CN109930485A - 一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法 - Google Patents
一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括：构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式、墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程并简化求解；根据获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式；获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比；求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，如不满足调整输入参数，循环上述过程。该方法建立了地连墙重力式复合锚碇基础变形与受力特性的关系式，应用简便，该方法可用于基础方案是否可行的快速判别，节省工程计算时间。
Description
技术领域
本公开涉及悬索桥锚碇基础领域，尤其涉及一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法。
背景技术
以往的悬索桥锚碇基础的设计，常将地下连续墙作为锚碇基础的围护结构，而不考虑地连墙参与锚碇基础的共同受力。随着近年来地连墙铣槽机技术的发展，地连墙的施工质量越来越好，因此考虑地连墙与重力式锚碇基础组成复合锚碇的设计理念逐步出现。现有的一种混合式地连墙与重力式锚碇共同受力的复合锚碇基础，包括混合式地连墙、内衬砌、帽梁、顶板、底板、内隔墙、填芯和锚体，实现了混合式地连墙由临时围护结构变为与内衬砌、底板、顶板共同承受主缆拉力的永久受力结构的转变，减小了悬索桥锚碇基础的规模，增强了基础抗滑移抗倾覆稳定性。但该技术方案并未给出地连墙重力式复合锚碇的设计方法，因此尽管复合锚碇基础的理念提出来了，但并不方便进行设计和实际工程采用。因此继续研究提出地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括：
S1，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式、墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式；
S2，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程并简化求解；
S3，根据步骤S2中获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式；
S4，获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比；
S5，求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，如不满足调整输入参数，循环上述过程。
在本公开一些实施例中，所述步骤S1中，包括以下子步骤：
S101，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，给定输入参数；
S102，确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式，拟定基本变形未知量；
S103，给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式。
在本公开一些实施例中，所述步骤S101包括：构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，该简化分析模型包括：圆环形地连墙、圆柱形重力式锚碇、锚体、锚点，并确定水平荷载合力H、竖向荷载合力N、重力式锚碇基底以上土层I、重力式锚碇基底以下风化岩层II、地连墙墙底以下风化岩层III。
在本公开一些实施例中，所述步骤S101还包括：给定简化分析模型的输入参数，包括：地连墙外径D、地连墙壁厚d、重力式锚碇基底以下风化岩层II的厚度h1、竖向抗力系数C1、基底摩擦系数μ1取、水平抗力系数C2、重力式锚碇基底以上土层I的厚度h2、水平抗力系数C0、水平荷载合力距锚碇顶面的垂直距离h3、锚点距离重力式锚碇顶面的垂直距离h4，地连墙墙底以下风化岩层III的竖向抗力系数C3、墙底摩擦系数μ2、锚碇基础等效宽度BM，等效长度LM；水平荷载合力H、竖向荷载合力N。
在本公开一些实施例中，所述S102包括：考虑地连墙与重力式锚碇基础共同发生刚体变形，拟定三个基本变形未知量：以墙底圆环形心O为中心的转角w、水平平动位移Δ、竖向平均沉降U；
在本公开一些实施例中，其中所述步骤S103中给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式包括：
土层I中任意深度z处的墙侧土压力Pzx1：
Pzx1(z)＝C0·(h1+h2-z)·tan w+C0·U，
风化岩层II中的墙侧土压力Pzx2：
Pzx2(z)＝C2·(h1+h2-z)·tan w+C2·U，
基底应力的计算公式为：
最大竖向应力PBmax：
pBmax＝C1·(Δ+tan w·0.5·(BM-2·d))，
最小竖向应力PBmin：
pBmin＝C1·(Δ-tan w·0.5·(BM-2·d))，
基底水平应力QBave：
QBave＝C1·Δ·μ1
墙底应力的计算公式为：
最大竖向应力PDmax：
pDmax＝C3·(Δ+tan w·0.5·(BM-d))，
最小竖向应力PDmin：
pDmin＝C3·(Δbtan w·0.5·(BM-d))；
墙底水平应力QDave：
