CN107893429B - 一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下槽形体抗浮构造及其抗浮验算方法，以有效解决良好地基地下槽形体结构抗浮问题，并具有较好的经济性和施工便利性。在结构上包括分段设置在开挖地下基坑中的槽形体，所述槽形体的底部两侧对称设置沿纵向间隔的翼缘结构，与槽形体刚性连接的翼缘结构横向延伸并埋入槽形体两侧外的土体中。

Description

一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法
技术领域
本发明涉及岩土工程，特别涉及一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法。
背景技术
地下槽形体结构在工程实践中应用越来越多，特别是在城市下穿工程中应用十分普遍，当地下槽形体设置在地下水位以下时，必须考虑地下槽形结构的抗浮设计，通常情况下是在槽形结构底部设置钻孔灌注桩作为抗浮受力结构，由于钻孔灌注桩与槽形结构是刚性连接，设置的钻孔灌注桩必须承担上部槽形结构及荷载的作用，造成槽形结构底板与钻孔灌注桩冲切抗剪要求提高，从而需要加厚槽形结构底板。对于良好地基条件的槽形结构抗浮设置显得不经济，故需要提出一种新的地下槽形体抗浮构造来解决良好地基条件的抗浮要求，并具有抗浮效果好、经济、环保等特点，同时提出相应的抗浮验算方法便于工程推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法，以有效解决良好地基地下槽形体结构抗浮问题，并具有较好的经济性和施工便利性。
本发明解决该技术问题采用技术方案如下：
本发明的一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法，抗浮构造包括分段设置在开挖地下基坑中的槽形体，所述槽形体的底部两侧对称设置沿纵向间隔的翼缘结构，与槽形体刚性连接的翼缘结构横向延伸并埋入槽形体两侧外的土体中，所述翼缘结构采用钢筋混凝土结构，其设置长度不小于2m，其顶部宽度大于厚度，抗浮验算方法包括以下步骤：。
①分段内槽形体的地下水浮力的计算：
Ffk＝γW×AW×Lc
式中Ffk为浮力，γW为水的重度，AW为槽形体在地下水位以下的面积，Lc为槽形体分段长度；
②分段内槽形体的重力的计算：
Gk＝γC×AC×Lc
式中Gk为槽形体的自重，AC为槽形体的截面积，γC为槽形体的重度；
③分段内翼缘结构抗剪力计算，根据翼缘结构的截面尺寸及箍筋布置计算其与槽形体之间的最大抗剪力；
QY＝n×QC
式中QY为翼缘结构抗剪力，n为段内翼缘结构的数量，QC为单个翼缘结构的抗剪强度。
④分段内翼缘结构顶部地基土的自重及抗剪力计算，包括：
(4.1)计算翼缘结构截面尺寸顶部的地基土自重：
GT＝n×(G1+G2)＝n×(γ1×H+γ2×h)×SY
式中GT为翼缘结构截面尺寸顶部的地基土自重,G1为地下水位以下土重量，G2为地下水位以上土的重量，γ1为地下水位以下土的重度，γ2为地下水位以上土的重度，H为地下水位翼缘结构以下土的厚度，h为地下水位以上土的厚度，SY为翼缘结构顶部的面积；
(4.2)计算翼缘结构的截面尺寸顶部地基土的抗剪力：
QT＝n×Fv
式中QT为翼缘结构截面尺寸顶部的地基土抗剪力,Fv为土的抗剪力，ci为第i层土的粘聚力，σi为第i层土的水平土压应力，为第i层土的内摩擦角，m为地基土的分层数，L为翼缘结构截面尺寸顶部长度，W为翼缘结构截面尺寸顶部宽度。
(4.3)分段内翼缘结构顶部地基土的自重及抗剪力计算：
