋 墻、抗滑銀齒構成的組合結構和該結構的設計計算方法。
【背景技術】
[0002] 雙排粧基-承臺-擋墻是一種新型支擋結構，由抗滑粧、承臺、銀齒和擋±墻組成， 粧基和擋墻用于抵抗滑坡(或不穩定巖±體)下滑推力作用，承臺位于粧基頂部、擋墻底面 位置，起連接承載作用。組合結構主要應用于公路、鐵路、水利工程河岸沖刷嚴重、高睹邊坡 地段等情況，能夠解決河岸防護建筑基礎埋藏較深的困難，從而有效減小邊坡填方邊坡高 度，節省投資。
[0003] 采用抗滑粧的邊坡加固方法，粧身延伸至滑體頂面，故抗滑粧的埋深較深，粧身尺 寸和彎矩值都較大。而組合結構將部分粧長替換為承臺支承擋±墻的結構型式W承受部分 水平推力，因而能夠有效減小粧身彎矩、尺寸與路堤填方邊坡高度，節省工程投資，故應用 較為廣泛。
[0004] 在山區、庫岸、河岸地區的水利、交通等工程建設中，常常遇到高邊坡、滑坡及高填 方等工程，往往設置支擋結構W保護工程安全。常見的支擋結構物類型較多，如抗滑粧、擋 ±墻、粧板墻、錯錠板、錯索、錯桿、鋼筋網等等。運里僅就與本發明密切相關的抗滑粧和擋 ±墻技術W處理滑坡為例進行分析如下：
[0005] 抗滑粧是穿過滑坡體并深入滑床的粧柱，用W支擋滑體的滑動力，起穩定邊坡的 作用，是一種抗滑處理的主要措施。在高睹邊坡(含滑坡)加固工程中，當采用傳統的抗滑粧 時，抗滑粧主要承受剪力和彎矩作用，粧身自由段用于承受上部不穩定坡體的下滑推力，而 粧身錯固段承受下部穩定巖±體提供的抗力W保持受力平衡。當不穩定坡體厚度較厚且下 滑推力較大時，由于抗滑粧承受的剪力或彎矩較大，使得粧身橫截面尺寸和粧身長度往往 很大；另外，在考慮降雨、庫水位變化、地震等作用時，抗滑粧的幾何尺寸可能會更大，有時 甚至不得不采用多排抗滑粧支擋。若采用粧-承臺-擋墻組合結構，由于粧的懸臂端長度大 大減小，使得粧所受彎矩顯著減低，因而粧身截面尺寸和長度均明顯減小。因此，對于淺層 W及中厚層滑坡，采用抗滑粧結構能夠取得較好效果。對于厚層、巨厚層滑坡，該結構已不 再適用。
[0006] 擋±墻是指支承填±或山坡±體、防止填±或±體變形失穩的構造物。運里僅W 衡重式擋±墻為例分析，衡重式擋±墻是^擋±墻自身重力與利用的±重來維持自身穩 定，采用混凝±誘筑而成，一般不配鋼筋或只在局部范圍內配W少量的鋼筋，其經濟效益明 顯。衡重式擋±墻的優點是可建成高度較大，就地取材，施工方便，經濟效果好。但是，由于 衡重式擋±墻體積、重量都大，因此對地基承載力要求較高。衡重式擋±墻在墻后±壓力作 用下，必須具有足夠的整體穩定性和結構的強度，設計時應驗算擋±墻在荷載作用下，沿基 底的滑動穩定性，繞墻趾轉動的傾覆穩定性和地基的承載力。衡重式擋±墻用于處理滑坡 時，由于墻體必須穿過滑坡體并深入滑床，因此，其只能用于處理淺層滑坡，且滑床的地基 承載力也必須滿足要求。
[0007] 綜上所述，W處理滑坡為例，抗滑粧在處理淺層和中厚層的滑坡時具有顯著的優 越性，而用于處理厚層及巨厚層滑坡的效果并不一定可靠；擋±墻僅能用于處理滑床地基 承載力滿足要求的淺層滑坡。在其它工程如高邊坡、高填方工程中，抗滑粧和擋±墻也均有 各自的局限性。基于擋墻與抗滑粧各自的優缺點，提出了一種新型支擋結構，即單排粧基- 承臺-擋墻組合支擋結構。
[0008] 在實際工程中，單排粧組合結構應用較為廣泛，但在滑坡力較大、降雨、庫水位變 化、地震等情況下效果不佳，需要增大截面面積導致成本大幅提高，因此可將單排粧基改為 雙排，W增大粧基抗滑能力。
[0009] 但雙排粧組合結構計算理論研究遠遠落后工程應用，現階段還鮮有相應的工程實 例，因此雙排粧組合支擋結構的設計計算還亟待進一步的研究，W掲示各構件的受力特征。

【發明內容】

[0010] 本發明的目的是解決擋墻和抗滑粧等結構的不足問題，提出了雙粧基-承臺-擋墻 組合支擋結構設計計算方法。
[0011] 為實現本發明目的而采用的技術方案是運樣的，雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋 結構設計計算方法，針對的支擋結構支撐基巖和滑坡體，所述滑坡體覆蓋在基巖上。包括衡 重式擋±墻、抗滑銀齒、承臺和雙排粧基。
[0012] 所述雙排粧基的底部埋入基巖的內部，所述雙排粧基的頂部位于滑坡體的內部。