QDave＝C3·Δ·μ2。
在本公开一些实施例中，所述步骤S2中，包括以下子步骤：建立竖向力平衡方程：
N＝C1·Δ·(LM-2·d)·BM+C3·Δ·2·d·BM
建立水平力平衡方程：
建立弯矩平衡方程：
设置中间计算参数Ki(i＝0～9)，简化平衡方程的求解过程，其中所述中间计算参数Ki为：
K0＝C1·(LM-2d)·BM·Δ·μ1+C3·2d·BM·Δ·μ2
K2＝C0·h2·BM+C2·h1·BM
K6＝C1·BM·(LM-2d)3/12
K7＝C3·BM·d·(LM-d)2/2
K9＝C1·BM·Δ·(LM-2d)·h1·μ1
通过设置上述中间参数后，得到简化的水平力平衡方程和弯矩平衡方程为：
H＝K1·tanw+K2·U+K0；
H·(h1+h2+h3)＝(K3+K5+K6+K7)·tanw+(K4+K8)·U+K9。
在本公开一些实施例中，所述步骤S3中，通过所述步骤S2中得到的竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程，推导获得三个基本变形未知量的计算公式：
Δ＝N/(C1·(LM-2d)·BM+C3·2d·BM)
在本公开一些实施例中，所述步骤S4包括：
利用步骤S103中墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式求得地连墙侧向土压力、基底与墙底的竖向应力和水平应力；以及
获取竖向、水平向荷载分担比，其中，竖向荷载主要由重力式锚碇基底与地连墙墙底风化岩承担，竖向荷载分担比的求解过程为：
重力式锚碇基底承担的竖向总荷载N1：
N1＝C1·Δ·(LM-2d)·BM
地连墙墙底承担的竖向总荷载N2：
N2＝C3·Δ·2d·BM
重力式锚碇基底的竖向荷载分担比Rv1：
Rv1＝N1/(N1+N2)
地连墙墙底的竖向荷载分担比Rv2：
Rv2＝N2/(N1+N2)
水平向荷载包括重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1、重力式锚碇基底以下风化岩层II9的侧向土压力合力Q2、重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3、地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4，水平向荷载分担比的求解过程为：
重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1：
重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力Q2：
重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3：
Q3＝C1·Δ·(LM-2d)·BM·μ1
地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4：
Q4＝C3·Δ·2d·BM·μ2
重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh1：
Rh1＝Q1/(Q1+Q2+Q3+Q4)
重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh2：
Rh2＝Q2/(Q1+Q2+Q3+Q4)
重力式锚碇基底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh3：
Rh3＝Q3/(Q1+Q2+Q3+Q4)
地连墙墙底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh4：
Rh4＝Q4/(Q1+Q2+Q3+Q4)。
10.根据权利要求9所述的设计方法，所述步骤S5包括：
求得锚点处的水平变形S0，其中，
S0＝U+(h1+h2+h4)·tan w，
设定水平位移容许值[S0]取值，若锚点处的水平变形S0满足S0＜[S0]，完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计；如果锚点处的水平变形S0不满足上述水平位移容许值[S0]，则需要调整步骤S1中的输入参数，循环上述过程。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法至少具有以下有益效果其中之一：
通过采用转角、水平平动位移和竖向平均沉降三个变形参数，建立了地连墙重力式复合锚碇基础变形与受力特性的关系式，物理概念清晰，应用简便；该方法可用于基础方案是否可行的快速判别，节省工程计算时间，便于基础方案和结构构造的优化。
附图说明
图1为本公开实施例地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法的流程图。
图2为本公开实施例地连墙重力式复合锚碇基础简化分析模型的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1、简化分析模型； 2、圆环形地连墙
3、圆柱形重力式锚碇； 4、锚体
5、锚点；
6、重力式锚碇基底以上土层I
7、重力式锚碇基底以下风化岩层II
8、地连墙墙底以下风化岩层III
具体实施方式
本公开提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的分析方法，建立起地连墙重力式复合锚碇变形与受力的平衡方程，推导相应的计算公式，用于快速计算地连墙重力式复合锚碇的变形与荷载分担关系，快速判断基础方案的可行性，具有良好的推广应用价值。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括：
