本發(fā)明涉及排水渠設(shè)計(jì)，具體涉及一種適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
1、實(shí)際工程中有許多河道為景觀兼排洪功能而依山建設(shè)明渠，即為道路路塹邊坡坡腳處的排水渠。目前，對(duì)于排水渠兩側(cè)壁壁厚及鋼筋布置均按受力較大一側(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本技術(shù)所討論的，是針對(duì)道路側(cè)的排水渠側(cè)壁的土壓力受力分析，從而對(duì)這種道路邊坡坡腳處的非對(duì)稱加載排水渠的兩側(cè)側(cè)壁進(jìn)行分別設(shè)計(jì)。如果僅取邊坡側(cè)的受力進(jìn)行兩側(cè)側(cè)壁對(duì)稱設(shè)計(jì)，可能會(huì)造成排水渠道路側(cè)側(cè)壁的壁厚較大，從而造成浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的之一在于提供了一種適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)排水渠整體受力分析，推導(dǎo)了排水渠道路側(cè)側(cè)壁的土壓力分布形式，從而根據(jù)土壓力分布再進(jìn)一步計(jì)算該側(cè)壁的壁厚及鋼筋分布，提高了計(jì)算結(jié)果對(duì)安全性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度，解決了現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法使得排水渠道路側(cè)側(cè)壁的壁厚較大的問(wèn)題。
2、發(fā)明的上述目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
3、一種適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，包括步驟：
4、獲取排水渠的尺寸參數(shù)，根據(jù)所述排水渠的尺寸參數(shù)得到排水渠的重力，其中，所述排水渠的一側(cè)為道路，所述排水渠的另一側(cè)為道路邊坡；
5、依據(jù)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力建立所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，根據(jù)所述排水渠的重力和所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，通過(guò)排水渠處于受力平衡狀態(tài)計(jì)算得到所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況；
6、根據(jù)所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況確定排水渠在道路一側(cè)的側(cè)壁厚度。
7、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，獲取排水渠的尺寸參數(shù)，根據(jù)所述排水渠的尺寸參數(shù)得到排水渠的重力，具體包括：
8、根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際排水量的需求，確定排水渠的高度h和寬度b，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)排水渠底板厚度和兩側(cè)壁厚度；
9、根據(jù)所述排水渠的高度h和排水渠的寬度b，以及所述預(yù)設(shè)的排水渠的底板厚度及排水渠的兩側(cè)壁厚度，可得排水渠的體積；
10、根據(jù)所述排水渠的體積和排水渠的密度，計(jì)算得到排水渠的重力。
11、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，依據(jù)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力建立所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，根據(jù)所述排水渠的重力和所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，通過(guò)排水渠處于受力平衡狀態(tài)計(jì)算得到所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況，具體包括：
12、依據(jù)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算得到排水渠在道路邊坡一側(cè)的主動(dòng)土壓力ea和該主動(dòng)土壓力ea對(duì)應(yīng)的合力作用點(diǎn)的高度zay；根據(jù)該主動(dòng)土壓力ea在水平和豎直方向上的分力，得到主動(dòng)土壓力水平分力eax和主動(dòng)土壓力豎直分力eay；設(shè)定排水渠在道路一側(cè)的土壓力合力為ed，該土壓力合力為ed對(duì)應(yīng)的合力作用點(diǎn)的高度為zdy；排水渠的重力為g；
13、通過(guò)排水渠處于受力平衡狀態(tài)，得到以下公式：
14、ed＝eax-μ(g+eay)
15、
16、式中，μ為基底摩擦系數(shù)，
17、通過(guò)上述公式計(jì)算得到所述排水渠在道路一側(cè)的土壓力合力ed和對(duì)應(yīng)的合力作用點(diǎn)的高度zdy。
18、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，根據(jù)所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況確定排水渠在道路一側(cè)的側(cè)壁厚度，具體包括：
19、依據(jù)朗肯土壓力理論確定所述排水渠在道路一側(cè)的主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp和分布形式：