[0013] 所述承臺位于雙排粧基頂部中屯、位置。所述承臺與雙排粧基進行剛性連接。所述 承臺位于滑坡體的內部。
[0014] 所述防滑銀齒位于承臺的頂部。所述防滑銀齒與承臺進行剛性連接。
[0015] 所述衡重式擋±墻位于防滑銀齒的頂部，所述衡重式擋±墻的底部與防滑銀齒相 契合。所述衡重式擋上墻支撐滑坡體。
[0016] 所述衡重式擋±墻與滑坡體相接觸的一側為左側，所述衡重式擋±墻的左側設有 一處平臺，所述衡重式擋±墻的右側高于左側。所述衡重式擋±墻和滑坡體形成內凹結構。
[0017] 設計計算方法包括W下步驟：
[0018] 1)衡重式擋±墻的設計計算，包括:衡重式擋±墻的自重、水平和豎向±壓力；
[0019] 1.1)衡重式擋±墻的自重的計算；
[0020] 所述衡重式擋±墻的自重為：
[0021 ]始=丫檢? V擋(式一）
[0022] 式中:G擋一擋±墻自重；丫檢一擋±墻材料重度；
[0023] V擋一擋上墻體積；
[0024] 1.2)衡重式擋±墻的水平和豎向±壓力的計算；
[0025] 所述衡重式擋±墻的±壓力按照庫倫±壓力進行計算：
[0026]
[0027]
[002引式中：Ea-主動±壓力；
[0029] 丫±_填上重度.
[0030] h-擋±墻高度；
[0031] Ka-主動±壓力系數；
[0032] 中一填上內摩擦角；
[003引P-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）；
[0034] 0-墻背填±表面的傾角；
[0035] 5-墻背與上體之間的摩擦角；
[0036] 2)承臺的設計計算；
[0037] 所述承臺的外荷載包括豎向±壓力和衡重式擋±墻的自重；所述承臺的內力包 括:剪力、彎矩、曉度和轉角；
[003引 2.1)基本假定
[0039] 梁的每一點曉度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點 受力大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結構在受力過程 中，中性軸不發生偏轉；
[0040] 2.2)承臺的外荷載的計算；
[0041] 所述承臺所受的均布荷載由上部傳遞的擋±墻自重和豎向±壓力組成；
[0042]
[0043]
[0044] 式中：q-承臺所受均布荷載；
[0045] Eay-豎向主動±壓力；
[0046] 始一擋±墻自重；
[0047] L-承臺長度；
[004引2.3)承臺的內力的計算；
[0049] 2.31)winkler假定的彈性地基梁在均布荷載作用下，采用短梁計算方法下的初參 數法進行求解：
[(K)加 ]
[0051 ]式中：EI-抗彎剛度；
[0052] q(x)-外荷載方程；
[0053] p(x)-地基反力方程；
[0化4] Winkler假定地基沉陷與壓力成正比p = ky，并引入特征系數0，可得：
[0化5]
[0化6]
[0化7]式中：k-地基系數；
[005引得到解的基本形式為：
[0化9]
[0060]式中：f (化)為各種荷載情況下的曉度修正系數；
[0061 ] y日一左側初始曉度；
[0062] 目0-左側初始轉角；
[0063] Qo-左側初始剪力；
[0064] Mo-左側初始彎矩；
[00化]克雷洛夫函I
[0066] 雙曲線函數：
[0067] 2.32)將固端作為邊界將地基梁分為=部分進行計算，第一段與第=段視為一端 自由一端固定的彈性地基梁，兩者呈對稱狀態，第二段視為兩端固定的彈性地基梁進行計 算；
[0068] ①承臺的正截面受力計算
[0069] 對于均布荷載，曉度修正項為：
[0070]
(式十二）
[0071 ] 均布荷載作用下的wi址ler彈性地基梁基本方程可表示為：
[0072]
(式十S)
[0073] Ai懸臂段
[0074] 將左側約束條件Qq = 0、M() = 0代入式十三得： WD753
誠十四）
[0076]將右側約束條件yA=O、0A=O代入式十四，反算得到：
WD77] (式十五)
[0078] 式中：Lii-正截面懸臂段長度；
[0079] Bi中間段
[0080] 將左側約束條件yA=0、目A=0代入式十三得：