TT＝GT+QT
⑤分段内翼缘结构和槽形体整体抗浮检算：
式中K为抗浮安全系数。
本发明的有益效果是，利用翼缘结构较高的抗剪强度以及翼缘结构顶部地基土较大自重和抗剪强度来抵抗浮力，较传统采用钻孔灌注桩具有更好的经济性和施工的便利性，有效解决良好地基地下槽形体结构抗浮问题，所提出的抗浮验算方法可用于指导工程设计。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是地下槽形体抗浮构造的断面示意图。
图2是地下槽形体抗浮构造的平面示意图。
图3是地下槽形体抗浮构造的翼缘结构抗浮受力示意图。
图中示出构件名称及所对应的标记：翼缘结构1、槽形体2、地基A、地面线B、地下水位线C、地下水位以下土层重量G1、地下水位以上土层重量G2、地下水位以下土层厚度H、地下水位以上土层厚度h、土层抗剪力τ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参照图1和图2，地下槽形体抗浮构造包括分段设置在开挖地下基坑中的槽形体2，所述槽形体2的底部两侧对称设置沿纵向间隔的翼缘结构1，与槽形体2刚性连接的翼缘结构1横向延伸并埋入槽形体2两侧外的土体中。利用翼缘结构1较高的抗剪强度以及翼缘结构1顶部地基土较大自重和抗剪强度来抵抗浮力，较传统采用钻孔灌注桩具有更好的经济性和施工的便利性，有效解决良好地基地下槽形体结构抗浮问题，
参照图1和图2，所述翼缘结构1采用钢筋混凝土结构，其设置长度不小于2m，其顶部宽度大于厚度。
参照图1和图3，本发明的一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法，包括以下步骤：
①分段内槽形体2的地下水浮力的计算：
Ffk＝γW×AW×Lc
式中Ffk为浮力，γW为水的重度，AW为槽形体2在地下水位以下的面积，Lc为槽形体2分段长度；
②分段内槽形体2的重力的计算：
Gk＝γC×AC×Lc
式中Gk为槽形体2的自重，AC为槽形体2的截面积，γC为槽形体2的重度；
③分段内翼缘结构1抗剪力计算，根据翼缘结构1的截面尺寸及箍筋布置计算其与槽形体2之间的最大抗剪力：
QY＝n×QC
式中QY为翼缘结构1抗剪力，n为段内翼缘结构1的数量，QC为单个翼缘结构1的抗剪强度；
④分段内翼缘结构顶部地基土的自重及抗剪力计算，包括：
(4.1)计算翼缘结构截面尺寸顶部的地基土自重：
GT＝n×(G1+G2)＝n×(γ1×H+γ2×h)×SY
式中GT为翼缘结构1截面尺寸顶部的地基土自重,G1为地下水位以下土重量，G2为地下水位以上土的重量，γ1为地下水位以下土的重度，γ2为地下水位以上土的重度，H为地下水位翼缘结构1以下土的厚度，h为地下水位以上土的厚度，SY为翼缘结构1顶部的面积；
(4.2)计算翼缘结构1的截面尺寸顶部地基土的抗剪力：
QT＝n×Fv
式中QT为翼缘结构1截面尺寸顶部的地基土抗剪力,Fv为土的抗剪力，ci为第i层土的粘聚力，σi为第i层土的水平土压应力，为第i层土的内摩擦角，m为地基土的分层数，L为翼缘结构1截面尺寸顶部长度，W为翼缘结构1截面尺寸顶部宽度；
(4.3)分段内翼缘结构1顶部地基土的自重及抗剪力计算：
TT＝GT+QT；
⑤分段内翼缘结构1和槽型体2整体抗浮检算：
式中K为抗浮安全系数。
实施例：
选取某客专地下槽形体结构为计算原型，该结构中翼缘结构的长宽高尺寸分别为：3m、1.5m、1.0m，设置间距为4m，槽形体尺寸为：悬壁厚度1.0m、悬臂高6m、底板厚1.0m，底板内宽15m，地下水位在地面以下1m，地基土为粉质粘土，容重为19kN/m3,凝聚力C＝25kPa,内摩擦角槽形体分段长度取20m。
