一种折叠条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法与流程

本发明涉及一种条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法，尤其是一种折叠条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法，属于基础工程。

背景技术：

1、公知的，条壁式地下连续墙是一种基础形式，其结构主要由多段平行的墙壁组成，通过上方承台板联结下方各段墙壁，形成地连墙基础完整的传力体系。

2、条壁式地下连续墙基础因其能够有效地抵抗土压力和上部结构的荷载、具有较大的水平承载力、较大的比表面积、合理经济等优点，已经在国内外桥梁、建筑等领域广泛应用，如主跨2023m的土耳其恰纳卡莱大桥锚碇基础。

3、然而，随着社会的发展，大型工程日益增加，基础上部建筑所需的承载力也随之增加。目前，提升地连墙基础承载力的措施多为增加基础尺寸，导致地下连续墙基础规模急剧扩大，造成大量的资源浪费与环境污染。

4、并且，随着我国基础设施建设的不断推进，越来越多的跨江、跨海大桥等大型桥梁工程得以实施。这些大型桥梁工程不仅要求基础工程具有更高的承载能力和稳定性，还要求其具有更好的抗风、抗震等性能。鉴于此，亟需改良现有的条壁式地连墙基础，以满足以上性能需求。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例提供一种折叠条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法，其能够具有较高的水平承载性能较高，且更加合理、经济。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明实施例的第一方面提供一种折叠条壁式地下连续墙基础，包括承台构件和墙体构件，所述墙体构件一体连接于所述承台构件的底部；

4、所述墙体构件包括多段间隔布置的墙壁，所述墙壁分为顺旋墙和逆旋墙，所述顺旋墙和所述逆旋墙交叉设置；其中的所述顺旋墙为墙壁段以自身法向轴为中心，且俯视视角沿着顺时针方向旋转的墙壁，所述逆旋墙为墙壁段以自身法向轴为中心，且俯视视角沿着逆时针方向旋转的墙壁。

5、在一种可选的实施例中，各段所述墙壁的间距应满足：

6、

7、其中：s为相邻两段墙壁法向轴的距离，b为各段墙壁的长度，θ1、θ2分别为相邻两个墙壁沿着各自旋转方向的旋转角度。

8、在一种可选的实施例中，各段所述墙壁为大小尺寸相同的长方体结构，每段所述墙壁均具有短边面和长边面，所述短边面和所述长边面按照所述墙壁的纵截面尺寸不同划分，所述纵截面为平行于所述法向轴的截面。

9、在一种可选的实施例中，各段所述墙壁的旋转角度不大于45°；所述墙壁的宽度大于0.5m。

10、在一种可选的实施例中，所述承台构件包括扁平状长方体结构的承台板，所述承台板主要由顶板和悬挑构成，所述顶板用于联结各段所述墙壁；

11、所述悬挑与所述顶板为一体结构并为所述顶板外侧出挑部分，所述顶板外侧为所述顶板远离所述墙壁的一侧，且所述悬挑在背离所述墙壁方向形成的高度与所述顶板在同方向上的高度一致。