[0082]將右側約束條件yB = O、0B = O代入式十六，反算得到：
[0081] C十六）
[0083
(式十屯）
[0084] 式中：Li2-正截面中間段長度；
[0085] ②承臺的側截面受力計算
[0086] A2懸臂段
[0087] 所述側截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同；
[008引 B2中間段
[0089] 所述側截面曉度計算比正截面曉度計算多一項曉度修正項，對x>b部分進行修 正，擋墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側邊承臺長度；
[0090]
(式十八)
[0091] 式中:M外一外力作用產生的彎矩；
[0092] b-作用點至左端的距離；
[0093] 進一步分段求解：
[0094] 當0<x《b時，按中間段公式計算；
[00M]當，按W下方法求解：
[0099 ]將右側約束條件ye = 0、0B = 0代入式二十，反算得到：
[0096] 式十九)
[0097]
[0098] (戎二十） (式二十一）
[0100]
[0101] 式中：
段釋的值；
[0102] L22-側截面中間段長度；
[0103] 3)雙排粧基的設計計算；
[0104] 所述雙排粧基的組合結構中沿下坡方向一側的粧為前粧，沿上坡方向一側的粧為 后粧;所述前粧和后粧的受力不同；
[0105] 所述雙排粧基的設計計算中包括外荷載的計算和內力的計算;所述外荷載包括： 滑坡力、水平±壓力、上部荷載產生的彎矩;所述內力包括:剪力、彎矩、曉度和轉角；
[0106] 3.1)基本假定
[0107] 所述雙排粧基的基本假定與所述承臺的基本假定相同；
[0108] 3.2)雙排粧基的外荷載計算
[0109] 采用傳遞系數法進行計算雙排粧基的外荷載；
[0110]
[0111] 可得出第i條塊的剩余下滑力（即該部分的滑坡推力化i，即：
[0112]
[0113] 式中：El-第i塊滑體剩余下滑力；
[0114] Ei-i-第i-1塊滑體剩余下滑力；
[0115] Wi-第i塊滑體重量；
[0116] Ri-第i塊滑體滑床反力；
[0117] 如一傳遞系數，
[011引Cl-第i塊滑體面上巖±體的黏聚力；
[0119] k-第i塊滑體的滑面長度；
[0120] (1) 1 一第i塊滑體面上巖±體的內摩擦角；
[0121] 日1一第i塊滑體滑面的傾角；
[0122] Qi-i-第i-1塊滑體滑面的傾角；
[0123] 3.3)雙排粧基的內力計算
[0124] ①后粧
[0125] 所述雙排粧基的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷載；
[0126] Ai自由段
[0127] 曉度修正項:f (化）=fl 化X)+f2(化)+f3(0x)(式二十二）
[0131] 將式二十二、二十=、二十四和二十五代入通解公式，簡化得到：
[012引均布荷載
[0129] 邊界集中
[0130] 邊界彎矩 W32] (式二十六） W343 (式二十屯)
[0133] 通過邊界條件Q?=0、1?=0,反算得到：
[0135] 十-八）
[0136] 式中：出廣后粧自由段長度；
[0137] 化一后粧粧頂受到的彎矩；
[0138] Eix-后粧粧頂受到的水平力；
[0139] Ely為后粧粧頂受到的豎向力；
[0140] Bi錯固段
[0141] 所述錯固段即為自由段方程滿足均布荷載為零時的特例，得出：
試二十九）
[014; -)
[0144]
一 、
[0145] 式中:M'l-由上部荷載傳遞至錯固段頂的彎矩；
[0146] 護IX-由上部荷載傳遞至錯固段頂的水平力；
[0147] E^iy-由上部荷載傳遞至錯固段頂的豎向力；
[0148] 出2-后粧錯固段長度；
[0149] ②前粧
[0150] 所述雙排粧基的前粧的滑坡力分布方式呈=角形分布，即q(x) = Q2 ? X;所述前粧 的其余受力情況與后粧相同；
[0151] A2自由段
[0152] =角形分布的彈性地基梁曉度附加值：
[0153]
[0154]
[0155]
[0156]
[0157]
[015 引
[0159]
