一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法

1.本发明属于土木工程领域，具体涉及一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法。


背景技术：

2.基坑爬梯作为一种施工安全防护结构，在各种基坑工程中应用较为普遍；在基坑施工过程中，当基坑下挖到一定深度，为方便施工需设置作业人员上下基坑通道，采用一般的软绳梯或简易爬梯稳定性不足，存在较大的安全隐患。
3.目前针对上述问题可通过采用模块化、标准化、定型化的基坑爬梯来解决，由于与常规框架体系不同，国内并无相关专利对该体系中的立柱进行分析，我国现有的框架柱计算方法，并不考虑该体系中装配式部件组合问题，因此立柱的承载力计算缺乏理论依据，仅按照常规方法对该体系中立柱承载力进行计算，并不符合工程实际且存在安全隐患。


技术实现要素：

4.一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法，其特征在于立柱之间通过横梁与支撑相互连接，钢梯与横梁通过螺栓进行连接，设施四周均覆有网面。
5.本发明针对模块化、标准化、定型化的基坑爬梯立柱承载力研究的不完善，提供了一种模块化、标准化、定型化的基坑爬梯立柱承载力的确定方法。
6.为实现上述目的，本发明包括以下步骤：
7.第一步：根据公式(1)-(3)确定立柱的强度承载力n1：
8.n1＝a
nefꢀꢀꢀ
(1)
9.a
ne＝
σρ
iani
ꢀꢀꢀ
(2)
[0010][0011]
式中：n1立柱的强度承载力，f为立柱抗压强度设计值，a
ne
为立柱有效净截面面积，a
ni
为立柱净截面面积，ρi为各杆件有效截面系数，εk为钢号修正系数，fy为钢材屈服强度，ω、t分别为角钢的肢宽和肢厚，ω＝b-2t，b为角钢宽度；
[0012]
第二步：考虑钢梯对横梁刚度的影响，根据方程(4)得出柱计算长度系数μ：
[0013][0014]
式中：μ为计算长度系数，k1为柱上端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度的比值，k2为柱下端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度的比值；
[0015]
第三步：第三步：根据公式(5)-(7)确定立柱的稳定系数
[0016]
[0017][0018][0019]
式中：式中：λ为立柱长细比，l为立柱的长度，i为立柱回转半径，λ0为正则化长细比，fy为钢材屈服强度，e为弹性模量，为稳定系数，αn为折减系数，与梁柱连接方式和有无支撑有关：折减系数有支撑无支撑梁与柱刚接0.90.95梁与柱铰接0.951
[0020]
第四步：按照公式(8)-(9)计算立柱稳定承载力n2：
[0021]ae
＝σρ
iai
ꢀꢀꢀ
(8)
[0022][0023]
式中：n2为立柱稳定承载力，ae为立柱有效毛截面面积，ρi为各杆件有效截面系数，ai为各杆件毛截面面积，为稳定系数，f为立柱抗压强度设计值；
[0024]
第五步：根据公式(10)确定立柱承载力n：
[0025]
n＝min[n1、n2]
ꢀꢀꢀ
(10)
[0026]
本发明的有益效果：这种模块化、标准化、定型化的基坑爬梯，与常规框架体系具有一定区别，采用常规方法对该体系中立柱承载力进行计算，并不符合工程实际且存在安全隐患，本发明提出的计算方法可以有效提高该体系中立柱承载力计算准确度，具有较好的安全性，且具有一定经济性。
附图说明
[0027]
图1为本发明实例提供的三节拼接基坑爬梯立面图；
[0028]
图2为本发明实例提供的单节基坑爬梯平面图。
[0029]
图中：1立柱，2横梁，3支撑，4钢梯梁。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
[0031]
实施例
[0032]
一种模块化、标准化、定型化的基坑爬梯的特征在于立柱之间通过横梁与支撑相互连接，上下单元间通过高强螺栓进行连接，设施四周均覆有网面，每节柱高度见图1，框架柱采用尺寸为l70
×
6的角钢，横梁为l70
×
6的角钢，长横梁长度为4000mm，短横梁长度为2000mm，钢材等级为q235b。
