双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107447774 A(43)申请公布日 2017.12.08

(21)申请号 201710474146.3(22)申请日 2017.06.21

(71)申请人 中铁二院工程集团有限责任公司

地址 610031 四川省成都市通锦路3号(72)发明人 姚裕春　李安洪　袁碧玉　苏谦　

刘凯文　肖朝乾　龚建辉　(74)专利代理机构 成都惠迪专利事务所(普通

合伙) 51215

代理人 王建国(51)Int.Cl.

E02D 29/02(2006.01)E02D 27/12(2006.01)E02D 27/32(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()发明名称

双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法

(57)摘要

双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，以确保该结构使用的安全性和指导工程设计。该方法包括以下步骤：(1)双排桩基悬臂式挡土墙抗滑计算：把双排桩基悬臂式挡土墙按结构伸缩缝设置间距分幅断开分析，分别统计单幅挡土墙的桩基总数量；计算每幅挡土墙的总水平土压力；计算桩基的斜截面抗剪承载力；计算双排桩基础悬臂式挡土墙滑动稳定系数Kc；(2)双排桩基悬臂式挡土墙抗倾覆计算：计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的抗倾覆力矩；计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆力矩；计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆安全系数。

CN 107447774 ACN 107447774 A

权　利　要　求　书

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1.双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，包括以下步骤：(1)双排桩基悬臂式挡土墙抗滑计算：

(1.1)把双排桩基悬臂式挡土墙按结构伸缩缝设置间距分幅断开分析，分别统计单幅挡土墙的桩基总数量；

(1.2)计算每幅挡土墙的总水平土压力；(1.3)计算桩基的斜截面抗剪承载力；

(1.4)计算双排桩基础悬臂式挡土墙滑动稳定系数Kc：

式中：Vcs为桩基斜截面受剪承载力值，n为单幅挡土墙桩基总数量，Ex为单幅挡土墙水平土压力和；

(2)双排桩基悬臂式挡土墙抗倾覆计算：

(2.1)以双排桩基悬臂式挡土墙外桩桩基顶部为转动中心点，计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的抗倾覆力矩：

式中：My为抗倾覆力矩，n为单幅挡土墙桩基总数量，Qsk为单桩极限侧摩阻力，xi为内侧桩基距外侧桩基的水平距离，Ni为单幅挡墙自重与底板上部土体自重等竖向力，xni为各竖向力Ni距外侧桩基的水平距离；

Qsk＝u∑λiqsikli式中：u为桩基周长，qsik为桩周第i层土的极限侧阻力，li为桩周第i层土的厚度，λi第i层土的抗拔折减系数，取0.4-0.7，地基土强度越高取高值；

(2.2)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆力矩：

式中：M0为倾覆力矩，Ex为单幅挡土墙水平土压力和，H为挡土墙悬臂高度。(2.3)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆安全系数：

2.如权利要求1所述双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，其特征是：所述步骤(2.1)中内侧桩基与外侧桩基的水平距离xi不小于桩基直径的3倍。

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CN 107447774 A

说　明　书

双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法

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技术领域

[0001]本发明涉及岩土工程，特别涉及双排桩基悬臂式和扶壁式挡土墙结构的整体稳定性计算方法。

背景技术

[0002]悬臂式和扶臂式挡土墙具有外观好、收坡效果好、经济等特点，在工程中广泛被采用，但其在不良地质地基、地震区等不适用，由此工程应用中发展了桩基悬臂式和扶臂式挡土墙，其中本发明人发明了双排桩基悬臂式挡土墙(ZL201220442371.1)，并在工程中得到了成功应用。

[0003]对于采用桩基的悬臂式挡土墙，工程设计中通常只进行结构内部受力计算，常常忽略结构的整体稳定性检算，特别是当该结构的双排桩基设置间距较小、悬臂较高时，其整体稳定性检算更应引起重视，由此提出适用于双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性的计算方法具有必要性和重要性。

发明内容

[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，以确保该结构使用的安全性和指导工程设计。[0005]本发明解决该技术问题采用技术方案如下：

[0006]本发明的双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，包括以下步骤：[0007](1)双排桩基悬臂式挡土墙抗滑计算：[0008](1.1)把双排桩基悬臂式挡土墙按结构伸缩缝设置间距分幅断开分析，分别统计单幅挡土墙的桩基总数量；[0009](1.2)计算每幅挡土墙的总水平土压力；[0010](1.3)计算桩基的斜截面抗剪承载力；[0011](1.4)计算双排桩基础悬臂式挡土墙滑动稳定系数Kc：

[0012]

式中：Vcs为桩基斜截面受剪承载力值，n为单幅挡土墙桩基总数量，Ex为单幅挡土墙水平土压力和；[0014](2)双排桩基悬臂式挡土墙抗倾覆计算：[0015](2.1)以双排桩基悬臂式挡土墙外桩桩基顶部为转动中心点，计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的抗倾覆力矩：

[0016]

[0013]

式中：My为抗倾覆力矩，n为单幅挡土墙桩基总数量，Qsk为单桩极限侧摩阻力，xi为

内侧桩基距外侧桩基的水平距离，Ni为单幅挡墙自重与底板上部土体自重等竖向力，xni为

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[0017]

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各竖向力Ni距外侧桩基的水平距离；[0018]Qsk＝u∑λiqsikli[0019]式中：u为桩基周长，qsik为桩周第i层土的极限侧阻力，li为桩周第i层土的厚度，λi第i层土的抗拔折减系数，取0.4-0.7，地基土强度越高取高值；[0020](2.2)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆力矩：