[0160] 式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩；
[0161] E2x-后粧粧頂受到的水平力；
[0162] E2y-后粧粧頂受到的豎向力；
[0163]出1-前粧自由段長度；
[0164] B2錯固段
[0165] 所述前粧的錯固段的計算方法與后粧錯固段的計算相同。
[0166] 值得說明的是，擋±墻的設計驗算，包括抗滑移、抗傾覆、強度=個部分；
[0167] 由于抗滑銀齒作用，不必進行抗滑移驗算。
[016 引
[0169] 允許應力即可。
[0170]
[0171] 式中：EN-垂直截面的合力；
[0172] B-驗算截面寬度；
[0173] e-偏屯、距；
[0174] 所述步驟2)中關于承臺的設計計算中，由于Winkler假定忽略了剪應力的作用，沒 有考慮±體變形的連續性，故Winkler假定不能全面的反映地基梁的真實情況，對于某些情 況下的地基，會產生較大誤差。一般的可W認為W下幾種情況采用Winkler假定會得到比較 滿意的結果：
[0175] 1)高壓縮性軟±地基、薄的破碎巖層或不均勻±層；
[0176] 2)抗剪強度很低的半液態±(如渺泥、軟黏±等)地基或基底下塑性區相對較大；
[0177] 3)地基壓縮層下存在硬層且壓縮層較薄；
[017引 4)淺基礎。
[0179] 所述步驟2)的內力計算，中雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構，由于承臺與粧基 連接部位固結，作豎向承載力計算時應將兩者視為一個整體進行計算，且下部有±體抗力 的作用。考慮地基抗力的組合結結構與地基連續接觸、連續變形，所受反力也是連續分布 的，具有無窮多個支點和無窮多個支反力，為無窮多次超靜定結構，采用Winkler彈性地基 梁進行計算。
[0180] 本發明的技術效果是毋庸置疑的，本發明具有W下效果：
[0181] 組合支擋結構，較單排粧-承臺-擋墻組合支擋的方式，在用于滑坡體較大時支擋 效果更好、更為安全可靠，且經濟性更高。考慮地基抗力與粧-承臺協調作用的組合結構承 臺的計算方法，較現目前采用的計算方法更加接近結構的真實受力狀態，能夠簡便的求得 承臺的曉度、轉角、剪力和彎矩，為工程設計計算提供可靠的依據。
【附圖說明】
[0182] 圖1為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構示意圖；
[0183] 圖2為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構承臺正截面計算示意圖；
[0184] 圖3為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構承臺側截面計算示意圖；
[0185] 圖4為雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構粧基計算示意圖；
[0186] 圖5為傳遞系數法示意圖；
[0187] 圖6為承臺正截面的彎矩圖；
[0188] 圖7為承臺正截面的剪力圖；
[0189] 圖8為承臺側截面的彎矩圖；
[0190] 圖9為承臺側截面的剪力圖；
[0191] 圖10為前、后粧的剪力對比圖；
[0192] 圖11為前、后粧的彎矩對比圖。
[0193 ]圖中：擋±墻1、抗滑銀齒2、承臺3、雙排粧基4、基巖5、滑坡體6。
【具體實施方式】
[0194]下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不應該理解為本發明上述主題范圍僅 限于下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣 用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發明的保護范圍內。
[01%]如圖1所示，雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構，所述支擋結構支撐基巖5和滑坡 體6,所述滑坡體6覆蓋在基巖5上。其特征在于:包括衡重式擋±墻1、抗滑銀齒2、承臺3和雙 排粧基4。
