(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210808094.X (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 浙大城市学院 地址 310015 浙江省杭州市拱 墅区湖州街 51号 (72)发明人 范晓真　徐长节　丁智　梁禄钜　 胡成宝　魏纲　蒋昊宇　 (74)专利代理 机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 专利代理师 张羽振 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E02D 17/04(2006.01) (54)发明名称 考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围 护结构设计方法 (57)摘要 本发明涉及考虑非极限土压力分布模式的 偏压基坑围护结构设计方法， 包括确定偏压基坑 的剖面参数以及土体参数； 确定偏 压基坑两侧围 护结构的位移模式和偏压基坑围护结构模型整 体受力分析图； 确定初步设计时内支撑的位移 值； 计算各级内支撑的轴力； 确定两侧围护结构 上的土压力由极限状态转变为非极限状态的待 求深度以及两侧围护结构的嵌固深度； 确定两侧 围护结构 的材料及配筋。 本发明的有益效果是： 本发明可以对偏压基坑围护结构进行基于变形 控制的设计， 计算公式简便可行， 可以在确保安 全稳定和基坑变形控制要求的前提下有效节约 工程造价， 减小施工量， 具有很好的推广应用价 值。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115081084 A 2022.09.20 CN 115081084 A 1.考虑非极限土 压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特 征在于， 包括： S1、 确定偏压基坑的剖面 参数以及土体参数； S2、 确定偏压基坑两侧围护结构的位移模式和偏压基坑围护结构模型整体受力分析 图； 所述两侧围护结构包括荷载大侧围护结构和荷载小侧围护结构； 所述两侧围护结构之 间通过多 级内支撑进行 连接； S3、 通过两侧偏压的荷载值以及基坑的容许位移控制值确定初步设计时内支撑的位移 值； S4、 根据S3确定的支撑处的位移值， 通过应力应 变关系计算各级内支撑的轴力； S5、 根据偏压基坑两侧围护结构的位移模式， 假定两侧围护结构上土压力的分布模式 为： 在坑底以下某一深度Xi以上为极限土压力分布， 在该深度以下为非极限土压力分布， 并 线性衰减至坑底处为静止 土压力； S6、 基于S5提出的分布模式分别 对所述荷载大侧围护结构和所述荷载小侧围护结构的 土压力进 行计算， 确定两侧围护结构上的土压力由极限状态转变为 非极限状态的待求深度 Xi以及两侧围护结构的嵌固深度Di； S7、 分别计算两侧围护结构的弯矩与剪力分布， 并根据最大弯矩和最大剪力分别确定 两侧围护结构的材 料及配筋； S8、 进行整体稳定性验算、 抗 倾覆验算、 抗隆起稳定性验算。 2.根据权利要求1所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， S1中， 所述偏压基坑为一侧坑边荷载较大， 另一侧坑边荷载较小的基坑； 所述 偏压基坑的剖面参数包括基坑的开挖深度H， 每级内支撑的布设深度hm、 计算长度B、 受压刚 度EA、 水平间距S， 荷载大侧的坑边荷载值qd和荷载小侧的坑边荷载值qx； 所述土体 参数包括 三倍开挖深度范围内土层的土层厚度d， 重度γ， 墙土间摩擦角 δ， 内摩擦角 以及粘聚力c 。 3.根据权利要求2所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， S3中， 内支撑靠近荷载大侧围护结构一端的位移大小Δsdm取基坑围护结构容 许位移值[Δ]max； 内支撑靠近荷载小侧围护结构一端的位移大小Δsxm根据每级内支撑的两 侧偏压比值进行计算， 计算公式为： 其中， m表示第m级内支撑； Ka表示主动土压力系数； γ 是土层的等效重度， 对多层土层通 过分层总和法求得。 4.根据权利要求3所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， S4中， 各级内支撑的轴力的计算公式为： 5.根据权利要求4所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， S2中， 所述偏 压基坑两侧围护结构的位移模式为： 荷载大侧围护结构底部位移 近似于零， 底部以上部 分呈现向坑内的位移， 最大位移由基坑容许位移 值确定； 荷载小侧围 护结构底部位移近似于零， 底部以上部分呈现向坑内的位移， 同时受到荷载大侧的推回位 移影响， 位移小于荷载 大侧。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081084 A 26.根据权利要求5所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， S6中， 水平力平衡方程和力矩 平衡方程表示 为： 其中， i＝1表示荷载较大侧， i＝2表示荷载较小侧； Sai表示坑底以上部分的主动区土压 力合力值， 即 Sbi表示坑底以下土压 力合力减小至零以上区域的主动区土 压力合力值， 即 其中， Kp为被动土压力系数； ai则表示该区域的高 度， 即 σi表示按极限土压力分布模式计算时围护桩(墙)底 部处的土压力合力， 即 σ2i表示按非极限土 压力分布模式计算时围护桩(墙)底部处的土 压力合力， 即 其中， K0为静止土压力系数。 7.根据权利要求6所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 其特征在于， 所述荷载大侧围护结构为荷载大侧围护桩或荷载大侧围护墙； 所述荷载小侧 围护结构为荷载小侧围护桩或荷载小侧围护墙。 8.考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计装置， 其特征在于， 用于执行 权利要求1至7任一所述的考虑非极限土压力分布模式的偏压基坑围护结构设计方法， 包 括： 第一确定模块， 用于确定偏压基坑的剖面 参数以及土体参数； 第二确定模块， 用于确定偏压基坑两侧围护结构的位移模式和偏压基坑围护结构模型 整体受力 分析图； 所述两侧围护结构包括荷载大侧围护结构和荷载小侧围护结构； 所述两 侧围护结构之间通过多 级内支撑进行 连接； 第三确定模块， 用于通过两侧偏压的荷载值以及基坑的容许位移控制值确定初步设计 时内支撑的位移值； 第一计算模块， 用于根据第三确定模块确定的支撑处的位移值， 通过应力应变关系计 算各级内支撑的轴力； 假定模块， 用于根据偏压基坑两侧围护结构的位移模式， 假定两侧围护结构上土压力 的分布模式为： 在坑底以下某一深度Xi以上为极 限土压力分布， 在该深度以下为非极限土 压力分布， 并线性衰减至坑底处为静止 土压力； 第二计算模块， 用于基于假定模块提出的分布模式分别对所述荷载大侧围护结构和所 述荷载小侧围护结构的土压力进 行计算， 确定两侧围护结构上的土压力由极限状态转变为 非极限状态的待求深度Xi以及两侧围护结构的嵌固深度Di； 第三计算模块， 分别计算两侧围护结构的弯矩与剪力分布， 并根据最大弯矩和最大剪 力分别确定 两侧围护结构的材 料及配筋；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081084 A 3