[发明专利]一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法

说明书

本发明公开了一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法，包括步骤：一、既有黄土窑洞拱券结构简化处理；二、获取既有黄土窑洞拱券几何参数；三、计算既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线；四、实测既有黄土窑洞拱券底面拱轴线；步骤五、对比理论合理拱轴线和实测拱券底面拱轴线，确定既有黄土窑洞的受力类型；六、在确定受力类型的既有黄土窑洞拱券底面取土样进行力学实验；七、既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估。本发明通过判断实测拱券底面拱轴线和计算获取的理论合理拱轴线之间位置关系确定拱券受力类型，有针对性的科学合理评估既有黄土窑洞计算拱券竖向承能载力，为后期既有黄土窑洞加固提供有效数据依据。

技术领域

本发明属于黄土窑洞拱券竖向承载力评估技术领域，具体涉及一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法。

背景技术

窑洞是中国北方黄土高原上特有的民居形式，具有十分浓厚的汉族民俗风情和乡土气息，黄土窑洞是黄土建筑的典型建筑形式，是一种冬暖夏凉、绿色、环保、无污染、低能耗的建筑形式，随着可持续发展和绿色建筑理念的兴起，窑洞建筑得到了社会的认可，而拱券是一种建筑结构，又称券洞、法圈、法券。它除了竖向荷重时具有良好的承重特性外，还起着装饰美化的作用，其外形为圆弧状，由于各种建筑类型的不同，拱券的形式略有变化，窑洞顶部的上覆岩土是影响窑洞稳定性的重要因素，确定既有黄土窑洞拱券竖向承载力是保障窑洞安全使用的重要前提，然而目前国内外相关规范对窑洞建筑承载力评估涉及甚少，因此，现如今缺少一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法，通过计算获取既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的合理拱轴线，通过判断实测既有黄土窑洞拱券底面拱轴线和既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的合理拱轴线之间的位置关系确定拱券受力类型，并通过拱券土体的力学性能参数比较，有针对性的科学合理评估既有黄土窑洞计算拱券的竖向承能载力，该评估方法简单实用、科学合理、准确度高，拱券竖向承载力评估高效可靠，为后期的既有黄土窑洞加固提供有效数据依据，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种既有黄土窑洞拱券竖向承载力评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、既有黄土窑洞拱券结构简化处理：将既有黄土窑洞拱券结构简化为三铰拱结构；

步骤二、获取既有黄土窑洞拱券几何参数：测量既有黄土窑洞拱券几何参数，所述既有黄土窑洞拱券几何参数包括既有黄土窑洞的拱券跨度、拱券矢高、窑腿高度；

步骤三、根据公式计算既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y，其中，x为既有黄土窑洞拱券宽度自变量，f为既有黄土窑洞的拱券矢高，γ为既有黄土窑洞拱券上覆土容重，m为常数且h为黄土窑洞窑腿高度，l为黄土窑洞拱券跨度，ch为双曲余弦函数；

步骤四、实测既有黄土窑洞拱券底面拱轴线；

步骤五、对比理论合理拱轴线和实测拱券底面拱轴线，确定既有黄土窑洞的受力类型：对比既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y和实测的既有黄土窑洞拱券底面实际拱轴线，当既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y和实测的既有黄土窑洞拱券底面实际拱轴线相符，或者既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y位于实测的既有黄土窑洞拱券底面实际拱轴线下侧时，此时，拱券土体全部受压；

当既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y位于实测的既有黄土窑洞拱券底面实际拱轴线上侧时，此时既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y以下的拱券土体全部受拉，既有黄土窑洞拱券沿拱轴均匀分布的竖向荷载作用时的理论合理拱轴线y和实测的既有黄土窑洞拱券底面实际拱轴线之间形成土体受拉区域；