[0196] 所述雙排粧基4的底部埋入基巖5的內部，所述雙排粧基4的頂部位于滑坡體6的內 部。
[0197] 所述承臺3位于雙排粧基4頂部中屯、位置。所述承臺3與雙排粧基4進行剛性連接。 所述承臺3位于滑坡體6的內部。
[0198] 所述防滑銀齒2位于承臺3的頂部。所述防滑銀齒2與承臺3進行剛性連接。
[0199] 所述衡重式擋±墻1位于防滑銀齒2的頂部，所述衡重式擋±墻1的底部與防滑銀 齒2相契合。所述衡重式擋±墻1支撐滑坡體6。
[0200] 所述衡重式擋±墻1與滑坡體6相接觸的一側為左側，所述衡重式擋±墻1的左側 設有一處平臺，所述衡重式擋±墻1的右側高于左側。所述衡重式擋±墻1和滑坡體6形成內 凹結構。
[0201] 本實施例中的擋±墻1的高度為12m，材料重度為21kN/m3;承臺高1.6m，寬7.0m，長 10 . Om，材料重度為25kN/m3;粧基長度14. Om，截面尺寸1.5m X 2 . Om，粧間距6 . Om，排間距 2. Om，自由段長度分別為2. Om、4.5m，材料重度為25kN/m3。
[0202] 雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構的設計計算方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0203] 1)衡重式擋±墻1的設計計算，包括:衡重式擋±墻1的自重、水平和豎向±壓力；
[0204] 1.1)衡重式擋±墻1的自重的計算；
[0205] 所述衡重式擋±墻1的自重為：
[0206] 始=丫檢? V擋(式一）=905.28kN
[0207] 式中:始一擋±墻自重；
[0208] 丫檢一擋±墻材料重度；
[0209] V擋一擋上墻體積；
[0210] 1.2)衡重式擋±墻1的水平和豎向±壓力的計算；
[0211] 所述衡重式擋±墻1的±壓力按照庫倫±壓力進行計算：
[0212]
[0213] (戎蘭）
[0214] 式中：Ea-主動 ± 壓力;Ea = 323kN
[0215] 丫±一填上重度.丫 ±=l8kN/m3
[0216] h-擋±墻高度;h = 12m
[0217] 9-填 ± 內摩擦角；9=33.82。
[0218] P-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）；
[0219] p = 〇。
[0220] 0-墻背填±表面的傾角;(6 = 0°
[0221 ] 5-墻背與上體之間的摩擦角;S = 14.4。
[0222] 1.3)擋±墻1的設計驗算
[0223] 所述擋±墻1的設計驗算包括抗滑移、抗傾覆、強度=個部分；由于抗滑銀齒作用， 不必進行抗滑移驗算。
[0224] (式蘭十)[0225] 強度驗算選取危險截面，計算得出應力小于允許應力即可。
[022<
[022；
[022!
[022<
[0230] 均滿足要求，混凝±不會發生破壞。
[0231] 2)承臺3的設計計算；
[0232] 所述承臺3的外荷載包括豎向±壓力和衡重式擋±墻1的自重;所述承臺3的內力 包括:剪力、彎矩、曉度和轉角；
[0233] 2.1)基本假定
[0234] 梁的每一點曉度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點 受力大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結構在受力過程 中，中性軸不發生偏轉；
[0235] 2.2)承臺3的外荷載的計算；
[0236] 所述承臺3所受的均布荷載由上部傳遞的擋±墻自重和豎向±壓力組成；
[0237]
[023引
[0239] 式中：q-承臺所受均布荷載；
[0240] Eay-豎向主動±壓力；
[0241] 始一擋±墻自重；
[0242] L-承臺長度；
[0243] 2.3)承臺3的內力的計算；
[0244] 2.31)winkler假定的彈性地基梁在均布荷載作用下，采用短梁計算方法下的初參 數法進行求解：
[0245]
[0246] 式中：EI-抗彎剛度；
[0247] q(x)-外荷載方程；
[0248] p(x)-地基反力方程；
