CN114215078A - 一种双排抗滑桩及其承受力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双排抗滑桩及其承受力计算方法，属于边坡和滑坡工程技术领域。本发明包括前排桩和后排桩；前排桩和后排桩的顶部通过连梁进行固定连接；前排桩和后排桩之间安装有桩间弹簧；前排桩的前端和后排桩的后端分别安装有桩前弹簧和桩后弹簧。本发明能够解决目前边坡、滑坡工程中对双排抗滑桩计算分析方法及工具的需求；计算所需要的计算参数均采用规范规定的相关强度参数，相较于数值分析方法能够有效地降低安全性定量分析时的不确定性，同时大大提升在实际工程的普适性；提升分析结果至设计结果的转化速度，能够有效提升工程师的工作效率。

Description

一种双排抗滑桩及其承受力计算方法

技术领域

本发明涉及边坡和滑坡工程技术技术领域，具体为一种双排抗滑桩及其承受力计算方法。

背景技术

目前边坡工程中常用的支护结构，如单排抗滑桩、锚杆（索）等均有较为成熟简便的结构和计算方法。由于工程建设范围的不断扩大，以及高速城市化导致结构支护空间的受限不断增加，涉及双排抗滑桩的情形需求变多。但针对大型工程需要较强支护采用双排抗滑桩时，没有明确的计算方法，导致很多情况下仅能根据经验或者简单推算的方法进行评估。对工程安全性计算无法做到有效地定量判断，使得工程设计安全的不确定性增加。

为了适应工程设计的需求，以及弥补该支护结构计算方法和计算工具上的空白。本发明提供一种双排抗滑桩及其承受力计算方法，使得双排桩的设计安全度能够被定量评估，同时能够比较快速地给出工程设计最终结果和施工需要的各类应用参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双排抗滑桩及其承受力计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题:针对大型工程需要较强支护采用双排抗滑桩时，没有明确的计算方法，导致很多情况下仅能根据经验或者简单推算的方法进行评估。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双排抗滑桩，包括：

前排桩和后排桩；

前排桩和后排桩的顶部通过连梁进行固定连接；

前排桩和后排桩之间安装有桩间弹簧；

前排桩的前端和后排桩的后端分别安装有桩前弹簧和桩后弹簧。

进一步地，所述桩间弹簧为线性土体弹簧，所述桩前弹簧和桩后弹簧均为非线性土体弹簧。

上述的一种双排抗滑桩的承受力计算方法，关于滑坡或边坡端的推力和抗力，采用传递系数法进行求解；

关于嵌固段：

当嵌固段为土体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值为相应位置被动土压力和主动土压力的差值，且所述被动土压力和主动土压力的计算公式如下：

当嵌固段为岩体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值如下：

。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够解决目前边坡、滑坡工程中对双排抗滑桩计算分析方法及工具的需求；计算所需要的计算参数均采用规范规定的相关强度参数，相较于数值分析方法能够有效地降低安全性定量分析时的不确定性，同时大大提升在实际工程的普适性；提升分析结果至设计结果的转化速度，能够有效提升工程师的工作效率。

附图说明

图1为针对边坡及滑坡工程的双排桩计算模型图；

图2为传递系数法的示意图；

图3为结构计算图模型图；

图4为最终强度验算模型图;

图5为土体承载能力验算示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明的一种双排抗滑桩包括：

前排桩和后排桩；

前排桩和后排桩的顶部通过连梁进行固定连接；

前排桩和后排桩之间安装有桩间弹簧，且所述桩间弹簧为线性土体弹簧；

前排桩的前端和后排桩的后端分别安装有桩前弹簧和桩后弹簧，且所述桩前弹簧和桩后弹簧均为非线性土体弹簧。

具体的，在某一实施例中，本双排抗滑桩的安装步骤为：

步骤1：依据《建筑边坡工程技术规范》和《铁路路基支挡结构规范》进行作用在桩上的滑坡推力或主动土压力。此过程中本发明可以配套前置的分析程序，该程序严格依据规范计算方法，能够比较快速地进行荷载的计算。