[0033]
取图1单节立柱进行计算，根据公式(1)-(3)确定立柱的强度承载力；
[0034]
钢材等级为q235b，故εk＝1，f为215n/mm2；
[0035]
[0036]ane
＝σρ
iani
＝0.13
×
816＝106.08mm2ꢀꢀꢀ
(2)
[0037]
n1＝a
ne
f＝106.08
×
215＝22.81kn
ꢀꢀꢀ
(1)
[0038]
考虑钢梯对横梁刚度的影响推出特征方程(4)得出计算长度系数：
[0039][0040][0041]
该实例中梁柱连接为刚接且有支撑，故取αn为0.9
[0042][0043][0044][0045]ae
＝σρ
iai
＝0.13
×
816＝106.08mm2ꢀꢀꢀ
(8)
[0046]
计算框架柱稳定承载力：
[0047][0048]
对比强度与稳定承载力取最小值则为该立柱柱的承载力，单节基坑爬梯立柱n1为22.81kn，n2为18.41kn，故极限承载力为18.41kn。
[0049]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法，其特征在于立柱之间通过横梁与支撑相互连接，钢梯与横梁通过螺栓进行连接，设施四周均覆有网面，立柱承载力确定方法包括如下步骤：第一步：根据公式(1)-(3)确定立柱的强度承载力n1：n1＝a
ne
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)a
ne
＝∑ρ
i
a
ni
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：n1立柱的强度承载力，f为立柱抗压强度设计值，a
ne
为立柱有效净截面面积，a
ni
为立柱净截面面积，ρ
i
为各杆件有效截面系数，ε
k
为钢号修正系数，f
y
为钢材屈服强度，ω、t分别为角钢的肢宽和肢厚，ω＝b-2t，b为角钢宽度；第二步：考虑钢梯对横梁刚度的影响，根据方程(4)得出柱计算长度系数μ：式中：μ为计算长度系数，k1为柱上端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度的比值，k2为柱下端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度的比值；第三步：根据公式(5)-(7)确定立柱的稳定系数(7)确定立柱的稳定系数(7)确定立柱的稳定系数(7)确定立柱的稳定系数式中：λ为立柱长细比，l为立柱的长度，i为立柱回转半径，λ0为正则化长细比，f
y
为钢材屈服强度，e为弹性模量，为稳定系数，α
n
为折减系数，与梁柱连接方式和有无支撑有关：折减系数有支撑无支撑梁与柱刚接0.90.95梁与柱铰接0.951第四步：按照公式(8)-(9)计算立柱稳定承载力n2：a
e
＝∑ρ
i
a
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式中：n2为立柱稳定承载力，a
e
为立柱有效毛截面面积，ρ
i
为各杆件有效截面系数，a
i
为各杆件毛截面面积，为稳定系数，f为立柱抗压强度设计值；第五步：根据公式(10)确定立柱承载力n。n＝min[n1、n2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)

技术总结
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法。立柱之间通过横梁与支撑相互连接，上下单元间通过高强螺栓进行连接，设施四周均覆有网面。以梁柱连接工况及梁柱参数为变量，通过梁柱线刚度比值与梁线刚度组合折减系数求出框架柱的计算长度系数，并根据承载力计算公式得出立柱承载力，推出一种模块化、标准化、定型化基坑爬梯立柱承载力的确定方法。模块化、标准化、定型化基坑爬梯构造简单、传力明确、施工便捷、经济安全。本发明为基坑工程安全施工提供了合理可靠的分析方法。提供了合理可靠的分析方法。提供了合理可靠的分析方法。


技术研发人员：郁有升 郭旭 王卫国
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/9