(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 202211292166.6 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 中国电力工程顾问集团西南电力设 计院有限公司 地址 610056 四川省成 都市成华区东 风路 16号 (72)发明人 何松洋　龚涛　韩大刚　张如宝　 肖烨　刘翔云　鄢秀庆　黄兴　 杨洋　马海云　梁明　辜良雨　 蒲凡　李钟　何江华　向越　李磊　 王梦杰　王波　刘琴　刘进通　 谢玉洁　张利如　王伸富　 (74)专利代理 机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 专利代理师 孙元伟(51)Int.Cl. E02D 33/00(2006.01) E02D 27/12(2006.01) E02D 5/68(2006.01) E02D 17/02(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚 度计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于隐式迭代准则的圆 形护壁空间厚度计算方法， 包括以下步骤： 将护 壁周围的滑动体看作是一个环状的空心圆柱体， 考虑护壁断面的几何尺寸对土压力的影响以及 多层土的影 响， 建立作用于圆柱体上的主动土压 力的计算模 型； 根据护壁厚度与桩基础基坑开挖 半径的关系， 建立护壁的环向应力与护壁厚度的 函数关系； 假定不考虑环向钢筋对护壁环向抗力 的贡献， 确定护壁的环向强度； 基于 隐式迭代准 则， 对建立的作用于圆柱体上的主动土压力的计 算模型进行迭代计算， 计算第i层土护壁的环向 应力满足护壁的环向强度时所对应的护壁厚度。 可以高效准确地求解出孔桩基础在不同深度不 同桩径对应的护壁厚度。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115522576 A 2022.12.27 CN 115522576 A 1.一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 将护壁周围的滑动体看作是一个环状的空心圆柱体， 考虑护壁断面的几何尺寸对 土压力的影响以及多层土的影响， 建立作用于圆柱体上的主动土 压力的计算模型； S2、 根据护壁厚度与桩基础基坑开挖半径 的关系， 建立护壁的环向应力与护壁厚度的 函数关系； S3、 假定不 考虑环向钢筋对护壁环向抗力的贡献， 确定护壁的环向强度； S4、 基于隐式迭代准则， 对S1中建立的作用于圆柱体上的主动土压力的计算模型进行 迭代计算， 计算第i层土护壁的环向应力满足护壁的环向强度时所对应的护壁 厚度， 从而得 到不同桩径不同土层深度处的护壁厚度。 2.根据权利要求1所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， S1中作用于圆柱体上的主动土压力为土体抗剪强度达到 极限平衡状态时的主动土 压力， 即： 其中， τ为土体剪切应力； σ 为外荷载与自重产生的作用于剪切面上的法向应力； c为土 体的凝聚力。 3.根据权利要求2所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， S1中所建立的作用于圆柱体上的主动土 压力的计算模型为： 其中， L0为桩基础基坑开挖半径(m)； Lb,i为第i层土体滑移线与地面交点的横坐标值 (m)； q为地面上的均布荷载(kN/m2)； λi为第i层土的简化系数； 为第i层土的内摩擦角； ci 为第i层土的凝聚力； Phi为作用于圆柱体上的主动土 压力。 4.根据权利要求3所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， 第i层土体滑移线与地面交点的横坐标值Lb,i和第i层土的简化系数的计算方法如 下： 其中， ΔLi和ΔLi+1分别是滑动面在第i和i+1土层 层底的影响范围增量。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计 算方法， 其特征在于， S2中根据护壁 厚度与桩基础基坑开挖半径的关系， 建立护壁的环向应 力与护壁厚度的函数关系的方法如下： 当护壁厚度t≤L0/10时， 按照薄壁圆环考虑， 依据材料力学理论， 假定环向应力在护 壁 厚度上均匀分布， 则 护壁的环向应力为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115522576 A 2当护壁厚度t>L0/10时， 此时护壁环向应力在厚度上非均匀分布， 依据弹性力学理论， 求 解得到护壁 边缘最大环向应力为： 6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计 算方法， 其特征在于， S 3中由于护壁的配筋 一般按照 构造配筋进 行设置， 在进 行护壁厚度计 算时， 假定不 考虑环向钢筋对护壁环向抗力的贡献， 确定护壁的环向强度为： σhi≤fc0/Kh 其中， fc0为混凝土护壁拆模时的混凝土强度设计值， 可取混凝土设计强度的10％～ 20％； Kh为安全系数。 7.根据权利要求6所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， 当桩径小于2.0m时， 安全系数 Kh取1.65； 当桩径不小于2.0m时， 安全系数 Kh取2.0。 8.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计 算方法， 其特 征在于， S4包括以下步骤： S41、 假定第i层土体的初始的护壁厚度为t0i； S42、 将护壁厚度带入S1建立的计算模型中， 求解出该层土体的作用于圆柱体上的主动 土压力Phi； S43、 将护壁厚度带入S2建立的函数关系， 计算护壁的环向应力σhi； S44、 计算当护壁的环向应力满足护壁的环向强度要求时对应的护壁厚度t1i； S45、 对比t0i和t1i， 若t0i和t1i的差值满足精度要求， 则将t0i作为第i层土体护壁厚度的 输出结果， 进入第i+1层土体护壁厚度求解； 若t0i和t1i的差值不满足精度要求， 则取t0i＝ t1i， 重新执行S41 ‑S45， 直至t0i和t1i的差值满足精度要求， 方可进入第i+1层土体护壁厚度 求解； S46、 重复步骤S41 ‑S45， 即可求 解出不同桩径不同土层深度处的护壁厚度。 9.根据权利要求8所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， 第i层土体的初始的护壁厚度t0i的初始取值 为100mm。 10.根据权利要求8所述的一种基于隐式迭代准则的圆形护壁空间厚度计算方法， 其特 征在于， t0i和t1i的差值的精度要求应满足： |t1i‑t0i|≤1mm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115522576 A 3