[发明专利]软土地基格栅式地下连续墙桥梁基础沉降计算方法

权利要求书

1.一种软土地基格栅式地下连续墙桥梁基础沉降计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按计算精度要求，将不包括承台的格栅式地下连续墙墙体部分划分为N个单元，保证各天然土层的分界面亦为墙体单元的分界面；假定第i个单元的厚度为L_i，其中点的位移为S_i，单元底部闭合墙的轴向力为N_i，则：

N_i-1＝N_i+f_iwu_wL_i+f_inu_nL_i (i＝1，2，…，N) (1)

式中，E_p为格栅式地下连续墙弹性模量；u_w为格栅式地下连续墙外侧周长；u_n为格栅式地下连续墙内侧周长；A_p为格栅式地下连续墙截面面积；N为地下连续墙所划分的单元个数；f_iw为外侧土体提供的单位外摩阻力；f_in为内侧土芯提供的单位内摩阻力；

步骤2：假定墙端产生一微小的不等于零的位移S_b，根据位移协调原则，墙端位移S_b和墙端土位移w_b相等，墙端土体荷载传递函数采用双曲线模型，其函数表达式为：

式中，n_b为单位端阻力；S_b为墙端位移；

上式中f_b、g_b为待定的双曲线计算参数，f_b与g_b可表示为：

式中，G_b为墙端土体的剪切模量；v_b为墙端土体的泊松比；在求解时，r₀为较短外边长；R_b为端阻破坏比，取0.7～0.8；n_bu为墙端土单位极限承载力；

由此，可求出第N单元底部轴力N_b为：

步骤3：假定墙端第N单元中点截面的位移为S_N，据此计算基础的外侧摩阻力与内侧摩阻力，格栅式地下连续墙外侧摩阻力遵循双折线荷载传递法则，其函数表达式为：

式中，f_w(z)为深度z处的外摩阻力值，K_s为格栅式地下连续墙外墙剪切刚度系数，S(z)为深度z处墙-土相对位移，f_wu为极限外摩阻力值，S_u为发挥极限侧摩阻力时所需的相对位移；

相对于桩基而言，格栅式地下连续墙的沉降扩展面为椭圆形，因此其剪切刚度系数K_s表达式为：

式中，a_m为剪切变形可忽略的范围，为3.5a₀；a₀为地下连续墙外侧长边长，b₀为地下连续墙外侧短边长；λ为修正系数，为0～0.4；当0.5b₀/a₀1时，取为0～0.2；当0b₀/a₀≤0.5时，取为0.2～0.4，当k大于1时，则取为1；G_s为为土体剪切模量值；

基础内侧摩阻力f_n可由如下公式求得：

式中，S为墙-土相对位移；f_w为外摩阻力值；ψ为折减系数，根据格室数目的多少，0.5～1.0，n为等效剪切刚度比；

此时，依据步骤1所得递推公式，可求出第N单元顶部轴力N_N-1与墙端N单元中间点的弹性变形ΔS_N为：

步骤4：将S_b与ΔS_N相加，重新计算得到第N单元中点截面处的位移S_N′；校核计算值S_N′与步骤3中假定S_N是否相符，当不满足收敛性要求时，重复步骤2～4，直到前后两次迭代误差达到要求精度；

步骤5：往上推移一个单元，按上述步骤计算第N-1单元，依次逐个向上推移，直到墙顶处第1单元，即可求得墙顶轴力N₀及相应的墙顶沉降S₀；

步骤6：校核N₀与墙顶荷载P是否接近，如果|N₀-P|≤ε不满足，则调整墙端位移S_b：当N₀＞P时，逐步增大墙端位移；当N₀＜P时，逐渐减小墙端位移，重复上述步骤，直到迭代计算满足计算精度为止；

ε为收敛标准，取为1×10^-8；

步骤7：重复步骤2～6，进行下一荷载等级的计算，最后可算出整个加载过程中，基础的Q-s(荷载-沉降)曲线、侧摩阻力分布，桩身轴向力分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效剪切刚度比n为：

其中，a_i为格栅式地下连续墙边长系数，a_i＝L/0.14，L为基础最短内边长，H为基础深度，z为计算位置深度。