CN111507041B - 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法 - Google Patents

一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111507041B
CN111507041B CN202010356831.8A CN202010356831A CN111507041B CN 111507041 B CN111507041 B CN 111507041B CN 202010356831 A CN202010356831 A CN 202010356831A CN 111507041 B CN111507041 B CN 111507041B
Authority
CN
China
Prior art keywords
support pile
soil
horizontal displacement
support
recovery period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010356831.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111507041A (zh
Inventor
刘燕
刘俊岩
郑全明
何东林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co ltd
University of Jinan
Original Assignee
Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co ltd
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co ltd, University of Jinan filed Critical Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co ltd
Priority to CN202010356831.8A priority Critical patent/CN111507041B/zh
Publication of CN111507041A publication Critical patent/CN111507041A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111507041B publication Critical patent/CN111507041B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
    • E02D5/765—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor removable
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

本申请公开了一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，所述方法包括：根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力；获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形。当基坑开挖到底锚索回收之前，用于计算锚杆回收时支护桩位移变形情况，防止因盲目回收导致基坑变形过大。计算中首先根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力，根据弹性地基杆系有限元理论，建立荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形情况，准确的求得锚索回收过程中支护桩变形情况，确保基坑安全。

Description

一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法
技术领域
本申请涉及基坑工程技术领域，具体涉及一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法。
背景技术
桩锚支护结构因其在基坑变形控制、方便土方开挖等方面的优势在基坑支护中得到了广泛应用，同时当前工程建设中“绿色、低碳、节能、减排”的发展理念日益受到人们重视，极大的推动了可回收锚索技术的发展与进步。
目前国内外可回收式锚索有许多类型，像“U”型可拆除回收式、主、副工作索式、热熔式等，这些可回收锚索都已经在诸多实际工程中得到应用，但基坑设计理论未能随着新兴技术的发展而同步更新，针对可回收锚索的研究大多集中在作用机理、承载能力与回收工艺，对回收期锚索回收过程中基坑变形控制问题的研究较为缺乏。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，所述方法包括：根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力；获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形。
采用上述实现方式，当基坑开挖到底锚索回收之前，用于计算锚杆回收时支护桩位移变形情况，防止因盲目回收导致基坑变形过大。计算中首先根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力，根据弹性地基杆系有限元理论，建立荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形情况，在完善桩锚设计理论的同时，准确的求得锚索回收过程中支护桩变形情况，确保基坑安全。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述非极限土压力计算公为：
Figure BDA0002473751450000021
其中：hi为土层厚度；γi为土层的有效重度，k0为朗肯静止和主动土压力系数，H为基坑深度，s为支护桩水平位移，Ei为土体在侧向卸载条件下的初始切线弹性模量，D'为基坑坑底影响深度，
Figure BDA0002473751450000022
D为围护桩坑底插入深度，
Figure BDA0002473751450000023
为土体内摩擦角。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述Ei＝E0v0，其中E0为土体竖向变形模量，v0为泊松比。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述v0取值为0.25～0.6，其中不同土质对应的所述v0不同。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型包括：用弹性支承单元来表示锚杆，用土层弹簧即坑底弹簧和回填土弹簧分别来表示坑底土及桩与结构侧墙之间的回填土，建立回收期荷载结构模型。
结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形包括：以开挖面以上挡土结构为梁单元，开挖面以下部分为弹性地基梁单元，梁端为铰支约束，锚杆为弹性支承单元，获得支护桩所受土压力后，将其作用于支护桩后，建立基坑回收期计算模型，通过所述基坑回收期计算模型计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种回收期荷载结构模型示意图；
图3为本申请实施例提供的一种回填土计算模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
图1为本申请实施例提供的一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法的流程示意图，参见图1，所述方法包括：
