附录D 圆形地下连续墙内力计算

D.1 圆形地下连续墙内力计算

D.1.1 圆形支护地下连续墙结构计算应进行土压力和水压力作用下的结构失稳验算,结构失稳的临界荷载宜按空间结构计算,可简化为圆环按公式(D.1.1-1)和公式(D.1.1-2)进行验算。

式中:qP——沿环向分布的临界荷载标准值(kN/m2);
      Ed——地下连续墙环向综合压缩模量(kN/m2);Ed=αE,E为地下连续墙混凝土弹性模量(kN/m2);α=0.5~0.7,当R0较大或槽段数较多时取小值;
      I——在截取高度范围内包含环梁在内的截面惯性矩(m4);
      R0——墙体中心线半径(m);
      ΔH——截取的圆环高度,取1m;
      q1——设计荷载标准值(kN/m2);
      γP——抗力分项系数,取1.2~1.5。

D.1.2 圆形支护地下连续墙结构宜按壳体结构计算,也可按轴对称结构取单位宽度的墙体作为竖向弹性地基梁计算。墙体的环向效应,可按轴对称结构简化为等效弹性支撑。

D.1.3 采用竖向弹性地基梁法计算时,墙体的内力和变位可采用杆系有限元法计算,其计算简图如图D.1.3所示。


图D.1.3 竖向弹性地基梁法计算图式
q—地面荷载;en—土压力;ew—剩余水压力;t—入土深度;K1,K2,…,Ki
…,Kn—地基土弹性杆的弹性系数,计算方法见第D.1.4条;Kd—墙体的等效分布弹性支撑系数,计算方法见第D.1.5条

D.1.4 圆形支护地下连续墙竖井开挖面以下地基土弹性杆的弹性系数K1,K2,…,Ki,…,Kn可按公式(D.1.4-1)计算:

Ki=KLi     (D.1.4-1)

式中:Ki——第i个弹性杆的弹性系数(kN/m2);
      K——计算点水平地基反力系数(kN/m3);
      Li——第i个弹性杆的竖向间距(m)。
    对于K的取值,可按照m法[见公式(D.1.4-2)]计算:

K=mZ      (D.1.4-2)

式中:m——水平地基反力系数随深度增大的比例系数(kN/m4),取值可通过水平荷载试验确定,当无试验资料时,可按表D.1.4取值;
      Z——计算点距计算泥面或开挖面的深度(m)。

表D.1.4 比例系数m取值表

地基土质情况 m值(kN/m4
IL≥1.0的黏性土,淤泥 1000~2000
0.5≤IL<1.0的黏性土,粉砂 2000~4000
0≤IL<0.5的黏性土,中、细砂 4000~6000
IL<0的黏性土,粗砂 6000~10000
砾石、砾砂、碎石、卵石 10000~20000

注:1 IL为黏性土的液性指数。
2 地下连续墙在计算泥面或开挖面处的水平变位大于100mm时,取表中较小值。

D.1.5 圆形地下连续墙墙体的等效弹性支撑系数计算应符合下列规定:
    1 圆形墙体的环向效应用沿深度方向分布的支撑弹簧来代替,单位宽度地下连续墙墙体的等效分布弹性支撑系数可按图D.1.5所示来计算。
    2 单位宽度地下连续墙墙体的等效分布弹性支撑系数可按公式(D.1.5)计算:

式中:Kd——墙体的等效分布弹性支撑系数(kN/m3);
      Ed——地下连续墙环向综合压缩模量(kN/m2);Ed=αE,E为地下连续墙混凝土弹性模量(kN/m2);α=0.5~0.7,当R0较大或槽段数较多时取小值;
      b——地下连续墙的墙体厚度(m);
      R0——墙体中心线半径(m)。


图D.1.5 墙体环向效应的等效分布支撑弹簧示意图
1—地下连续墙墙体;2—等效分布支撑弹簧