錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種錨桿抗浮地下室設(shè)計方法，特別是一種錨桿抗浮地下室整體協(xié)同 設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，現(xiàn)有的錨桿抗浮地下室設(shè)計方法中將錨桿作為底板的不動支點進行設(shè)計， 相當于選取了剛度為無限大的錨桿，沒有考慮錨桿受力產(chǎn)生的形變，使得設(shè)計結(jié)果安全性 較低，容易造成安全事故。而且，現(xiàn)有的錨桿抗浮地下室設(shè)計方法中錨桿的抗浮受力計算簡 單的以錨桿的從屬面積乘以抗浮水頭確定，導(dǎo)致為了滿足抗浮受力需要較多的錨桿數(shù)量， 不僅增加的工程成本，還延長了施工工期。因此，現(xiàn)有的錨桿抗浮地下室設(shè)計方法存在著安 全性較低、錨桿數(shù)量較多、工程成本較高和施工工期較長的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，提供一種錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法。本發(fā)明不僅具 有安全性高的優(yōu)點，還能夠減少錨桿數(shù)量，降低工程成本和縮短施工工期。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0005] a、采用公式Ecs= (E CAC+ESAS) AAS+AC)，通過加權(quán)平均的方法計算錨桿彈性模量 Ecs，其中EjP A 5分別為錨桿錨筋的彈性模量及面積，E jP A (；分別為錨桿砂衆(zhòng)的彈性模量及 面積，得錨桿彈性模量Ecs;
[0006] b、基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量Ees推導(dǎo)錨桿彈性位移，得錨桿彈性位 移ω ;
[0007] c、通過公式K = Ρ/ω計算錨桿的理論彈性剛度Κ，其中P為錨桿的拉力，ω為錨 桿彈性位移，得錨桿的理論彈性剛度K ;
[0008] d、根據(jù)錨桿的理論彈性剛度K計算錨桿的實際彈性剛度K'，K'等于0.5Κ~ 0. 7K，得錨桿的實際彈性剛度C ;
[0009] e、使用有限元軟件將錨桿作為一個彈簧建入整體模型，進行受力分析和錨桿抗浮 計算，彈簧的彈性系數(shù)等于錨桿的實際彈性剛度K'。
[0010] 前述的錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法中，所述步驟b中的通過錨桿彈性模量 Ecs推導(dǎo)錨桿彈性位移的公式為，
[0011]
4 其中 P 為錨桿的拉力，y為巖土的泊松比，E為巖土的彈性模量，L為錨桿的長度，A為錨桿的面積， 得錨桿彈性位移ω。
[0012] 前述的錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法中，所述步驟e中的有限元軟件為SAP 有限元分析軟件、ETABS有限元分析軟件或MIDAS有限元分析軟件，整體模型包括上部結(jié)構(gòu) 壓重、彈簧和地下室結(jié)構(gòu)模型。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，通過加 權(quán)平均的方法計算錨桿彈性模量，然后基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量計算錨桿彈 性位移ω，再根據(jù)錨桿彈性位移ω計算錨桿的理論彈性剛度K，最后通過K' = 0. 5K~ 〇. 7Κ來算得錨桿的實際彈性剛度K';從而能夠在錨桿的抗浮受力計算中充分考慮錨桿的 受力形變情況，提高設(shè)計結(jié)果的安全性。同時，本發(fā)明使用有限元軟件將錨桿作為一個彈性 系數(shù)為K'的彈簧建入整體模型進行受力分析和錨桿抗浮計算，建入的整體模型中包括了 上部結(jié)構(gòu)壓重，通過上部結(jié)構(gòu)壓重的抗浮作用來減少錨桿的數(shù)量；本發(fā)明相比傳統(tǒng)的設(shè)計 方法能夠減少40 %~50 %的錨桿數(shù)量、錨桿成本和錨桿施工工期，從而降低了工程成本和 施工工期。因此，本發(fā)明不僅具有安全性高的優(yōu)點，還能夠減少錨桿數(shù)量，降低工程成本和 縮短施工工期。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。
[0015] 實施例一。錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0016] a、采用公式Ecs= (Ε CAC+ESAS) AAS+AC)計算錨桿彈性模量Ecs，其中&和A s分別為 錨桿錨筋的彈性模量及面積，EjPAe分別為錨桿砂漿的彈性模量及面積，得錨桿彈性模量 Ecs ；
[0017] b、基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量Ecs推導(dǎo)錨桿彈性位移，公式為
其中P為錨桿的 拉力，μ為巖土的泊松比，E為巖土的彈性模量，L為錨桿的長度，A為錨桿的面積，得錨桿 彈性位移ω ;
[0018] c、通過公式K = Ρ/ω計算錨桿的理論彈性剛度Κ，其中P為錨桿的拉力，ω為錨 桿彈性位移，得錨桿的理論彈性剛度K ;
[0019] d、根據(jù)錨桿的理論彈性剛度K計算錨桿的實際彈性剛度K'，K'等于0.5Κ~ 0. 7K，得錨桿的實際彈性剛度C ;
[0020] e、使用有限元軟件將錨桿作為一個彈簧建入整體模型，進行受力分析和錨桿抗浮 計算，彈簧的彈性系數(shù)等于錨桿的實際彈性剛度K'。
