双排桩支护结构土压力
《双排桩支护结构的数值分析与现场试验研究》

《双排桩支护结构的数值分析与现场试验研究》一、引言随着城市建设的快速发展,地下工程建设的需求不断增加,对基坑支护工程的要求也越来越高。
双排桩支护结构因其稳定性好、抗侧移能力强等优点,在工程实践中得到了广泛应用。
本文旨在通过数值分析和现场试验研究双排桩支护结构的性能,为实际工程提供理论依据和参考。
二、双排桩支护结构概述双排桩支护结构由两排紧密排列的桩体组成,通过桩体之间的相互作用和土体的支撑作用,形成稳定的支护体系。
该结构具有较高的抗侧移能力和较好的稳定性,适用于多种地质条件下的基坑支护工程。
三、数值分析方法本文采用有限元法对双排桩支护结构进行数值分析。
首先,建立双排桩支护结构的有限元模型,根据实际工程地质条件设置模型参数。
然后,通过模拟土体开挖过程和桩体受力情况,分析双排桩支护结构的变形、内力和稳定性。
最后,根据分析结果,优化双排桩支护结构设计,提高其支护效果。
四、现场试验研究为了验证数值分析结果的准确性,本文开展了双排桩支护结构的现场试验研究。
首先,选择具有代表性的工程场地,进行双排桩支护结构的施工。
在施工过程中,实时监测桩体的变形、内力和稳定性等数据。
然后,将现场试验数据与数值分析结果进行对比,验证数值分析的准确性。
最后,根据现场试验结果,对双排桩支护结构的施工工艺和设计参数进行优化。
五、结果与讨论1. 数值分析结果:通过有限元法对双排桩支护结构进行数值分析,得到了桩体的变形、内力和稳定性等数据。
分析结果表明,双排桩支护结构具有较好的稳定性和抗侧移能力,能够满足实际工程需求。
2. 现场试验结果:现场试验数据与数值分析结果基本一致,验证了数值分析的准确性。
同时,通过现场试验,发现双排桩支护结构的施工工艺和设计参数对其性能具有重要影响。
优化施工工艺和设计参数,可以提高双排桩支护结构的稳定性和抗侧移能力。
3. 影响因素分析:双排桩支护结构的性能受多种因素影响,如土体性质、桩体材料、桩体间距等。
通过数值分析和现场试验,发现这些因素对双排桩支护结构的性能具有显著影响。
双排桩支护结构

2).后排桩土压力分析
后排桩前侧向(靠基坑)土压力按式(5)考 虑。桩背土压力的大小取决于桩的侧向位 移,由于双排桩的刚度较大,因此可以假 定后排桩土位移仍处在弹性范围内,即桩 侧向土压力介于静止土压力与主动土压力 之间。这里称之为弹性土压力:
5.双排桩的计算模型[5]
基于弹性抗力法的双排桩支护结构,根据 作用在前、后排桩上的土压力以及前、后排 桩土抗力作用深度范围的不同列举3个典型的 双排桩计算模型。
双排桩支护结构
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概念 特点 桩排距的影响 土压力分析 计算模型
1.双排桩支护结构的概念
双排桩门架式支护结构(简 称双排桩支护结构)是基坑工程 中常用的一种支护型式。它由前 后两排平行的钢筋混凝土桩以及 压顶梁、前后排桩桩顶之间的连 梁(或板)形成类似门架的空间 结构[5]。
2.双排桩支护结构的特点[1]
1).前排桩土压力分析
基坑开挖后,双排桩将发生位移,桩间土受到一 定程度地扰动。考虑到两排桩的整体刚度以及其 对土体的约束作用,可以近似地认为桩间土仍处 于弹性阶段, 即将桩间土视为受侧向约束的无限 长土体。由弹性力学平面应变问题的物理方程, 则作用于前排桩背的土压力为: (3)
(4)
桩前土对桩的侧向抗力分布问题较为复杂,一 般按被动土压力考虑。由于被动土压力的发挥 与土的变形有关,当被动土压力全部发挥(即土 处于塑性极限平衡态)时,土的变形将很大,而 为工程不允许。因此实际土对桩的侧向抗力介 于静止土压力与被动士压力之间。为方便计算, 通常对被动土压力予以折减:
模型1:前排桩在开挖面以上作用静止土 压力,后排桩在开挖面以上作用朗肯主动 土压力,前、后排桩土抗力均作用在开挖 面以下。
模型2:前排桩桩背全深度范围作用 静止土压力,后排桩桩背全深度范围 作用朗肯主动土压力,前排桩土抗力 作用在开挖面以下,后排桩土抗力作 用在朗肯主动滑裂面与后排桩的交点 以下。
双排桩支护结构

