CN109598101B - 基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质 - Google Patents

基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质，本发明通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。本发明利用相关软件，按照上述步骤系统地计算出了基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋，本发明计算流程简单，计算精度高，使用范围广，在实际工程运用中具有设计计算简单、结果安全可靠、降低施工成本的特点。

Description

基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及土建施工领域，具体涉及一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质。
背景技术
在土建施工领域，由于施工场地限制，存在基坑支护桩兼作塔吊基础的形式。基坑支护桩兼作塔吊基础目前尚无系统、成熟的配筋计算方法，传统手算方法无法考虑支护桩兼作塔吊基础的复杂受力情况，需要人工简化，计算难度大且计算精度无法保证。常规计算软件能计算支护桩（例如可利用深基坑支护结构设计软件根据支护桩内力进行配筋计算），但无法同时考虑塔吊基础的荷载作用影响。因此，如何综合考虑考虑支护桩兼作塔吊基础的复杂受力情况以及塔吊基础的荷载作用影响来实现配筋计算，已经成为一项亟待解决的关键技术问题，直接决定了配筋的可靠性以及配筋的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法、系统及介质，本发明计算流程简单，计算精度高，使用范围广，在实际工程运用中具有设计计算简单、结果安全可靠、降低施工成本的特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，实施步骤包括：
1）通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
2）利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
3）利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
可选地，步骤1）中计算基坑支护桩两侧的土压力的详细步骤包括：通过深基坑支护结构设计软件输入基坑土层参数和坑顶荷载，计算得到基坑支护桩两侧的土压力。
可选地，步骤2）中计算基坑支护桩的支护桩内力的详细步骤包括：将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型并施加边界约束条件，计算得到基坑支护桩的支护桩内力。
可选地，步骤3）中对基坑支护桩的截面进行配筋计算的详细步骤包括：将基坑支护桩的支护桩内力输入深基坑支护结构设计软件的设计工具箱进行受压计算和受剪计算生成所需钢筋的信息。
可选地，所述基坑支护模型中，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
可选地，所述基坑支护桩的结构模型中，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
本发明还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，所述计算机设备被编程以执行本发明前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的步骤。
本发明还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，所述计算机设备的存储介质中存储有被编程以执行本发明前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程以执行本发明前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。
本发明还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括：
土压力计算程序单元，用于通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
支护桩内力计算程序单元，用于利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
配筋计算程序单元，用于利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。本发明利用相关软件，按照上述步骤系统地计算出了基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋，本发明计算流程简单，计算精度高，使用范围广，在实际工程运用中具有设计计算简单、结果安全可靠、降低施工成本的特点。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2是本发明实施例中的理正深基坑软件建立的基坑支护模型图。
图3是本发明实施例中的支护桩侧土压力图。
图4是本发明实施例中的Midas Civil结构有限元软件建立支护桩结构模型边界条件图。
图5是本发明实施例中的Midas Civil结构有限元软件建立支护桩结构模型荷载图。
图6是本发明实施例中的Midas Civil结构有限元软件生成的支护桩弯矩图。
图7是本发明实施例中的Midas Civil结构有限元软件生成的支护桩剪力图。
图8是本发明实施例中的理正结构设计工具箱生成的配筋图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的实施步骤包括：
1）通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
2）利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
3）利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
本实施例中，深基坑支护结构设计软件具体采用理正深基坑支护结构设计软件（简称理正深基坑软件），此外也可以根据需要采用其他具有类似功能的深基坑支护结构设计软件。利用理正深基坑软件建立基坑支护模型，输入基坑土层参数和坑顶荷载，具体如图2所示，本实施例中基坑支护桩为双排结构（前排桩+后排桩），依次贯穿素填土、粘性土、粘性土、粉砂，基坑支护桩的顶部设有塔吊基础，用于支承塔吊。
如图1所示，步骤1）中计算基坑支护桩两侧的土压力的详细步骤包括：通过深基坑支护结构设计软件输入基坑土层参数和坑顶荷载，计算得到基坑支护桩两侧的土压力。对建立好的基坑支护模型进行计算得出支护桩两侧土压力的结果具体如图3所示，后排桩的最大土压力为29.280m处的337.588kPa，前排桩的最大土压力为29.280m处的197.522kPa。