[0249] Winkler假定地基沉陷與壓力成正比p = ky，并引入特征系數0，可得：
[0巧0]
[0251]
[0巧2] 式中：k-地基系數；
[0253]得到解的基本形式為：
[0 巧 4]
[0255]式中：f (化)為各種荷載情況下的曉度修正系數；
[0巧6] y日一左側初始曉度；
[0257] 目0-左側初始轉角；
[0258] Qo-左側初始剪力；
[0259] M日一左側初始彎矩；
[0260] 克雷洛夫函 >
[0261] 雙曲線函數
[0262] 2.32)將固端作為邊界將地基梁分為=部分進行計算，第一段與第=段視為一端 自由一端固定的彈性地基梁，兩者呈對稱狀態，第二段視為兩端固定的彈性地基梁進行計 算；
[0263] ①承臺3的正截面受力計算
[0264] 對干挽布補裁，標底倏iF巧為；
[0265]
(式十二）[0266] 均布荷載作用下的wi址ler彈性地基梁基本方程可表示為：
[0267 斗，--、 或一二)
[026引 Ai懸臂段
[0269] 將左側約束條件舶= 0、Mo = 0代入式十；，得：
[酬
式+四）
[0271]將右側約束條件件yA=O、0A=O代入式十四，反算得到：
[0272;
(巧十五）
[027引式中：^廣正截面懸臂段長度；
[0274] Bi中間段
[0275] 將左側約束條件yA=0、0A = O代入式十三得：
[0277] 將右側約束條件yB = O、0B = O代入式十六，反算得到：
[0276] (.式十六）
[0278
(式十屯）
[0279] 式中：Li2-正截面中間段長度；
[0280] ②承臺3的側截面受力計算
[0281] A2懸臂段
[0282] 所述側截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同；
[0283] B2中間段
[0284] 所述側截面曉度計算比正截面曉度計算多一項曉度修正項，對x>b部分進行修 正，擋墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側邊承臺長度；
[0285]
[0%6] 式中:M外一外力作用產生的彎矩；
[0287] b-作用點至左端的距離；
[0288] 進一步分段求解：
[0289] 當0<x《b時，按中間段公式計算；
[0290] 當，按W下方法求解：
[0291]
[0292] 將式九、十、十一和修正項代入式十九，簡化得：
[0293]
(式二十）
[0294] 將右側約束條件yB = O、0B = O代入式二十，反算得到：
[0295]
[0巧6] 式中：皆^一乂>1>段皆3的值；
[0297] L22-側截面中間段長度；
[0298] 繪制承臺正截面剪力、彎矩圖；所述承臺正截面的彎矩圖如圖6所示，承臺正截面 的剪力圖如圖7所示；
[0299] 繪制承臺側截面剪力、彎矩圖；所述承臺側截面的彎矩圖如圖8所示，承臺側截面 的剪力圖如圖9所示；
[0300] 根據圖6~圖9所示，可知承臺3在支承處可能發生受剪破壞，在跨中處可能發生受 彎破壞，并對承臺3被破壞處進行加強，作為配筋計算的依據；
[0301] 3)雙排粧基4的設計計算；
[0302] 所述雙排粧基4的組合結構中沿下坡方向一側的粧為前粧，沿上坡方向一側的粧 為后粧;所述前粧和后粧的受力不同；
[0303] 所述雙排粧基4的設計計算中包括外荷載的計算和內力的計算;所述外荷載包括： 滑坡力、水平±壓力、上部荷載產生的彎矩;所述內力包括:剪力、彎矩、曉度和轉角；
[0304] 3.1)基本假定
[0305] 所述雙排粧基4的基本假定與所述承臺3的基本假定相同；
[0306] 3.2)雙排粧基4的外荷載計算
[0307] 如圖5所示，采用傳遞系數法進行計算雙排粧基4的外荷載；
[030引
[0309] 可得出第i條塊的剩余下滑力（即該部分的滑坡推力化i，即：
[0310]
[0311] 式中瓜一第i塊滑體剩余下滑力；
[0312] Ei-i-第i-1塊滑體剩余下滑力；
[0313] Wi-第i塊滑體重量；
[0314] Ri-第i塊滑體滑床反力；
[031引如一傳遞系數
[0316] Cl-第i塊滑體面上巖±體的黏聚力；
[0317] k-第i塊滑體的滑面長度；
[031引 d)i-第i塊滑體面上巖±體的內摩擦角；