[0021] 所述步驟e中的有限元軟件為SAP有限元分析軟件、ETABS有限元分析軟件或 MIDAS有限元分析軟件，整體模型包括上部結(jié)構(gòu)壓重、彈簧和地下室結(jié)構(gòu)模型。
[0022] 實施例二。地下室采用巖石錨桿抗浮，巖石為中風(fēng)化角礫凝灰?guī)r。
[0023] 錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0024] a、米用公式Ees= (EeAe+EsAs)/(As+A e)計算錨桿彈性模量Ees，其中EjPAs*別為錨 桿錨筋的彈性模量及面積，&和A ^分別為錨桿砂漿的彈性模量及面積；錨桿錨筋的彈性模 量（即Es)為2. 0*105Mpa，錨桿錨筋的面積（即As)為π *12. 52_2;灌注砂漿強度等級采用 M30,錨桿砂漿的彈性模量（即Ec)為3. 0*104Mpa，錨桿砂漿的面積（即Ac)為π * (752-12· 52) mm2;得錨桿彈性模量E es= 4. 42*10 4Mpa ;
[0025] b、基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量Ees推導(dǎo)錨桿彈性位移，公式為 CN 105095585 A 說明書 3/3 頁
實中P為錨桿 的拉力，μ為巖土的泊松比，E為巖土的彈性模量，L為錨桿的長度，A為錨桿的面積；根據(jù) 巖土工程勘察報告，巖土的彈性模量E為385kpa，巖土的泊松比μ為0.35,錨桿的直徑為 150mm，錨桿的面積A為π *752mm2;錨桿的長度L為3000mm，錨桿的拉力P取280ΚΝ，得錨桿 彈性位移ω = 〇. 835mm ;
[0026] c、通過公式K = Ρ/ω計算錨桿的理論彈性剛度K，其中P為錨桿的拉力，ω為錨 桿彈性位移，得錨桿的理論彈性剛度K = 280/0. 835 = 335KN/mm ;
[0027] d、根據(jù)錨桿的理論彈性剛度K計算錨桿的實際彈性剛度K'，K'等于0.5K，得錨 桿的實際彈性剛度K' = 0. 5*335 = 167. 6KN/mm ;
[0028] e、使用有限元軟件將錨桿作為一個彈簧建入整體模型，進行受力分析和錨桿抗浮 計算，彈簧的彈性系數(shù)等于錨桿的實際彈性剛度K'。
[0029] 所述步驟e中的有限元軟件為SAP有限元分析軟件、ETABS有限元分析軟件或 MIDAS有限元分析軟件，整體模型包括上部結(jié)構(gòu)壓重、彈簧和地下室結(jié)構(gòu)模型。所述受力分 析和錨桿抗浮計算均為常規(guī)的分析和計算。
【主權(quán)項】
1. 錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 米用公式Ees=(EeAe+EsAs) / (As+Ae)計算錨桿彈性模量Ees，其中EjPAs分別為錨桿 錨筋的彈性模量及面積，匕和Ae分別為錨桿砂漿的彈性模量及面積，得錨桿彈性模量Ecs; b、 基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量Ees推導(dǎo)錨桿彈性位移，得錨桿彈性位移co; c、 通過公式K=P/co計算錨桿的理論彈性剛度K，其中P為錨桿的拉力，《為錨桿彈 性位移，得錨桿的理論彈性剛度K; d、 根據(jù)錨桿的理論彈性剛度K計算錨桿的實際彈性剛度K'，K'等于0. 5K~0. 7K，得 錨桿的實際彈性剛度K'; e、 使用有限元軟件將錨桿作為一個彈簧建入整體模型，進行受力分析和錨桿抗浮計 算，彈簧的彈性系數(shù)等于錨桿的實際彈性剛度K'。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，其特征 在于：所述步驟b中的通過錨桿彈性模量Ees推導(dǎo)錨桿彈性位移的公式為，其中P為錨桿 的拉力，y為巖土的泊松比，E為巖土的彈性模量，L為錨桿的長度，A為錨桿的面積，得錨 桿彈性位移w。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，其特征在于：所述 步驟e中的有限元軟件為SAP有限元分析軟件、ETABS有限元分析軟件或MIDAS有限元分 析軟件，整體模型包括上部結(jié)構(gòu)壓重、彈簧和地下室結(jié)構(gòu)模型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了錨桿抗浮地下室整體協(xié)同設(shè)計方法，該方法是先采用公式ECS＝(ECAC+ESAS)/(AS+AC)計算錨桿彈性模量ECS，再基于明德林位移解來通過錨桿彈性模量ECS推導(dǎo)錨桿彈性位移ω，然后通過公式K＝P/ω計算錨桿的理論彈性剛度K，接著根據(jù)K′等于0.5K～0.7K來計算錨桿的實際彈性剛度K′，最后使用有限元軟件將錨桿作為一個彈性系數(shù)為K′的彈簧建入整體模型，進行受力分析和錨桿抗浮計算。本發(fā)明確定了錨桿的實際彈性剛度K′，在錨桿的抗浮受力計算中能夠充分考慮錨桿的受力形變情況，提高安全性；通過整體模型中上部結(jié)構(gòu)壓重的抗浮作用來減少錨桿的數(shù)量。本發(fā)明不僅具有安全性高的優(yōu)點，還能夠減少錨桿數(shù)量，降低工程成本和縮短施工工期。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105095585
【申請?zhí)枴緾N201510459935
【發(fā)明人】徐光輝, 戚向明, 葉武強
【申請人】浙江綠城建筑設(shè)計有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月30日