12、在一种可选的实施例中，所述承台板的长度、宽度及高度尺寸的计算公式分别为：

13、l＝l1+2*l2，

14、d＝d1+2*l2，

15、h＝h1＝h2

16、其中：l、l1、l2分别为承台长度、顶板长度、悬挑长度；d、d1分别为承台宽度、顶板宽度；h、h1、h2分别为承台高度、顶板高度、悬挑高度。

17、在一种可选的实施例中，所述顶板的高度不大于0.5m，所述顶板的长度和宽度尺寸的计算公式为：

18、

19、其中：n为所有墙壁的总数，s为相邻两段墙壁法向轴的距离，b为各段墙壁的长度，θ1、θ2分别为相邻两个墙壁沿着各自旋转方向的旋转角度。

20、在一种可选的实施例中，所述承台构件还包括设置在所述承台板外侧的导墙，所述承台板外侧为所述承台构件背离所述墙体构件一侧。

21、本发明实施例第二方面提供了一种折叠条壁式地下连续墙基础的承载力计算方法，包括：

22、步骤1、采用以下公式(1)，分别计算权利要求1至8任一项所述折叠条壁式地下连续墙基础的竖向承载力，

23、vult,t＝αv*n*vult,s  ⑴

24、式中：vult,t为地连墙基础的竖向极限承载力；vult,s为单段墙壁的竖向极限承载力；n为墙壁数量；αv为竖向群墙效应系数；

25、步骤2、采用以下公式(2)，分别计算权利要求1至8任一项所述折叠条壁式地下连续墙基础在长边面法向的水平承载力，

26、hl,ult,t＝βlh*n*hl,ult,s  ⑵

27、式中：hl,ult,t为地连墙基础的长边面法向极限承载力；hl,ult,s为单段墙壁的长边面法向极限承载力；βlh为长边面法向的群墙效应系数；

28、步骤3、采用以下公式(3)，计算权利要求1至8任一项所述折叠条壁式地下连续墙基础在短边面法向的水平承载力，

29、hs,ult,t＝η*hl,ult,t＝η*βsh*n*hs,ult,s  ⑶

30、式中：η为折叠墙增强系数；hs,ult,t为地连墙基础的短边面法向极限承载力；hs,ult,s为单段墙壁的短边面法向极限承载力，n为墙壁数量，βsh为短边面法向的群墙效应系数。

31、在一种可选的实施例中，αv值的获取方法为：在进行地基基础承载力设计之前，首先通过有限元原尺模型分析及缩尺模型试验测得条壁式地下连续墙模型及单段墙模型的竖向承载力数据，随后带入αv＝vult,t/(n*vult,s)，得到不同墙壁数量、墙壁间距等影响因素下的αv值；

32、vult,s值的获取方法为：通过前期的原位试验或有限元模拟测得；

33、hl,ult,s值的获取方法为：通过前期的原位试验或有限元模拟测得；

34、βlh值的获取方法为：先通过有限元及模型试验测得折叠条壁式地连墙模型及单段墙模型的长边面法向承载力数据，随后带入βlh＝hl,ult,t/(n*hl,ult,s)，得到不同墙壁数量下的βlh值；

35、hs,ult,s值的获取方法为：通过前期的原位试验或有限元模拟测得；

36、βsh值的获取方法为：先通过有限元及模型试验测得折叠条壁式地连墙模型及单段墙模型的长边面法向承载力数据，随后带入βsh＝hs,ult,t/(n*hs,ult,s)，得到不同墙壁数量下条壁式地连墙的βsh值；

37、η值的获取方法为：

38、(3)先通过有限元的方法测得不同旋转角度下折叠条壁式地下连续墙与条壁式地下连续墙基础在的短边面法向承载力数据，随后通过比值的方式得到η值随旋转角度的变化关系；

39、在进行折叠条壁式地下连续墙基础短边面法向承载力设计时，通过前期分析得到的η值随旋转角度的变化关系，进行线性插值。

40、与相关技术相比，本发明实施例提供的一种折叠条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法，一方面折叠条壁式地下连续墙基础通过设置具有旋转角度的墙壁，并交叉设置顺旋墙和逆旋墙，构成了根本区别于现有技术的折叠墙，这种折叠墙的设置，大大增加了基础在短边面法向与土体的接触面积，能够大大提升其水平承载力储备；同时配合承台悬挑的设置，可增强墙壁上部土体的挤压，从而显著增强了承台构件下方各段墙壁的承载力；因此折叠墙条壁式地下连续墙基础增加了上部建筑的安全性，节约了材料用量，降低了施工成本。另一方面，承载力计算方法通过引入群墙效应系数及折叠墙增强系数的概念，由单段墙壁的承载力得到基础整体的承载力，承载力计算方法简便，具有广泛的工程应用价值。

41、除了上面所描述的本公开实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本公开实施例提供的折叠条壁式地下连续墙基础及其承载力计算方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。