[0319] a廣第i塊滑體滑面的傾角；
[0320] ai-i-第i-1塊滑體滑面的傾角；
[0321] 根據表1~表3中的數據，可求得滑坡推力為202.21kN/m，合力為2022.1kN。
[0322] 對雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構，后粧受滑坡力的直接作用，每根粧受力為 1011.0化N，自由端長度為2.0m，換算為矩形分布q = 505.525kN/m，前粧受粧間±作用，按主 動±壓力計算，壓力分布為S角形，Ex = 1113.75kN。
[0323] 表 1
[0324]
[0325] 表 2
[0326]
[0327]
[032引
[0329] 3.3)雙排粧基4的內力計算
[0330] ①后粧
[0331] 所述雙排粧基4的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷 載；
[0332] Ai自由段
[0333] 曉度修正項:f (化）=fi 化 x)+f2(化)+f3(0x)(式二十二）
[0334] 均布荷載
[0335] 邊界集中
[0336] 邊界彎矩
[0337] 將式二十二、二十=、二十四和二十五代入通解公式式九，簡化得到： W3383 C 二十六)
[0339]
[0340]
[0341]
[O%2]式中：出1-后粧自由段長度；
[0%3]化一后粧粧頂受到的彎矩；
[0344] Eix-后粧粧頂受到的水平力；
[0345] Ely為后粧粧頂受到的豎向力；
[0346] Bi錯固段
[0347] 所述錯固段即為自由段方程滿足均布荷載為零時的特例，得出：
[0；34 引
[0349]
[0350]
[0351] 式中:M'l-由上部荷載傳遞至錯固段頂的彎矩；
[0352] 護IX-由上部荷載傳遞至錯固段頂的水平力；
[0353] E^iy-由上部荷載傳遞至錯固段頂的豎向力；
[0354] 出2-后粧錯固段長度；
[035引②前粧
[0356] 所述雙排粧基4的前粧的滑坡力分布方式呈=角形分布，即q(x)=Q2 ? X;所述前 粧的其余受力情況與后粧相同；
[0；357] A2自由段
[0358] =角形分布的彈性地基梁曉度附加值：
[0359]
[0360]
[0361]
[0362]
[0363]
[0364]
[03 化]
[0366] 式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩；
[0367] E2x-后粧粧頂受到的水平力；
[036引E2y-后粧粧頂受到的豎向力；
[03例出1-前粧自由段長度；
[0370] B2錯固段
[0371] 所述前粧的錯固段的計算方法與后粧錯固段的計算相同。
[0372] 繪制出前粧和后粧的剪力圖、彎矩圖；所述前粧和后粧的剪力圖如圖10所示，所述 前粧和后粧的彎矩圖如圖11所示。
[0373] 根據圖10和圖11中的前、后粧對應的剪力彎矩圖，可知在錯固界面處可能發生的 破壞形式為剪切破壞，在錯固界面W下一定長度處可能發生的破壞形式為受彎破壞。剪力、 彎矩圖可作為配筋計算的依據，并對雙排粧基4被破壞位置進行加強。
【主權項】
1.雙排粧基-承臺-擋墻組合支擋結構設計計算方法，針對的支擋結構支撐基巖(5)和 滑坡體(6)，所述滑坡體(6)覆蓋在基巖(5)上；其特征在于:包括衡重式擋土墻（1)、抗滑鋸 齒(2)、承臺（3)和雙排粧基(4); 所述雙排粧基(4)的底部埋入基巖(5)的內部，所述雙排粧基(4)的頂部位于滑坡體(6) 的內部； 所述承臺（3)位于雙排粧基(4)頂部中心位置;所述承臺（3)與雙排粧基(4)進行剛性連 接;所述承臺（3)位于滑坡體(6)的內部； 所述防滑鋸齒(2)位于承臺（3)的頂部;所述防滑鋸齒(2)與承臺（3)進行剛性連接； 所述衡重式擋土墻（1)位于防滑鋸齒（2)的頂部，所述衡重式擋土墻（1)的底部與防滑 鋸齒(2)相契合;所述衡重式擋土墻(1)支撐滑坡體(6); 所述衡重式擋土墻（1)與滑坡體(6)相接觸的一側為左側，所述衡重式擋土墻（1)的左 側設有一處平臺，所述衡重式擋土墻（1)的右側高于左側;所述衡重式擋土墻（1)和滑坡體 (6)形成內凹結構。 