本实施例中，结构有限元分析软件具体采用Midas Civil结构有限元软件，此外也可以根据需要采用其他具有类似功能的结构有限元分析软件。
如图1所示，步骤2）中计算基坑支护桩的支护桩内力的详细步骤包括：将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型并施加边界约束条件，计算得到基坑支护桩的支护桩内力。本实施例中利用Midas Civil结构有限元软件建立支护桩结构模型，并输入模型边界约束条件，具体如图4所示。对支护桩结构模型，施加计算得出的支护桩两侧土压力荷载（向内）和塔吊基础荷载（向下），具体如图5所示。
如图1所示，步骤3）中对基坑支护桩的截面进行配筋计算的详细步骤包括：将基坑支护桩的支护桩内力输入深基坑支护结构设计软件的设计工具箱进行受压计算和受剪计算生成所需钢筋的信息。本实施例中，对支护桩结构模型进行计算，得出支护桩结构的弯矩和剪力具体如图6和7所示。将计算得的支护桩结构的弯矩和剪力输入理正深基坑软件的结构设计工具箱，可得支护桩结构的配筋信息，具体如图8所示。参见图8，支护桩纵筋信息：为36根C32钢筋（钢筋面积为28953mm2；配筋率为ρ=1.64%）；支护桩箍筋信息为：A8钢筋，间距为200（钢筋面积为503mm2/m；配筋率为ρsv=0.03%）。
本实施例的基坑支护模型中，包含支护桩结构和冠梁结构，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
本实施例的基坑支护桩的结构模型中，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
本实施例基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法运用到实际工程中，可快速有效的解决基坑支护桩兼做塔吊基础的配筋计算，计算精度高，计算步骤简单明确，因此实际运用中具有减轻计算困难，保证结构安全，降低施工成本的特点。
此外，本实施例还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程以执行本实施例前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的步骤。此外，本实施例还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储介质中存储有被编程以执行本实施例前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程以执行本实施例前述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。此外，本实施例还提供一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括：
土压力计算程序单元，用于通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
支护桩内力计算程序单元，用于利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
配筋计算程序单元，用于利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于实施步骤包括：
1）通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
2）利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
3）利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
2.根据权利要求1所述的基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于，步骤1）中计算基坑支护桩两侧的土压力的详细步骤包括：通过深基坑支护结构设计软件输入基坑土层参数和坑顶荷载，计算得到基坑支护桩两侧的土压力。
3.根据权利要求1所述的基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于，步骤2）中计算基坑支护桩的支护桩内力的详细步骤包括：将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型并施加边界约束条件，计算得到基坑支护桩的支护桩内力。
4.根据权利要求1所述的基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于，步骤3）中对基坑支护桩的截面进行配筋计算的详细步骤包括：将基坑支护桩的支护桩内力输入深基坑支护结构设计软件的设计工具箱进行受压计算和受剪计算生成所需钢筋的信息。
5.根据权利要求1所述的基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于，所述基坑支护模型中，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
6.根据权利要求1所述的基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法，其特征在于，所述基坑支护桩的结构模型中，基坑支护桩的支护桩和冠梁采用梁单元，桩顶和冠梁采用固结连接，桩底采用固结约束边界，桩侧采用弹性支点模拟土弹簧连接。
7.一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程以执行权利要求1～6中任意一项所述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的步骤。
8.一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备的存储介质中存储有被编程以执行权利要求1～6中任意一项所述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。
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被编程以执行权利要求1～6中任意一项所述基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算方法的计算机程序。
10.一种基坑支护桩兼作塔吊基础的配筋计算系统，其特征在于包括：
土压力计算程序单元，用于通过深基坑支护结构设计软件建立基坑支护模型，计算基坑支护桩两侧的土压力；
支护桩内力计算程序单元，用于利用结构有限元分析软件建立基坑支护桩的结构模型，并将塔吊基础荷载、基坑支护桩两侧的土压力加载于基坑支护桩的结构模型，计算基坑支护桩的支护桩内力；
配筋计算程序单元，用于利用深基坑支护结构设计软件的设计工具箱根据基坑支护桩的支护桩内力对基坑支护桩的截面进行配筋计算得到配筋计算结果。
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