依据中国规范计算土的水平反力系数主要基于《建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-2012)》,共有三种方法,即m法、c法和k法。
采用m法时,水平反力系数计算公式为:
其中:m-土的水平反力系数的比例系数 [kN/m4];
z-计算点距地面的深度[m];
h-当前工况阶段下的基坑开挖深度[m]
其中土的水平反力系数的比例系数m宜按桩的水平荷载试验及地区经验取值,由于缺少试验和经验,在《建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)》建议由下列公式计算:
其中:c-土的粘聚力[kPa];
φ-土的内摩擦角[°];
vb-挡土构建在坑底处的水平位移量[mm],当此处的水平位移不大于10mm时,可取 vb = 10mm。
采用c法和k法时,水平反力系数计算公式为:
当指数 n = 0.5时,即为c法,a = c (kN/m3.5)。
当指数 n = 0时,即为K法,a = K (kN/m3)。
当指数 n = 1时,即为m法。
其三者关系可由下图展示:
当基坑工程中涉及桩支护时,由于嵌固处(坑底)上方没有土体,因此其坑底处水平反力系数的初始值A取值为0。但是,对于边坡工程中涉及到抗滑桩支护时,由于嵌固处上部有滑体覆盖,在上部土体重力的作用下嵌固段土体会产生压实(应力增大),和基坑嵌固段的土体应力状态并不相同,因此,m的初始值并不为零(如上图中的m法和c法,橙色线为嵌固处)。因此,在使用GEO5「抗滑桩模块」时有必要对嵌固(坑底)处水平反力系数的初始值A进行取值。
依据中国规范计算和上述说明,A的取值方法分别如下:
K法:
c法:
其中:h1-上覆滑体厚度[m];
c-嵌固处土体的c值;
m法:
其中:h1-上覆滑体厚度[m];
m-嵌固处土体的m值。
因此依据上述相关公式,GEO5抗滑桩分析模块中嵌固(坑底)处水平反力系数的初始值A还是很容易取值的。实际应用中,出于保守考虑,A值可以进行适当折减。
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