抗浮验算过程如下：
1、分段内槽形体2的地下水浮力的计算：
Ffk＝γW×AW×Lc＝1.0×1020×20×9.8＝19992(kN)；
2、分段内槽形体2的重力的计算：
Gk＝γC×AC×L＝2.6×29×20×9.8＝14778.4(kN)；
3、分段内翼缘结构1抗剪力计算，根据翼缘结构1的截面尺寸及箍筋布置计算其与槽形体2之间的最大抗剪力：
QY＝n×QC＝10×2678＝26780kN
4、分段内翼缘结构1顶部地基土的自重及抗剪力计算：
①计算翼缘结构1截面尺寸顶部的地基土自重：
GT＝n×(G1+G2)＝n×(γ1×H+γ2×h)×SY＝10×(5×2.2+1×1.9)×4.5×9.8＝568
8.9(kN)；
②计算翼缘结构1的截面尺寸顶部地基土的抗剪力。
QT＝n×Fv
QT＝n×Fv＝1056.5*10＝10565kN；
③分段内翼缘结构1顶部地基土的自重及抗剪力计算：
TT＝GT+QT＝5688.9+10565＝16254kN
综上所示该工点地下槽形体抗浮满足检算要求。
以上所述只是用图解说明本发明一种地下槽形体抗浮构造的浮验算方法的原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (1)

1.一种地下槽形体抗浮构造的抗浮验算方法，抗浮构造包括分段设置在开挖地下基坑中的槽形体(2)，所述槽形体(2)的底部两侧对称设置沿纵向间隔的翼缘结构(1)，与槽形体(2)刚性连接的翼缘结构(1)横向延伸并埋入槽形体(2)两侧外的土体中，所述翼缘结构(1)采用钢筋混凝土结构，其设置长度不小于2m，其顶部宽度大于厚度，抗浮验算方法包括以下步骤：
①分段内槽形体(2)的地下水浮力的计算：
Ffk＝γW×AW×Lc
式中Ffk为浮力，γW为水的重度，AW为槽形体(2)在地下水位以下的面积，Lc为槽形体(2)分段长度；
②分段内槽形体(2)的重力的计算：
Gk＝γC×AC×Lc
式中Gk为槽形体(2)的自重，AC为槽形体(2)的截面积，γC为槽形体(2)的重度；
③分段内翼缘结构(1)抗剪力计算，根据翼缘结构(1)的截面尺寸及箍筋布置计算其与槽形体(2)之间的最大抗剪力：
QY＝n×QC
式中QY为翼缘结构(1)抗剪力，n为段内翼缘结构(1)的数量，QC为单个翼缘结构(1)的抗剪强度；
④分段内翼缘结构顶部地基土的自重及抗剪力计算，包括：
(4.1)计算翼缘结构(1)截面尺寸顶部的地基土自重：
GT＝n×(G1+G2)＝n×(γ1×H+γ2×h)×SY
式中GT为翼缘结构(1)截面尺寸顶部的地基土自重,G1为地下水位以下土重量，G2为地下水位以上土的重量，γ1为地下水位以下土的重度，γ2为地下水位以上土的重度，H为地下水位翼缘结构(1)以下土的厚度，h为地下水位以上土的厚度，SY为翼缘结构(1)顶部的面积；
(4.2)计算翼缘结构(1)的截面尺寸顶部地基土的抗剪力：
QT＝n×Fv
式中QT为翼缘结构(1)截面尺寸顶部的地基土抗剪力,Fv为土的抗剪力，ci为第i层土的粘聚力，σi为第i层土的水平土压应力，为第i层土的内摩擦角，m为地基土的分层数，L为翼缘结构(1)截面尺寸顶部长度，W为翼缘结构(1)截面尺寸顶部宽度；
(4.3)分段翼缘结构(1)顶部地基土的自重及抗剪力计算：
TT＝GT+QT；
⑤分段内翼缘结构(1)和槽形体(2)整体抗浮检算：
式中K为抗浮安全系数。
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