钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本发明具体涉及抗滑桩技术领域，具体涉及一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

在相关技术中，桁架式抗滑桩作为一种新型组合桩，很多情况下仅能根据经验或者简单推算的方法进行评估。针对大型工程需要较强支护采用该种桁架式抗滑桩抗时，没有明确的计算方法，无法对钢管混凝土桁架式组合桩的设计安全度能够被定量评估。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法、系统、电子设备及存储介质，其通过桩间土等效桁架结构与前、后排桩间的协同工作，将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩，对钢管混凝土桁架式组合桩的安全参数定量评价。

第一方面，本公开实施例提供了一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法，包括

对桩间土壤和桁架进行等效，根据桁架模型剪切应变等效原理，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆以及斜杆的等效刚度的安全要求阈值；

对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值；

将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数。

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，对桩间土壤和桁架进行等效，根据桁架模型剪切应变等效原理，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆以及斜杆的等效刚度的安全要求阈值，具体公式为：

式中：k

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值，具体公式为：

式中，θ

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数，具体为：

若h型抗滑桩正放时，采用传递系数法确定边坡稳定性系数；

当h型抗滑桩反放时，采用有限强度折减法确定边坡稳定性系数。

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，传递系数法确定边坡稳定性系数，具体为：

通过增大自重下滑力的方法来计算推力，将各力分解在条块滑动的方向上，由上到下进行计算，确定最后一个条块的剩余下滑力，

第i条块的剩余下滑力：

式中：E

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，采用有限强度折减法确定边坡稳定性系数，具体为：

式中：F为折减系数，c＇为折减后的黏聚力，

第二方面，本公开实施例提供了一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算系统，包括

第一阈值单元，用于对桩间土壤和桁架进行等效，根据桁架模型剪切应变等效原理，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆以及斜杆的等效刚度的安全要求阈值；

第二阈值单元，用于对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值；

确定单元，用于将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数。

第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现前述的方法。

第四方面，本公开实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述的方法。

本公开实施例提供的一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法，其通过桩间土等效桁架结构与前、后排桩间的协同工作，将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆的等效刚度的安全要求阈值，对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值，从而对桁架安全性进行验算。然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数。通过该方法可以对钢管混凝土桁架式组合桩的安全参数定量评价。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法的示意图。

图2为本申请实施例提供的桩间土壤和桁架的等效桁架模型的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

请参考图1，其示出了根据本公开的钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法的一个实施例的流程。如图1所示，该钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法包括以下步骤：

步骤101，对桩间土壤和桁架进行等效，根据桁架模型剪切应变等效原理，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆以及斜杆的等效刚度的安全要求阈值。

在这里，请参见图2，上述等效桁架单元水平杆、竖杆以及斜杆的等效刚度的安全要求阈值具体公式为：

式中：k

步骤102，对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值。

在本申请的一些实施方式中，基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值，具体公式为：

式中，θ

步骤103，将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数。

在这里，是将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，然后将整体视为一个h型抗滑桩进行计算，基于极限平衡理论的传递系数法和有限强度折减法都是能够计算滑面的有效方式。h型抗滑桩在计算时分为正放和反放两种情况。

当h型抗滑桩正放时，仅作为单纯的滑坡支护结构，这时使用传递系数法可进行求解。具体求解公式为：

通过增大自重下滑力的方法来计算推力，将各力分解在条块滑动的方向上，由上到下进行计算，确定最后一个条块的剩余下滑力，

第i条块的剩余下滑力：

式中：E

当h型抗滑桩反放时，一般作为边(滑)坡路基支护，需要考虑岩土类坡体和抗滑支挡结构的相互协调作用，这时采用有限强度折减法可以充分考虑其耦合作用。具体求解公式为：

式中：F为折减系数，c＇为折减后的黏聚力，

可以看出，在本申请实施例中，一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算方法，其通过桩间土等效桁架结构与前、后排桩间的协同工作，将前后桩之间的土体和桁架结构等效为一个新的结构，分析等效桁架模型确定等效桁架单元水平杆、竖杆的等效刚度的安全要求阈值，对基坑开挖过程中土体内的受力变化进行分析，分别确定基坑开挖面以上和基坑开挖面以下桩间土等效桁架的斜杆与水平杆的夹角安全阈值，从而对桁架安全性进行验算。然后将整体视为一个h型抗滑桩，确定边坡稳定性系数。通过该方法可以对钢管混凝土桁架式组合桩的安全参数定量评价。

本公开提供了一种钢管混凝土桁架组合桩安全参数计算系统，该系统实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种存储介质，其包括承载在非暂态存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。

需要说明的是，本公开的存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何存储介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述存储介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，获取单元还可以被描述为“获取多组花键中每个花键的参数的单元”。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。