[发明专利]适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法

权利要求书

1.一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：所述割圆型组合基坑支护结构包括围护桩和支撑体，所述支撑体在割圆型组合基坑支护结构内部为环梁形式，所述支撑体在两割圆连接部分设置横撑及斜撑；

所述设计方法至少包括以下过程：

(1)确定基坑围护桩的桩径、间距及插入比，并确定环梁的截面尺寸；

(2)确定环梁的等效弹性支撑系数K_h；

(3)利用启明星基坑计算软件完成围护结构水平位移验算、地表沉降验算、整体稳定性验算、抗隆起稳定性验算；

(4)利用启明星基坑计算软件确定围护结构的弯矩和剪力包络图；

(5)根据围护结构的的弯矩和剪力包络图确定围护结构材料及配筋。

2.根据权利要求1所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：所述围护桩为钻孔灌注桩，并可根据施工场地的地下水位情况，选择施作或不施作止水帷幕。

3.根据权利要求1所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：所述支撑体的竖向间距为3.0～5.0m。

4.根据权利要求1所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：基坑底部采用现浇混凝土进行封底，并可根据场地条件选择干封底或水下封底。

5.根据权利要求1所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：步骤(2)所述环梁的等效弹性支撑系数K_h的计算步骤如下：

(2.1)选取半结构并通过力法方程求得均布荷载作用下的环梁内力图；

(2.2)通过积分计算得到环梁的柔度系数表达式，进而得到环梁的等效弹性支撑系数表达式。

6.根据权利要求5所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：在步骤(2.1)中由下述力法方程(1)求得超静定结构中的未知反力，并通过公式(2)求得结构内力图；

其中，

X₁、X₂:力法方程基本未知量；

δ_ij:基本结构在单位力X_j＝1单独作用下沿X_i方向的位移(i＝1,2；j＝1,2)；

Δ_iP:基本结构在外荷载单独作用下沿X_i方向的位移(i＝1,2)；

分别是基本结构在单位力X_i＝1单独作用下的弯矩、

剪力、轴力分布(i＝1,2)；

M(α)_q、Q(α)_q、N(α)_q分别是基本结构在外荷载单独作用下的弯矩、剪

力、轴力分布；

M(α)、Q(α)、N(α)分别是原半结构在外荷载单独作用下的弯矩、剪力、

轴力分布。

7.根据权利要求6所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：系数δ₁₁、δ₁₂、δ₂₁、δ₂₂、Δ_1P、Δ_2P由下述公式(4)(5)求得；

其中，

q:作用在环梁上的均布荷载值；

θ:半结构非圆弧段部分的圆心角大小；

L:半结构非圆弧段长度。

8.根据权利要求7所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：在步骤(2.2)中，由下述积分公式(3)求得在α₀处作用一单位力产生的径向变形δ，则环梁的等效弹性支撑系数K_h＝1/δ。

9.根据权利要求1至8任一所述的一种适用于割圆型组合基坑支护结构的设计方法，其特征在于：所述K_h的计算值仅适用于两割圆型直径相同的情况，当二者直径不同时，需对K_h进行修正，修正值K_h’＝m·K_h，m按下述方法进行取值：

当另一割圆的直径与计算割圆直径的比值r＝3时，m取0.6，1<r<3时，按线性插值进行取值；当r＝0.3时，m取1.6,0.3<r<1时，按线性插值进行取值。