S1，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，给定输入参数；并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式，拟定基本变形未知量；以及确定墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式；
S2，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程；并设置中间计算参数，简化平衡方程的求解；
S3，根据步骤S2中获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式；
S4，获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比；
S5，求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，如不满足调整输入参数，循环上述过程。
以下结合附图对地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法各个步骤进行详细说明。
所述步骤S1中，包括以下子步骤：
S101，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型1，给定输入参数。图1为本公开实施例一种地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型的结构示意图。如图1所示，该简化分析模型1包括：圆环形地连墙2、圆柱形重力式锚碇3、锚体4、锚点5、水平荷载合力H、竖向荷载合力N、重力式锚碇基底以上土层I 6、重力式锚碇基底以下风化岩层II 7、地连墙墙底以下风化岩层III 8。
本实施例中，该简化分析模型1主要输入参数包括：地连墙外径D取90m、地连墙壁厚d取1.5m、重力式锚碇基底以下风化岩层II的厚度h1取7m、竖向抗力系数C1取80650kN/m3、基底摩擦系数μ1取0.1、水平抗力系数C2取354275kN/m3、重力式锚碇基底以上土层I的厚度h2取29m、水平抗力系数C0取12120kN/m3、水平荷载合力距锚碇顶面的垂直距离h3取12.9m、锚点距离重力式锚碇顶面的垂直距离h4取43.77m，地连墙墙底以下风化岩层III的竖向抗力系数C3取627900kN/m3、墙底摩擦系数μ2取0.1、锚碇基础等效宽度BM＝0.9·(D+1)＝81.9m，等效长度LM＝0.25·π·D2/BM＝77.6m；水平荷载合力H＝905762kN、竖向荷载合力N＝4692800kN。
S102，确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式，拟定基本变形未知量。具体地，所述步骤S102包括：考虑地连墙2与重力式锚碇基础3共同发生刚体变形，拟定三个基本变形未知量：以墙底圆环形心O为中心的转角w、水平平动位移Δ、竖向平均沉降U；
S103，给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式。所述计算公式具体包括：
土层I中任意深度z处的墙侧土压力Pzx1：Pzx1(z)＝C0·(h1+h2-z)·tan w+C0·U，
风化岩层II中的墙侧土压力Pzx2：Pzx2(z)＝C2·(h1+h2-z)·tan w+C2·U，
基底应力的计算公式为：
最大竖向应力PBmax：pBmax＝C1·(Δ+tan w·0.5·(BM-2·d))，
最小竖向应力PBmin：pBmin＝C1·(Δ-tan w·0.5·(BM-2·d))，
基底水平应力QBave：QBave＝C1·Δ·μ1
墙底应力的计算公式为：
最大竖向应力PDmax：pDmax＝C3·(Δ+tan w·0.5·(BM-d))，
最小竖向应力PDmin：pDmin＝C3·(Δ-tan w·0.5·(BM-d))；
墙底水平应力QDave：QDave＝C3·Δ·μ2。
所述步骤S2中，包括以下子步骤：
S201，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程，具体过程包括：
建立竖向力平衡方程：
N＝C1·Δ·(LM-2·d)·BM+C3·Δ·2·d·BM
建立水平力平衡方程：
建立弯矩平衡方程：
S202，设置中间计算参数，简化平衡方程的求解过程。具体地，为简化步骤S4中的求解过程，设置中间计算参数Ki(i＝0～9)用于简化平衡方程的求解过程，其中所述中间计算参数Ki为：
K0＝C1·(LM-2d)·BM·Δ·μ1+C3·2d·BM·Δ·μ2＝469280.06
K2＝C0·h2·BM+C2·h1·BM＝231892069.5
K6＝C1·BM·(LM-2d)3/12＝228863155821
K7＝C3·BM·d·(LM-d)2/2＝2729904186
K9＝C1·BM·Δ·(LM-2d)·h1·μ1＝2502001.97
设置上述中间参数后，水平力平衡方程和弯矩平衡方程可简化为：
片＝K1·tanw+K2·U+K0；
H·(h1+h2+h3)＝(K3+K5+K6+K7)·tanw+(K4+K8)·U+K9。
所述步骤S3中，通过所述步骤S2中得到的竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程，推导获得三个基本变形未知量的计算公式；
Δ＝N/(C1·(LM-2d)·BM+C3·2d·BM)＝0.00725m
所述步骤S4中，利用所述步骤S1中获得的墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式，获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比。