S101，根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力。
根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据s，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力，公式如下：
Figure BDA0002473751450000031
其中：hi为土层厚度，γi为土层的有效重度，k0为朗肯静止和主动土压力系数，H为基坑深度，s为支护桩水平位移，Ei为土体在侧向卸载条件下的初始切线弹性模量，D'为基坑坑底影响深度，
Figure BDA0002473751450000032
D为围护桩坑底插入深度，
Figure BDA0002473751450000033
为土体内摩擦角。
其中Ei也可以近似认为是土体的水平变形模量，一般地质勘察报告中都不提供该参数Ei，可以通过以下算法求得：该法通过室内试验或原位测试确定的是土体竖向变形模量，假设土体的应力-应变关系近似符合弹性理论公式，则可得Ei＝E0v0，其中E0为土体竖向变形模量，v0为泊松比，一般土的泊松比变化范围为0.25～0.6，不同土质对应的所述v0不同，其中黏性土取大值，砂性土取小值。
土体常规三轴试验是保持σ3不变的情况下，加减轴向应力，而支护结构墙后土体的应力变化则相当于保持σ1不变的情况下，加减轴向应力σ3的三轴试验。对常规三轴试验而言，(σ1-σ3)-εα曲线的初始切线斜率(初始切线模量)Ei随σ3变化。如果在对数纸上点绘lg(Ei/p')和lg(σ3/p')的关系，则近似地为一直线，这里p'为大气压力，设直线的截距为m，于是有:Ei＝kp'(σ3/p')式中：k＝10m。假设支护结构墙后土体的应力变化也符合此规律，则可得Ei＝kp'(σ1/p'),这里σ1＝γh。
S102，获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形。
根据弹性地基杆系有限元理论，将S1中计算所得土压力作用于支护桩后，用弹性支承单元来表示锚杆，用土层弹簧即坑底弹簧和回填弹簧分别来表示坑底土及桩与结构侧墙之间的回填土，建立回收期荷载结构模型如图1所示。
图2所示为回填土计算模型图，其中多边形AFPOEN为桩与结构侧墙之间的回填土，三角形NCD为被动区土体，CB线右侧实际存在的土体为多边形AFPOEDC，取回填土的高度为z0，L点距A点的距离为zL，C点距A点距离为zC。通过有限元和工程实例的对比分析，同时考虑到与悬臂开挖相比，回填土对支护桩位移和内力大小的降低程度和多边形ACDEOPF与三角形ABC的面积之比有关，根据“m”法的基本假定，对回填土计算模型中任意深度z处的水平向基床系数按如下方法确定：
当0≤z≤z0时，有k＝αβmz；
当z0≤z≤zL时，有k＝αβmz0+m(z-z0)；
当zL≤z≤zC时，有k＝m(z-z0)；
式中：z为从反压土顶面到计算点的深度，m为地基基床系数随深度变化的比例系数；α为反压土堤的形状系数，与与多边形ANEOPF的形状有关；β为引入的回填土松弛修正系数，可根据土质条件等结合经验综合确定。
考虑回填土具有一定的宽度，并考虑其形状而对α进行修正。对于回填土的影响深度，根据有限元分析结果与经典土压力理论，可近似地取被动区极限滑移面最大影响深度L点，其中BC、EL、HG和FM与水平面的夹角均为
Figure BDA0002473751450000051
Figure BDA0002473751450000052
为对应滑移线所在土层摩擦角(为简化起见，当土层摩擦角相差不大时，可近似地取滑移线通过土层的平均摩擦角)。例如图2中G点处α为
Figure BDA0002473751450000053
图2中M点为回填土坡顶平面里侧F点对应滑移线与挡土桩的交点。根据上述计算方法，从反压土坡顶A点至M点之间的α值为1。
一个示意性实施例，某基坑工程项目采用桩锚支护，基坑开按深度7.9m，支护桩长13.5m，设置两道可回收锚索。基坑开挖到底后测得支护桩深层水平位移最大为11.79mm，依据说明书公开的计算方法，求得锚索回收完成后支护桩深层水平位移最大为21.2mm，并与现场实测数据较为吻合。由此可见采用本实施例的计算方法，可较为准确的求得锚索回收过程中支护桩变形情况，确保基坑安全。
由上述实施例可知，本实施例提供了一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，当基坑开挖到底锚索回收之前，用于计算锚杆回收时支护桩位移变形情况，防止因盲目回收导致基坑变形过大。计算中首先根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力，根据弹性地基杆系有限元理论，建立荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形情况，在完善桩锚设计理论的同时，准确的求得锚索回收过程中支护桩变形情况，确保基坑安全。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (4)

1.一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，其特征在于，所述方法包括：
根据基坑开挖到底时支护桩水平变形数据，采用非极限土压力计算公式反算支护桩所受土压力；
获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型，计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形；
所述获得支护桩所受土压力后，建立回收期荷载结构模型包括：用弹性支承单元来表示锚杆，用土层弹簧即坑底弹簧和回填土弹簧分别来表示坑底土及桩与结构侧墙之间的回填土，建立回收期荷载结构模型；
所述计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形包括：以开挖面以上挡土结构为梁单元，开挖面以下部分为弹性地基梁单元，梁端为铰支约束，锚杆为弹性支承单元，获得支护桩所受土压力后，将其作用于支护桩后，建立基坑回收期计算模型，通过所述基坑回收期计算模型计算锚索回收过程中支护桩水平位移变形。
2.根据权利要求1所述的可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，其特征在于，所述非极限土压力计算公式为：
，
其中：为土层厚度；为土层的有效重度，为朗肯静止和主动土压力系数， H为基坑深度，s为支护桩水平位移，为土体在侧向卸载条件下的初始切线弹性模量，为基坑坑底影响深度，，D为围护桩坑底插入深度，为土体内摩擦角。
3.根据权利要求2所述的可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，其特征在于，所述，其中为土体竖向变形模量，为泊松比。
4.根据权利要求3所述的可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法，其特征在于，所述取值为 0.25～0.6，其中不同土质对应的所述不同。
CN202010356831.8A 2020-04-29 2020-04-29 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法 Active CN111507041B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010356831.8A CN111507041B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010356831.8A CN111507041B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111507041A CN111507041A (zh) 2020-08-07
CN111507041B true CN111507041B (zh) 2023-05-05