[0021][0022][0023][0024][0025]

式中：M0为倾覆力矩，Ex为单幅挡土墙水平土压力和，H为挡土墙悬臂高度。

(2.3)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆安全系数：

本发明的有益效果是，有效解决了双排桩基设置间距较小、悬臂较高时的双排桩

基悬臂式挡墙的整体稳定性检算内容和计算方法，可以确保该结构使用的安全性和指导工程设计。

附图说明

[0026]本说明书包括如下三幅附图：

[0027]图1是本发明双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法的抗滑移稳定性检算示意图。

[0028]图2是本发明双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法的抗倾覆稳定性检算示意图。

[0029]图3是本发明双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法的实施例工点图。[0030]图中示出构件名称及所对应的标记：桩基1、悬臂式挡土墙2。具体实施方式

[0031]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：[0032]参照图1和图2，双排桩基悬臂式挡土墙整体稳定性计算方法，包括以下步骤：[0033](1)双排桩基悬臂式挡土墙抗滑计算：[0034](1.1)把双排桩基悬臂式挡土墙按结构伸缩缝设置间距分幅断开分析，分别统计单幅挡土墙的桩基总数量；[0035](1.2)计算每幅挡土墙的总水平土压力；[0036](1.3)计算桩基的斜截面抗剪承载力；[0037](1.4)计算双排桩基础悬臂式挡土墙滑动稳定系数Kc：

[0038][0039]

式中：Vcs为桩基斜截面受剪承载力值，n为单幅挡土墙桩基总数量，Ex为单幅挡土墙水平土压力和；[0040](2)双排桩基悬臂式挡土墙抗倾覆计算：

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CN 107447774 A[0041]

说　明　书

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(2.1)以双排桩基悬臂式挡土墙外桩桩基顶部为转动中心点，计算双排桩基悬臂

式挡土墙结构的抗倾覆力矩：

[0042]

式中：My为抗倾覆力矩，n为单幅挡土墙桩基总数量，Qsk为单桩极限侧摩阻力，xi为

内侧桩基距外侧桩基的水平距离，Ni为单幅挡墙自重与底板上部土体自重等竖向力，xni为各竖向力Ni距外侧桩基的水平距离；[0044]Qsk＝u∑λiqsikli[0045]式中：u为桩基周长，qsik为桩周第i层土的极限侧阻力，li为桩周第i层土的厚度，λi第i层土的抗拔折减系数，取0.4-0.7，地基土强度越高取高值；[0046](2.2)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆力矩：

[0047][0048][0049][0050][0051]

[0043]

式中：M0为倾覆力矩，Ex为单幅挡土墙水平土压力和，H为挡土墙悬臂高度。

(2.3)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆安全系数：

所述步骤(2.1)中内侧桩基与外侧桩基的水平距离xi不小于桩基直径的3倍。

[0052]实施例：

[0053]选取某客专双排桩基础悬臂式挡土墙结构为计算原型，该结构中墙高9.5m，桩基长度20m，桩径1.5m，桩基纵向间距3.5m，横向间距4.5m，[00]挡墙后侧填土表面均布荷载换算土柱高度h0＝1m。挡墙底板下方人工填土层厚度4m，软土层厚度10m，其下为泥岩夹砂岩，各土层参数见下表。[0055]表1 土层及结构材料参数取值

[0056]

[0057][0058][0059][0060]

其稳定性计算计算步骤和结果如下：

(1)双排桩基悬臂式挡土墙抗滑计算(1.1)每幅挡土墙长度为10.08m，每幅挡土墙桩基总数量n＝6；(1.2)选用朗金土压力理论计算，每幅挡土墙的总水平土压力为：

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CN 107447774 A[0061][0062]

说　明　书

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(1.3)根据《混凝土结构设计规范》计算桩基斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力

为：

[0063][00][0065][0066][0067][0068][0069]

(1.4)计算双排桩基悬臂式挡土墙滑动稳定系数Kc为：

(2)双排桩基悬臂式挡土墙抗倾覆计算

(2.1)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的抗倾覆力矩单桩极限侧摩阻力为：Qsk＝u∑λπ×(0.5×60×4+0.4×35×10+0.6×120×6)＝3259.32iqsikli＝1.5单幅挡土墙竖向土压力N土＝8429.098(kN)竖向土压力力臂xn土＝3.8(m)悬臂自重N1＝2941.470(kN)悬臂自重力臂xn1＝0.905(m)底板自重N2＝2751.462(kN)底板自重力臂xn1＝2.265(m)桩基挡土墙的稳定力矩为：

悬臂稳定力矩My1＝N1·xn1＝2941.470×0.905＝2662.030(kN·m)底板稳定力矩My2＝N2·xn2＝2751.462×2.265＝6232.061(kN·m)竖向土压力对外桩顶的稳定力矩

My土＝N土·xn土＝8429.098×3.8＝32030.572(kN·m)总的抗倾覆力矩为：

(kN)

[0070][0071][0072][0073][0074][0075][0076][0077][0078][0079][0080][0081]

[0082]

[0083][0084][0085][0086][0087][0088]

(2.2)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆力矩水平土压力对外桩顶的倾覆力矩

(2.3)计算双排桩基悬臂式挡土墙结构的倾覆安全系数

综上所示该工点双排桩基础悬臂式挡土墙结构满足稳定性检算。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

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