具体地，所述步骤S4中，利用步骤S103中墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式求得地连墙侧向土压力、基底与墙底的竖向应力和水平应力。
所述步骤S4中还包括，获取竖向、水平向荷载分担比。其中，竖向荷载主要由重力式锚碇3基底与地连墙2墙底风化岩承担。具体地，竖向荷载分担比的求解过程为：
重力式锚碇3基底承担的竖向总荷载N1：
N1＝C1·Δ·(LM-2d)·BM＝3574288.53kN
地连墙2墙底承担的竖向总荷载N2：
N2＝C3·Δ·2d·BM＝1118512.10kN
重力式锚碇3基底的竖向荷载分担比Rv1：
Rv1＝N1/(N1+N2)＝0.76
地连墙2墙底的竖向荷载分担比Rv2：
Rv2＝N2/(N1+N2)＝0.24
水平向荷载主要由重力式锚碇3基底以上土层I的侧向土压力合力Q1、重力式锚碇3基底以下风化岩层II9的侧向土压力合力Q2、重力式锚碇3基底的水平摩擦力合力Q3、地连墙2墙底的水平摩擦力合力g4四部分来分担。具体地，水平向荷载分担比的求解过程为：
重力式锚碇3基底以上土层I的侧向土压力合力Q1：
重力式锚碇3基底以下风化岩层II的侧向土压力合力Q2：
重力式锚碇3基底的水平摩擦力合力Q3：
Q3＝C1·Δ·(LM-2d)·BM·μ1＝357428.85kN
地连墙2墙底的水平摩擦力合力Q4：
Q4＝C3·Δ·2d·BM·μ2＝111851.2kN
重力式锚碇3基底以上土层I的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh1：
Rh1＝Q1/(Q1+Q2+Q3+Q4)＝0.14
重力式锚碇3基底以下风化岩层II的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh2：
Rh2＝Q2/(Q1+Q2+Q3+Q4)＝0.34
重力式锚碇3基底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh3：
Rh3＝Q3/(Q1+Q2+Q3+Q4)＝0.39
地连墙2墙底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh4：
Rh4＝Q4/(Q1+Q2+Q3+Q4)＝0.12
所述步骤S5中，求得锚点5处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，如不满足调整输入参数，循环上述过程。具体的，所述步骤S5包括：
求得锚点5处的水平变形S0，其中，
S0＝U+(h1+h2+h4)·tan w＝13.9mm，
本实施例中，水平位移容许值[S0]取为80mm，锚点5处的水平变形S0满足S0＜[S0]，完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计。如果锚点5处的水平变形S0不满足上述水平位移容许值[S0]，则需要调整步骤S1中的输入参数，循环上述过程。
本公开地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法采用转角、水平平动位移和竖向平均沉降三个变形参数，建立了地连墙重力式复合锚碇基础变形与受力特性的关系式，物理概念清晰，应用简便；并且该方法可适用于不同的地层条件、不同荷载水平的地连墙重力式复合锚碇基础的分析；且该方法可用于基础方案是否可行的快速判别，节省工程计算时间，便于基础方案和结构构造的优化。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本公开也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本公开的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本公开的最佳实施方式。
本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本公开实施例的相关设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地连墙重力式复合锚碇基础的设计方法，包括：
S1，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，并确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式、墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式；
S2，建立竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程并简化求解；
S3，根据所述步骤S2中获得的三组平衡方程，获得三个基本变形未知量的计算公式；
S4，获得地连墙侧向土压力、基底应力、墙底应力及竖向、水平向荷载分担比；
S5，求得锚点处的水平变形，判断是否满足小于水平位移容许值，若满足则完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计，若不满足则返回所述步骤S1。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其中，所述步骤S1中，包括以下子步骤：
S101，构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，给定输入参数；
S102，确定地连墙重力式复合锚碇基础的变形模式，拟定基本变形未知量；
S103，给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式。
