[发明专利]一种地下连续墙裂缝宽度验算与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土结构设计技术领域，具体地说是一种地下连续墙裂缝宽度验算与控制方法。

背景技术

随着我国技术经济的飞速发展，地下连续墙在深基坑中的应用越来越广泛。地下连续墙作为钢筋混凝土结构是允许出现裂缝的，通常其裂缝宽度的验算是采用《混凝土结构设计规范》进行的，然而《混凝土结构设计规范》中关于裂缝宽度验算的公式主要是以梁板的试验研究方法得到的，由于地下连续墙的保护层厚度和钢筋直径均较大，且在施工阶段要经受一个最大弯矩，一般施工阶段的最大弯矩要大于长期使用状况下的最终弯矩。

现有设计规范中有关裂缝宽度验算公式是基于最大弯矩，然而地下连续墙的最大弯矩常常出现在施工阶段某个工况中，而该工况持续的时间基本在几天到几周不等，是一个短暂的持续过程，因此在应用规范推荐的公式进行裂缝宽度验算时其结果往往偏大，造成地墙配筋的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种地下连续墙裂缝宽度验算与控制方法，采用基坑施工阶段某个工况标准组合下的最大弯矩值，并根据规范中的最小保护层厚度或根据实际情况确定的保护层厚度，按设计规范要求的公式进行验算直至满足要求，使地墙的配筋得到合理配置和充分利用，在满足和保证结构的安全前提下，尽量减少地墙配筋的浪费，进一步降低工程费用，提高项目建设的经济效益。

本发明的目的是这样实现的：一种地下连续墙裂缝宽度验算与控制方法，其特点是该方法采用基坑施工阶段某个工况标准组合下的最大弯矩值，将最小保护层厚度和建议的构件高度代入规范要求的公式进行验算，直至地下连续墙的配筋满足要求，具体地墙裂缝宽度的验算按下述步骤进行：

(一)、地墙的初配筋

根据基坑开挖阶段最大弯矩以及承载能力极限状态进行地下连续墙的初配筋，初步确定实配钢筋面积A_s和等效钢筋直径d_eq；

(二)、裂缝宽度的确定

根据结构类型和环境类别，确定地下连续墙裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值，所述地下连续墙按三级裂缝控制验算，其迎土侧最大裂缝宽度不大于0.2mm，开挖侧最大裂缝宽度不大于0.3mm；

(三)、保护层厚度的确定

根据环境类别确定混凝土的强度等级和地墙最小保护层厚度c_s；

(四)、构件高度的计算

地墙结构按单筋矩形截面梁考虑，取构件宽度b＝1000mm；并取构件高度h＝地墙厚度h_墙－(实际保护层厚度c_s实－最小保护层厚度度c_s)；所述最小保护层厚度c_s须满足设计规范；

(五)、配筋率的确定

纵向受拉钢筋的配筋率p_te和截面有效高度h_o由下式(a)和(b)确定：

式中：A_te为有效受拉混凝土截面面积，A_te＝0.5bh；

(六)钢筋等效应力的确定

纵向受拉钢筋等效应力σ_s由下式(c)确定：

式中：M_k为按荷载效应的标准组合计算的弯矩值；

(七)、应变不均匀系数的确定

裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ由下式(d)确定：

式中：f_tk为混凝土轴心抗拉强度标准值；

(八)、地墙裂缝宽度的验算

将上述计算的各数值代入设计规范要求的下式(e)进行地墙裂缝宽度w_amx的验算：

式中：σ_s——按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力；E_s为钢筋的弹性模量；c_s为最外侧纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离；

(九)、重复验算

上述步骤(一)确定的实配钢筋若不能满足最大地墙裂缝宽度的验算，则增大等效钢筋直径d_eq或配筋率p_te，然后将调整的数值重复上述步骤的验算，直至地下连续墙的配筋满足规范要求。