[发明专利]水平荷载作用下带支腿地连续墙计算方法

摘要

本发明涉及水平荷载作用下带支腿地连续墙计算方法。本发明针对带支腿地下连续墙特有的构造形式，首先修正和改进普通弹性地基梁法有限元程序，编制变刚度弹性地基梁法有限元程序，结合支腿交界面深度判定方法形成水平荷载作用下的内力和水平变位的工程计算方法，以使其作为地下室外墙和基坑围护结构使用时，能承受土体的侧向压力。本发明能使工程设计人员快速、有效地进行带支腿地下连续墙的设计和计算。

主权项

1.水平荷载作用下带支腿地连续墙计算方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤1、采用弹性地基梁法有限元程序，进行地下连续墙的内力、变形及稳定分析，得到地下连续墙内力、变形随深度的关系曲线，并确定合适的地下连续墙厚度，该地下连续墙厚度即为带支腿地下连续墙墙段厚度；步骤2、支腿数量、尺寸以及深度的合理判定：（1）初步拟定墙段下支腿数量、截面尺寸，得到墙段与支腿的刚度比值r_I、支腿的水平向承载力f_l，包括抗弯和抗剪承载力；（2）根据步骤1得到的地下连续墙内力、变形随深度的关系曲线，在基坑底以下内力的下降段范围，确定内力值F＝f_l/r_I对应的深度；初步判定该深度为墙段与支腿的交界面位置，也就是支腿顶端的位置；（3）初步形成带支腿地下连续墙截面尺寸、墙段及支腿深度参数；步骤3、改进弹性地基梁法有限元程序，设置变刚度开关，使得支腿段范围弹性地基梁刚度=墙段范围弹性地基梁刚度/r_I，从而形成变刚度弹性地基梁法有限元程序；采用变刚度竖向弹性有限元法程序，进行水平荷载作用下带支腿地下连续墙的内力和变形校核验算，对支腿交界面的位置、支腿的内力进行复核；步骤4、当计算得到的支腿内力大于支腿的水平向承载力f_l时，降低支腿交界面位置；返回步骤3，重新计算，直至支腿的内力满足其水平向承载力和周边环境的变形要求；步骤5、根据确定的带支腿地下连续墙的内力，进行墙段和支腿段的配筋设计计算，墙段和支腿段正截面抗弯、斜截面受剪承载力验算；其中墙段和支腿段正截面抗弯、斜截面受剪承载力验算公式如下：1）墙段单位宽度正截面受弯承载力验算：M≤α1fcx(ho-x2)+fy′As′(ho-a′)]]>混凝土受压区高度x按下式确定：α₁f_cx＝f_yA_s-f_y'A_s'式中M表示墙段的弯矩设计值；α₁表示系数，按照《混凝土结构设计规范》GB50010第6.2.6条规定计算；f_c表示混凝土轴心抗压强度设计值；A_s表示受拉区纵向钢筋的截面面积；A_s'表示受压区纵向钢筋的截面面积；h_o表示截面有效高度；a表示受拉区纵向钢筋合力点至受拉边缘的距离；a'表示受压区纵向钢筋合力点至受压边缘的距离；f_y表示受拉区纵向钢筋的抗拉强度设计值，f_y'表示受压区纵向钢筋的抗拉强度设计值；2）支腿段的正截面受弯承载力验算：Ml≤α1fcblx(ho-x2)+fy′As′(ho-a′)]]>式中M_l表示支腿段的弯矩设计值；b_l表示支腿的宽度；3）墙段斜截面受剪承载力验算：Vcs≤0.7ftho+fyhAshsho]]>式中V_cs表示墙段的剪力设计值；f_t表示混凝土轴心抗拉强度设计值；f_yh表示墙段水平钢筋的抗拉强度设计值；A_sh表示配置同一界面内水平向钢筋的全部截面面积；s表示沿地下墙长度方向的水平筋间距；4）支腿段斜截面受剪承载力验算：Vlcs≤0.7ftblho+flyhAlshSlho]]>式中V_lcs表示支腿的混凝土和水平筋的受剪承载力设计值；f_lyh表示支腿箍筋的抗拉强度设计值；A_lsh表示配置在同一截面内支腿箍筋各肢的全部截面面积；s_l表示支腿箍筋沿支腿长度方向的间距。