20、根據(jù)土壓力合力ed、主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp之間的關(guān)系，且，依據(jù)合力作用點(diǎn)的高度zdy與三角形分布、梯形分布的臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度之間的關(guān)系，確定土壓力合力ed的分布形式；
21、根據(jù)所述土壓力合力ed的分布形式，確定排水渠在道路一側(cè)的側(cè)壁厚度。
22、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，依據(jù)朗肯土壓力理論確定所述排水渠在道路一側(cè)的主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp和分布形式，具體包括：
23、所述主動(dòng)土壓力按三角形分布，根據(jù)下式計(jì)算得到：
24、
25、式中，eda為主動(dòng)土壓力，γ為土體天然重度，ka為動(dòng)土壓力系數(shù)，z0為主動(dòng)土壓力臨界深度；
26、主動(dòng)土壓力系數(shù)ka根據(jù)下式計(jì)算得到：
27、
28、主動(dòng)土壓力臨界深度z0根據(jù)下式計(jì)算得到：
29、
30、被動(dòng)土壓力按梯形分布，根據(jù)下式計(jì)算得到：
31、
32、式中，edp為被動(dòng)土壓力，γ為土體天然重度，kp為被動(dòng)土壓力系數(shù)，c為粘聚力，
33、被動(dòng)土壓力系數(shù)kp根據(jù)下式計(jì)算得到：
34、
35、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，根據(jù)所述土壓力合力ed、所述主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp和分布形式之間的大小關(guān)系，確定土壓力合力ed的分布形式，具體包括：
36、將土壓力合力ed與朗肯土壓力理論計(jì)算得到的主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)主動(dòng)土壓力eda＜土壓力合力ed＜被動(dòng)土壓力edp，土壓力合力ed的分布形式應(yīng)在三角形分布與梯形分布之間。
37、如上所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步地，依據(jù)合力作用點(diǎn)的高度zdy與三角形分布、梯形分布的臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度之間的關(guān)系，確定土壓力合力ed的分布形式，具體包括：
38、若對(duì)應(yīng)的合力作用點(diǎn)的高度zdy小于或等于三角形分布、梯形分布臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度h/3時(shí)，該側(cè)的土壓力合力ed的分布形式為三角形分布；
39、若對(duì)應(yīng)的合力作用點(diǎn)的高度zdy大于三角形、梯形分布臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度h/3時(shí)，該側(cè)的土壓力合力ed的分布形式為梯形分布。
40、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：本發(fā)明提供的方法符合安全經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)原則，更符合道路邊坡下的非對(duì)稱加載實(shí)際條件，對(duì)于邊坡坡腳處建設(shè)排水明渠等實(shí)際工程而言，道路側(cè)的壁厚可小于邊坡側(cè)的壁厚，在安全的前提下節(jié)約工程費(fèi)。
1.一種適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，獲取排水渠的尺寸參數(shù)，根據(jù)所述排水渠的尺寸參數(shù)得到排水渠的重力，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，依據(jù)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力建立所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，根據(jù)所述排水渠的重力和所述排水渠在道路邊坡一側(cè)的壓力分布情況，通過(guò)排水渠處于受力平衡狀態(tài)計(jì)算得到所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)所述排水渠在道路一側(cè)的壓力分布情況確定排水渠在道路一側(cè)的側(cè)壁厚度，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，依據(jù)朗肯土壓力理論確定所述排水渠在道路一側(cè)的主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp和分布形式，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)土壓力合力ed、主動(dòng)土壓力eda和被動(dòng)土壓力edp之間的關(guān)系，且，依據(jù)合力作用點(diǎn)的高度zdy與三角形分布、梯形分布的臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度之間的關(guān)系，確定土壓力合力ed的分布形式，具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于道路邊坡坡腳處的排水渠設(shè)計(jì)方法，其特征在于，依據(jù)合力作用點(diǎn)的高度zdy與三角形分布、梯形分布的臨界點(diǎn)的合力作用點(diǎn)的高度之間的關(guān)系，確定土壓力合力ed的分布形式，具體包括：