[发明专利]一种桥基边坡稳定坡角线的分析及判定方法

说明书

技术领域

本发明属于山区桥梁墩台基础工程设计领域，涉及一种墩台基础置于高陡边坡上时边坡稳定坡角线的分析及判定方法。

背景技术

铁路桥基边坡“稳定坡角线”这一概念是由我国《铁路工程地质勘察规范》中提出来的，该规范4.2.2条文说明中指出在岸坡陡立地段如何设置桥墩台关系到工程的安危，进行岸坡稳定性评价是该类地段工程地质调绘的重点之一。规范要求黄土地区陡立岸坡地段通常采用桥基设置在稳定坡角线以下以保障工程安全，基岩地区陡立岸坡地段也应做出岸坡稳定性评价，为工程基础设置提供依据。然而，该规范并未对桥基荷载作用下边坡整体稳定性的分析方法作出建议，且未对基岩地区陡立岸坡的桥基布置提出详实的指导意见。因此，铁路桥梁专业设计人员对陡坡稳定坡角线的位置判定尤为关注。由于现有规范对稳定坡角线的具体计算方法均未明确给出，且现有文献中稳定坡角线分析方法大多是依据边坡在自然状态下得出的，未考虑边坡岩土体物理力学参数反演及桥基荷载作用等多种因素，稳定坡角线分析可靠性不足，给陡坡地段桥梁基础布置及工程设计带来较大难度，严重制约工程设计进度，工程安全性也得不到有效保障。

发明内容

针对上述现有技术中存在的确定稳定坡角线位置时考虑因素较少，适用性不强等问题，本发明提供了一种新的桥基边坡稳定坡角线的分析及判定方法，在对边坡岩土物理力学参数进行反演的基础上，考虑基础作用宽度、埋置深度和荷载作用模式，判定稳定坡角线的具体位置，以适应陡坡地段桥梁基础布置及工程设计的需要。

本发明所涉及的一种桥基边坡稳定坡角线的分析及判定方法，技术步骤包括：确定边坡参数反演的临界滑动面S1、按极限平衡状态反算边坡岩土体粘聚力S2、设定稳定坡角线的起始位置S3、按照反算得到的边坡岩土体综合粘聚力重新计算桥基荷载作用下的边坡稳定性S4、判断安全系数是否大于等于设计安全系数S5、分析得到该桥基边坡的稳定坡角线S6。

S1：确定边坡参数反演的临界滑动面

确定边坡剖面上坡脚与各坡面变坡点P1、P2、…、P(n-1)之间的连线与水平线                                                之间夹角的最小值，令极限平衡条件参数反演时边坡滑动面与水平面之间的夹角为。

S2：按极限平衡状态反算边坡岩土体综合粘聚力

 

式中：K_s为临界滑动面对应的稳定安全系数，一般取1.0或1.05；

G_P为边坡滑动面以上单位宽度边坡岩土体的重量；

A为边坡滑动面单位宽度的面积；

为边坡岩土体的综合内摩擦角；

F_hE为边坡滑动面以上单位宽度边坡岩土体受到的水平地震力。

S3：设定稳定坡角线的起始位置

在边坡剖面上，自坡顶向下做一条与坡顶线平行的辅助线，辅助线与坡顶线在垂直方向上的距离d与桥基底面设计埋置深度相等，令桥基基底前缘位于临界滑动面上，桥基基底后缘与坡脚的连接线设定为稳定坡角线的起始位置，令稳定坡角线的起始位置与水平面之间的夹角为。

S4：按照反算得到的边坡岩土体综合粘聚力重新计算桥基荷载作用下的边坡稳定性

计算稳定坡角线的起始位置以上范围边坡体的稳定安全系数：

式中：G_q为桥基单位宽度的重量；

H为桥基顶面每延米受到的侧向力合力；

V为桥基顶面每延米受到的竖向力合力；

为桥基底面所接触的岩土体内摩擦角。

S5：判断安全系数是否大于等于设计安全系数

比较稳定坡角线的起始位置以上范围边坡体的稳定安全系数K与设计安全系数[K]之间的关系。若满足，则停止计算；否则，令稳定坡角线的起始位置与水平面之间的夹角，重复S4与S5的分析过程。

S6：分析得到该桥基边坡的稳定坡角线

确定满足的条件后，记录下此时的夹角对应的滑动面位置，该滑动面与剖面的交线即为该桥基边坡稳定坡角线对应的位置。

本发明具有的优点和积极效果是：