步骤2：进行双排桩支护结构尺寸的初步设定，主要设定内容包含：

①前排桩：桩型、截面、桩间距、桩长等

①后排桩：桩型、截面、桩间距、桩长等

③连梁：连接方式（固接、铰接）、截面、连梁水平间距、连接长度等

步骤3：设定双排桩计算需要的岩土材料参数及各类岩土设计相关的设计要素，主要包含：

①岩土材料参数：重度、粘聚力、内摩擦角、压缩模量、结构与岩土间的摩擦角

②设计要素：地形、地下水、各类荷载、各类作用（指地震、温度等）

③设计工况：主要针对承载能力极限状态和正常使用状态下的工况

步骤4：辅助性支护结构设定，主要包含：

①锚杆（索）：位置、间距、自由段长度和尺寸、锚固段长度和尺寸、倾角、材料（强度参数）

②支座：支座类型、位置、间距

步骤5：结构分析，主要包含如下内容：

①结构变形计算：前、后排桩的位移

②结构内力计算：前后排桩的弯矩和剪力、连梁的轴力

步骤6：岩土体承载力验算，主要如下：

①被动区土反力验算，要求土反力值小于等于被动土压力值，并计算其利用率

②嵌固段岩石承载力，考虑岩石结构面面风化等特性的折减后，岩石承载力大于等于桩前侧压力。

步骤7：设计成果初步判定，主要包含如下：

①桩顶位移判定：实际计算值≤【容许值】

②岩土体承载力判定：实际计算安全储备≤【容许值】

步骤8：结构配筋

在步骤7满足以后，可以进行最终的结构配筋，主要包含：

①前、后排桩的配筋：钢筋类型、数量、分布方式、保护层厚度、最小配筋率

②连梁配筋：钢筋类型、数量、分布方式、保护层厚度、最小配筋率

③辅助性结构：构造验算

步骤9：最终报告生成，报告内容如下：

①规范依据

②参数设定，主要为步骤1至步骤4中的设定的各类参数

③结构分析结果：输出步骤5中结构计算的详细结果

④岩土强度验算结果：输出步骤6和步骤7验算结果（计算值）和结论（是否满足规范要求，及安全系数或利用率）

⑤结构配筋结果：输出步骤8结构分析成果

本发明的双排抗滑桩的关于弹塑性的土体计算模型：

①用Gap型非线性弹簧进行土体反力的模拟，当激活该弹簧时土体反力介于主动土压力和被动土压力之间

②非线性弹簧模拟土的性状，只有受压能力，没有抗拉能力。

结构计算需要的参数匹配常规岩土设计中的勘察参数:

①关于滑坡推力和抗力，结合相关规范要求，依照《建筑边坡技术规范 GB 50330-2013》相关规定，采用——传递系数法进行求解。

具体请参考图2：

在传递系数法中，边坡稳定性系数可按以下公式计算：

②主动土压力和被动土压力计算方法，依照《建筑边坡技术规范 GB 50330-2013》相关规定。

③桩间土受力传递依照《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》关于双排桩，桩间土的相关规定。

④岩土相关强度参数选用及试验方法参照《岩土工程勘察规范GB50021-2009》及《土工试验方法标准》

结构计算内核和最终强度验算方法：

①结构计算，采用如图3所示模型：

②最终强度验算包含位移、弯矩、剪力等，采用如图4表达方式：

土体承载能力验算方法：

参阅图5

①当嵌固段为土体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值为相应位置被动土压力和主动土压力的差值。其中被动土压力和主动土压力的计算公式见如下：

②当嵌固段为岩体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值如下：

综合上述可知：本发明的有益效果主要体现在如下三个方面：

（1）能够解决目前边坡/滑坡工程中对双排抗滑桩计算分析方法及工具的需求；

（2）分析计算所需要的计算参数均采用规范规定的相关强度参数，相较于数值分析方法能够有效地降低安全性定量分析时的不确定性，同时大大提升在实际工程的普适性；

（3）提升分析结果至设计结果的转化速度，能够有效提升工程师的工作效率；

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种双排抗滑桩，其特征在于，包括：

前排桩和后排桩；

前排桩和后排桩的顶部通过连梁进行固定连接；

前排桩和后排桩之间安装有桩间弹簧；

前排桩的前端和后排桩的后端分别安装有桩前弹簧和桩后弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种双排抗滑桩及其承受力计算方法，其特征在于，所述桩间弹簧为线性土体弹簧，所述桩前弹簧和桩后弹簧均为非线性土体弹簧。

3.如权利要求1-2所述的一种双排抗滑桩的承受力计算方法，其特征在于，关于滑坡或边坡端的推力和抗力，采用传递系数法进行求解；

关于嵌固段：

当嵌固段为土体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值为相应位置被动土压力和主动土压力的差值，且所述被动土压力和主动土压力的计算公式如下：

当嵌固段为岩体时，对嵌固段h/3和h深度处土体横向承载力进行验算，横向承载力的极限值如下：

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