所述支擋結構的設計計算方法包括以下步驟： 1) 衡重式擋土墻（1)的設計計算，包括:衡重式擋土墻（1)的自重和土壓力； 1.1) 所述衡重式擋土墻（1)的自重為： Gf當=丫砼? V擋 式中：-擋土墻材料重度； V擋一擋土墻體積； 1.2) 衡重式擋土墻（1)的土壓力為：式中：Y土一填土重度； h-擋土墻高度； Ka-主動土壓力系數； 9 一填土內摩擦角； p-墻背傾角，逆時針為正(俯斜），順時針為負(仰斜）； 0-墻背填土表面的傾角； S-墻背與土體之間的摩擦角； 2) 承臺（3)的外荷載和內力的計算； 所述承臺（3)的外荷載包括豎向土壓力和衡重式擋土墻（1)的自重;所述承臺（3)的內 力包括:剪力、彎矩、撓度和轉角； 2.1)基本假定 梁的每一點撓度與地基變形相等，且兩者之間沒有縫隙存在;地基變形只與該點受力 大小成正比，相鄰地基不存在相互作用;彈性地基梁遵守平截面假定，結構在受力過程中， 中性軸不發生偏轉； 2.2) 承臺（3)的外荷載：式中:Eay-豎向主動土壓力； Ea-步驟1 ? 2)中求得的主動土壓力； Gs-步驟1.1)中求得的擋土墻自重； L 一承臺長度； 2.3) 承臺（3)的內力的計算； 以固端作為邊界將地基梁，即承臺（3)，分為三部分進行計算，第一段和第三段為一端 自由一端固定的彈性地基梁;第二段為兩端固定的彈性地基梁； ①承臺（3)的正截面受力計算 Ai懸臂段，即第一段和第三段 所述撓度y、轉角9、彎矩M、剪力Q:式中:Ln-正截面懸臂段長度； k 一地基系數； EI-抗彎剛度； 0-引入的特征系數； Bi中間段，即第二段 所述撓度y、轉角9、彎矩M、剪力Q:式中:Ll2-正截面中間段長度； ②承臺（3)的側截面受力計算 A2懸臂段 所述側截面懸臂段的計算與正截面懸臂段的計算相同； B2中間段 所述側截面撓度計算比正截面撓度計算多一項撓度修正項，對X>b部分進行修正，擋 墻荷載滿布時，取L/2，所述L為側邊承臺長度；式中:M外一外力作用產生的彎矩； b-作用點至左端的距離； 分段求解： 當0〈x<b時，按中間段公式計算； 當x>Mt，按以下方法求解：式中：~一X> b段~的值； l22-側截面中間段長度； 0-引入的特征系數； 3)雙排粧基(4)的設計計算； 所述雙排粧基(4)的組合結構中沿下坡方向一側的粧為前粧，沿上坡方向一側的粧為 后粧;所述前粧和后粧的受力不同； 所述雙排粧基(4)的設計計算中包括外荷載的計算和內力的計算;所述外荷載包括:滑 坡力、水平土壓力、上部荷載產生的彎矩;所述內力包括:剪力、彎矩、撓度和轉角； 3.1) 基本假定 所述雙排粧基(4)的基本假定與所述承臺（3)的基本假定相同； 3.2) 雙排粧基(4)的外荷載計算 采用傳遞系數法進行計算得到后粧的滑坡水平分力如和前粧的滑坡水平分力q2; 3.3) 雙排粧基(4)的內力計算 ①后粧 所述雙排粧基(4)的后粧，頂部受水平力、豎向力、力偶，自由段粧身受滑坡均布荷載； Ai自由段 所述撓度y、轉角9、彎矩M、剪力Q:式中:Hn-后粧自由段長度； Mi-后粧粧頂受到的彎矩； Eix-后粧粧頂受到的水平力； Ely為后粧粧頂受到的豎向力； 0-引入的特征系數；Bi錨固段 所述撓度y、轉角9、彎矩M、剪力Q:式中:M ' i一由上部荷載傳遞至錨固段頂的彎矩； E'lx-由上部荷載傳遞至錨固段頂的水平力； E'ly-由上部荷載傳遞至錨固段頂的豎向力； Hl2一后粧錨固段長度； F-滑坡力作用于承臺側面的水平力，F = qi X Hi洽； ffea 一承臺尚度； 0-引入的特征系數；②前粧 所述雙排粧基(4)的前粧的滑坡力分布方式呈三角形分布，即q(x) = q2 ? X;所述前粧的 其余受力情況與后粧相同； A2自由段 所述撓度y、轉角9、彎矩M、剪力Q:式中:M2-后粧粧頂受到的彎矩； E2x-后粧粧頂受到的水平力； E2y-后粧粧頂受到的豎向力； H21一前粧自由段長度； 0-引入的特征系數；B2錨固段 所述前粧的錨固段的計算方法與后粧錨固段的計算相同。
【文檔編號】E02B3/12GK106049512SQ201610445549
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】王俊杰, 楊恒, 邱珍鋒, 趙迪
【申請人】重慶交通大學