Family

ID=71878250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010356831.8A Active CN111507041B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111507041B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112883506B (zh) * 2021-01-15 2022-07-29 中铁二院工程集团有限责任公司 一种斜坡蠕变体上锚索预应力损失的简易测算方法
CN113434947B (zh) * 2021-07-07 2023-05-05 中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 一种狭小空间锚桩式支护结构及设计方法
CN113591183B (zh) * 2021-07-19 2023-10-13 浙江大学 一种黏性土地层多支点式围护结构非平衡计算方法
CN114818046B (zh) * 2022-03-16 2024-04-05 湖南大学 一种变形超预警值桩锚支护结构基坑安全性确定方法
CN116383949B (zh) * 2023-04-18 2024-06-28 华东交通大学 基坑支护桩的设计方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101719183A (zh) * 2009-12-10 2010-06-02 北京交通大学 一种高速铁路及城市轨道交通轨道结构试验模拟系统
CN101963555A (zh) * 2010-08-19 2011-02-02 天地科技股份有限公司 锚杆或锚索支护应力测试方法及装置
CN105839678A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 湖北工业大学 一种改进型桩基竖向承载力试验反向自平衡法及试验装置
CN110206038A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 一种凹型基坑阳角处的支护结构及施工方法
WO2020021294A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 Sepac Zvonimir Retaining engineering structure and design method for stabilizing deep excavations or earth slope instability near existing civil objects

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101719183A (zh) * 2009-12-10 2010-06-02 北京交通大学 一种高速铁路及城市轨道交通轨道结构试验模拟系统
CN101963555A (zh) * 2010-08-19 2011-02-02 天地科技股份有限公司 锚杆或锚索支护应力测试方法及装置
CN105839678A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 湖北工业大学 一种改进型桩基竖向承载力试验反向自平衡法及试验装置
WO2020021294A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 Sepac Zvonimir Retaining engineering structure and design method for stabilizing deep excavations or earth slope instability near existing civil objects
CN110206038A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 一种凹型基坑阳角处的支护结构及施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111507041A (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111507041B (zh) 一种可回收锚索回收期支护桩水平位移计算方法
Zhang et al. Performance of braced excavation in residual soil with groundwater drawdown
Wang et al. Characteristics of wall deflections and ground surface settlements in Shanghai
CN108647474B (zh) 一种桩撑式围护结构基坑坑边土体的沉降计算方法
JP2007284903A (ja) シールド工事における地盤沈下量抑制方法
CN105887948B (zh) 一种抗滑桩倾斜复位纠偏与加固方法
JP2015135045A (ja) 長尺物の設置安定化法および長尺物の設置方法
Finno et al. Saturated clay response during braced cut construction
CN116815819B (zh) 顺层路堑边坡抗剪锚杆支护与挡墙加固设计方法及装置
CN112329104A (zh) 一种旋挖挤扩灌注桩的计算方法
CN110080782B (zh) 一种适用于软岩顺层隧道的施工方法
CN105178331B (zh) 深基坑及超深基坑桩锚支护方法
Hwang et al. Toe movements of diaphragm walls and correction of inclinometer readings
JP2006233666A (ja) 偏土圧を受ける建物の基礎構造
Yamashita et al. Performance of piled raft foundation subjected to strong seismic motion
Tsinker Anchored sheet pile bulkheads: Design practice
Wong et al. Support of road embankments on soft ground using controlled modulus columns
Debnath et al. Influence of surcharge strip loads on the behaviour of cantilever sheet pile walls: a numerical study by ABAQUS
Korff et al. Response of piled buildings to deep excavations in soft soils
Kunasegaram et al. Centrifuge model study on cantilever steel tubular pile wall embedded in soft rock
CN207032274U (zh) 一种沉井初沉阶段纠偏系统
Santoyo et al. Geotechnical considerations for hardening the subsoil in Mexico City's Metropolitan Cathedral
Wong et al. Design of embankments supported on controlled modulus columns
Sanagawa Discussion about design method for embedded length of self-standing steel tubular pile walls pressed into stiff ground
JP4187064B2 (ja) アンダーピニングにおける受替荷重の算定方法及び既設構造物のレベリング方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant