河南大学;河南省自然资源监测院王浩获国家专利权
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龙图腾网获悉河南大学;河南省自然资源监测院申请的专利一种护坡椅式锚索桩组合结构及其计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115455528B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211046379.0,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种护坡椅式锚索桩组合结构及其计算方法是由王浩;晏田田;潘登;马利群;付德伟;张建伟;张敏设计研发完成,并于2022-08-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种护坡椅式锚索桩组合结构及其计算方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种护坡椅式锚索桩组合结构及其计算方法,解决了易风化岩质边坡使用抗滑桩深埋难开挖、浅埋无法保持桩前长期稳定的问题;其组合结构包括椅式桩、预应力锚索和挂板;椅式桩包括前桩、后桩和斜梁,前桩桩顶标高低于后桩桩底标高,前桩深入风化岩石层内部;后桩处于悬臂状态,相邻的前桩之间设有挂板;前桩和后桩通过斜梁相连,斜梁的两端分别与前桩顶端、后桩底端刚性连接,斜梁紧贴地面并在斜梁上设置两排预应力锚索,预应力锚索的一端固定在斜梁上,预应力锚索的另一端固定在边坡稳定的岩土体中,两排预应力锚索分别靠近斜梁两端。本发明推导出了椅式锚索桩内力计算公式,实现了对高陡易风化岩质路堤边坡的支护。
本发明授权一种护坡椅式锚索桩组合结构及其计算方法在权利要求书中公布了:1.一种护坡椅式锚索桩组合结构的计算方法,其特征在于,护坡椅式锚索桩组合结构包括椅式桩、预应力锚索和挂板;椅式桩包括前桩、后桩和斜梁,前桩桩顶标高低于后桩桩底标高,前桩深入风化岩石层内部;后桩处于悬臂状态,相邻的前桩之间设有挂板;前桩和后桩通过斜梁相连,斜梁的一端与前桩顶端刚性连接,斜梁的另一端与后桩底端刚性连接,斜梁紧贴地面并在斜梁上设置两排预应力锚索,预应力锚索的一端固定在斜梁上,预应力锚索的另一端固定在边坡稳定的岩土体中,两排预应力锚索分别靠近斜梁两端; 其计算方法的步骤如下: 搭建椅式抗滑桩计算模型,计算椅式桩前桩与后桩桩身内力; 斜梁承受锚索拉力、地基反力及前桩和后桩的作用力;基于后桩、斜梁重力荷载以及边坡与斜梁之间的摩擦力,在温克尔模型假定下,根据斜梁承受的作用力建立斜梁的挠曲线微分方程,并计算斜梁内力; 所述斜梁内力的计算方法为: 设定后桩桩长为h1、斜梁长度为h2、前桩桩长为h3; 斜梁与后桩桩底连接处B点斜梁的弯矩MB及剪力QB的计算如下: MB=M; 其中,M为填土水平推力作用于后桩桩底B点处的弯矩,Q为填土水平推力作用于后桩桩底B点处的剪力;为边坡坡度;G1为后桩桩身重力;且G1=γabh1g,γ为桩体容重,a为抗滑桩截面长度,b为抗滑桩截面宽度,g为重力加速度; 根据弹性地基梁理论,建立斜梁的挠曲线微分方程: 其中,E为斜梁的弹性模量,I为斜梁的惯性矩,k为基床系数,qx为梁上荷载; 通过对斜梁的挠曲线微分方程进行数学求解,得到斜梁C点处内力和位移的计算公式,其中,C点为斜梁与前桩桩顶连接处: 其中,yc为C点处斜梁位移,yB为B点处斜梁位移,θB为B点处斜梁转角,α为特征系数,P为锚索拉力,为锚索锚固角,x为斜梁计算点距原点的距离,xc为计算点C点距斜梁原点的距离,x1为第一排锚索距斜梁原点的距离,x2为第二排锚索距斜梁原点的距离,且 θc为C点处斜梁转角,Mc为C点处斜梁弯矩,Qc为C点处斜梁剪力; 由地基系数法计算前桩桩顶水平位移xcd及转角θcd: 其中,M1为前桩桩顶处的弯矩,Q1为前桩桩顶处的剪力,β为前桩的变形系数,φ1、φ2、φ3、φ4为地基系数法的影响值函数,且 其中,Ncb为斜梁轴力,G2为斜梁重力,Fs为斜梁所受摩檫力,且G2=γabgh2,μ为斜梁与坡面的摩擦系数; 令 根据C点处位移连续,斜梁C点处水平位移与前桩桩顶水平位移相等、转角相等,得到:θc=θcd; 斜梁与后桩底端连接处的位移yB和转角θB的计算方法为: 根据斜梁上锚索作用位置,斜梁内力的计算分为xBx1段的斜梁内力、x1x2段的斜梁内力和x2xc段的斜梁内力; 当xB≤x≤x1时,即斜梁xBx1段任一截面处的剪力Qx及弯矩Mx的计算公式如下: 当x1≤x≤x2时,即斜梁x1x2段任一截面处的剪力Qx及弯矩Mx的计算公式如下: 当x2≤x≤xc时,即斜梁x2xc段任一截面处的剪力Qx及弯矩Mx的计算公式如下:
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