3.根据权利要求2所述的设计方法，其中，所述步骤S101包括：构建地连墙重力式复合锚碇基础的简化分析模型，该简化分析模型包括：圆环形地连墙、圆柱形重力式锚碇、锚体、锚点，并确定水平荷载合力H、竖向荷载合力N、重力式锚碇基底以上土层I、重力式锚碇基底以下风化岩层II、地连墙墙底以下风化岩层III。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其中，所述步骤S101还包括：给定简化分析模型的输入参数，包括：地连墙外径D、地连墙壁厚d、重力式锚碇基底以下风化岩层II的厚度h1、竖向抗力系数C1、基底摩擦系数μ1取、水平抗力系数C2、重力式锚碇基底以上土层I的厚度h2、水平抗力系数C0、水平荷载合力距锚碇顶面的垂直距离h3、锚点距离重力式锚碇顶面的垂直距离h4，地连墙墙底以下风化岩层III的竖向抗力系数C3、墙底摩擦系数μ2、锚碇基础等效宽度BM，等效长度LM；水平荷载合力H、竖向荷载合力N。
5.根据权利要求4所述的设计方法，其中，所述S102包括：考虑地连墙与重力式锚碇基础共同发生刚体变形，拟定三个基本变形未知量：以墙底圆环形心O为中心的转角w、水平平动位移Δ、竖向平均沉降U。
6.根据权利要求5所述的设计方法，其中所述步骤S103中给出墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式包括：
土层I中任意深度z处的墙侧土压力Pzx1：
Pzx1(z)＝C0·(h1+h2-z)·tan w+C0·U，
风化岩层II中的墙侧土压力Pzx2：
Pzx2(z)＝C2·(h1+h2-z)·tan w+C2·U，
基底应力的计算公式包括：
最大竖向应力PBmax：
pBmax＝C1·(Δ+tan w·0.5·(BM-2·d))，
最小竖向应力PBmin：
pBmin＝C1·(Δ-tan w·0.5·(BM-2·d))，
基底水平应力QBave：
QBave＝C1·Δ·μ1
墙底应力的计算公式包括：
最大竖向应力PDmax：
pDmax＝C3·(Δ+tan w·0.5·(BM-d))，
最小竖向应力PDmin：
pDmin＝C3·(Δ-tan w·0.5·(BM-d))；
墙底水平应力QDave：
QDave＝C3·Δ·μ2。
7.根据权利要求5所述的设计方法，所述步骤S2中，包括以下子步骤：
建立竖向力平衡方程：
N＝C1·Δ·(LM-2·d)·BM+C3·Δ·2·d·BM
建立水平力平衡方程：
建立弯矩平衡方程：
设置中间计算参数Ki，i＝0～9，简化平衡方程的求解过程，其中所述中间计算参数Ki为：
K0＝C1·(LM-2d)·BM·Δ·μ1+C3·2d·BM·Δ·μ2
K2＝C0·h2·BM+C2·h1·BM
K6＝C1·BM·(LM-2d)3/12
K7＝C3·BM·d·(LM-d)2/2
K9＝C1·BM·Δ·(LM-2d)·h1·μ1
通过设置上述中间参数得到简化的水平力平衡方程和弯矩平衡方程为：
H＝K1·tanw+K2·U+K0；
H·(h1+h2+h3)＝(K3+K5+K6+K7)·tanw+(K4+K8)·U+K9。
8.根据权利要求7所述的设计方法，所述步骤S3中，通过所述步骤S2中得到的竖向力、水平力及弯矩三组平衡方程，推导获得三个基本变形未知量的计算公式：
Δ＝N/(C1·(LM-2d)·BM+C3·2d·BM)
9.根据权利要求8所述的设计方法，所述步骤S4包括：
利用步骤S103中墙侧土压力作用模式及基底、墙底应力的计算公式求得地连墙侧向土压力、基底与墙底的竖向应力和水平应力；
获取竖向、水平向荷载分担比，其中，竖向荷载由重力式锚碇基底与地连墙墙底风化岩承担，其中：
重力式锚碇基底承担的竖向总荷载N1：
N1＝C1·Δ·(LM-2d)·BM
地连墙墙底承担的竖向总荷载N2：
N2＝C3·Δ·2d·BM
重力式锚碇基底的竖向荷载分担比Rv1：
Rv1＝N1/(N1+N2)
地连墙墙底的竖向荷载分担比Rv2：
Rv2＝N2/(N1+N2)
水平向荷载包括重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1、重力式锚碇基底以下风化岩层II9的侧向土压力合力Q2、重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3、地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4，其中：
重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力Q1：
重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力Q2：
重力式锚碇基底的水平摩擦力合力Q3：
Q3＝C1·Δ·(LM-2d)·BM·μ1
地连墙墙底的水平摩擦力合力Q4：
Q4＝C3·Δ·2d·BM·μ2
重力式锚碇基底以上土层I的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh1：
Rh1＝Q1/(Q1+Q2+Q3+Q4)
重力式锚碇基底以下风化岩层II的侧向土压力合力的水平荷载分担比Rh2：
Rh2＝Q2/(Q1+Q2+Q3+Q4)
重力式锚碇基底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh3：
Rh3＝Q3/(Q1+Q2+Q3+Q4)
地连墙墙底的水平摩擦力合力的水平荷载分担比Rh4：
Rh4＝Q4/(Q1+Q2+Q3+Q4)。
10.根据权利要求9所述的设计方法，所述步骤S5包括：
求得锚点处的水平变形S0，其中，
S0＝U+(h1+h2+h4)·tan w，
设定水平位移容许值[S0]取值，若锚点处的水平变形S0满足S0＜[S0]，完成地连墙重力式复合锚碇基础的设计；若锚点处的水平变形S0不满足水平位移容许值[S0]，则调整步骤S1中的输入参数，循环上述过程。
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