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概念 特点 桩排距的影响 土压力分析 计算模型
1.双排桩支护结构的概念
双排桩门架式支护结构(简 称双排桩支护结构)是基坑工程 中常用的一种支护型式。它由前 后两排平行的钢筋混凝土桩以及 压顶梁、前后排桩桩顶之间的连 梁(或板)形成类似门架的空间 结构[5]。
2.双排桩支护结构的特点[1]
3.桩排距对桩内力的影响[3]
1.不同桩排距时后排桩的弯矩图
2.不同桩排距时前排桩的弯矩图
3.不同桩排距时后排桩的剪力图
4.不同桩排距时前排桩的剪力图
5.桩排距D=4h时前、后排桩的弯矩图
6.桩排距D=4h时前、后排桩的剪力图
图1、3可知:随着桩排距的增 大,后排桩的由弯矩和剪力的最大 值都有所增大,总体来看变化较小。 由图2、4可知:随着桩排距的增 大,前排桩的弯矩和剪力均不断减 小,并且变化十分明显。由图5、 6可知,当桩排距为4h时,双排桩 的前后两排桩的弯矩和剪力差距均 十分明显,且前排桩的受力已经很 小,所以两排桩不能发挥同等的抗 滑效果。
悬臂式单排护坡桩在粘性土地基 的基坑开挖支护工程中虽然应用很普 遍,但是单排悬臂桩的桩顶水平位移 较大,因此对护坡结构的水平位移要 求较严格的工程其应用受到限制。 采用支撑或锚拉支护方法虽可 减小桩的水平位移,但在工期、造价 及施工技术或场地条件限制等方面也 存在一些不利因素。双排支护结构具 有更大的侧向刚度,可以明显减小基 坑的侧向变形,支护的深度也相应增 加[2]。
模型3:前、后排桩土抗力作用 范围同模型2,前、后排桩桩背 总土压力为沿后排桩全深度分布 的朗肯主动土压力,用桩间滑裂 土体占整个滑裂土体的重量比α 来分配前、后排桩的土压力。
在双排桩结构设计中,同样应该遵循框架结构设计中 “强柱弱梁”原则。
双排桩支护结构在基坑支护工程中的应用

双排桩支护结构在基坑支护工程中的应用随着城市化进程的加速推进,建筑工地和城市基础设施建设日益增多,而基坑支护工程作为一项重要的土木工程,已经成为城市建设的核心内容之一。
在基坑支护工程中,双排桩支护结构应用广泛,成为了支护工程的关键部分。
一、双排桩支护结构的概念双排桩支护结构是指在基坑边缘开挖时,采用双排钢桩作为支护系统。
其原理是通过桩与桩之间同步挖掘汲水,使用钢板管连通,采用桩前托撑进行支撑,从而保证基坑的稳定。
该结构具有支撑力大、刚性好、施工周期短、适用性广等特点。
二、双排桩支护结构的施工方法双排桩支护结构的施工包括以下几个环节:(1)桩位布置:按设计要求将双排桩支护结构的桩位进行布置,同时确定桩顶高程和长度。
(2)振动钻进:根据桩位布置图,在桩位上进行振动钻进,振动钻头在穿过难穿过的土壤层时,可通过往返振动使钻进的地层松动,从而使土层松散,毛细管水被释放,地层孔隙率增加,便于土壤与土层剥离。
(3)内壁清槽:钻进完成后,通过发水井或罩钻机清除较干燥土壤,以便于钻头顺畅穿过,同时加固桩壁。
(4)成孔内护:将桩套和保险丝放入钻孔中,并进行振动钻进或钻头加强振幅清槽。
(5)灌注(填充):振动灌注保险丝或注入旁路目的是使桩套无阻且无缝隙,灌填前应先振动灌水灌注,使桩内地下水位与外部一致,从而获得高效的灌注效果。
(6)桩前托撑:桩体灌注完毕后,进行桩前托撑,使桩体成杆等效,提高整个支撑系统的刚性,保证支撑效果。
三、双排桩支护结构的应用双排桩支护结构广泛应用在城市地下工程施工中,包括基坑支护、围堰支护、隧道开挖拱顶支撑和防泥板孔洞引入等方面。
在基坑支护方面,双排桩支护结构能够保证基坑深度和宽度的稳定,有利于减轻地下水压力,确保深部土层结构的稳定性,从而为接下来的施工提供先决条件。
在隧道开挖方面,双排桩支护结构可以承受隧道开挖时所产生的垂直荷载和水平荷载,同时还可以支撑拱顶,保证人员和设备的安全。
四、双排桩支护结构的优缺点优点:(1)支撑力大:双排桩支护结构能够承受大型建筑、高速公路、地铁等项目的荷载。
深基坑双排桩支护结构的作用机理研究

深基坑双排桩支护结构的作用机理研究一、引言在建筑工程中,如果需要在地下开挖深基坑,常常需要采取一定的支护措施来保证施工的顺利进行。
深基坑双排桩支护结构是一种常见且有效的支护结构,本文将就其作用机理展开研究。
二、支护结构的分类在研究深基坑双排桩支护结构之前,有必要先了解一些支护结构的分类。
常见的支护结构可以分为以下几种:2.1 桩基础支护结构桩基础支护结构是通过在土层中打入一定间距排列的桩来分散基坑开挖时土层的受力,起到支撑土体的作用。
常见的桩基础支护结构有单桩支护、双排桩、组合桩等。
2.2 特殊结构支护特殊结构支护是指利用非常规结构来支护基坑,如悬索支护、拱形支护等。
这种支护结构通常适用于特殊的工程情况,有较高的施工难度和技术要求。
2.3 壁土支护壁土支护是指利用支撑结构将土体围住,形成土与结构的共同受力体系,常见的壁土支护结构有悬挑式支撑结构、槽形支撑结构等。
三、深基坑双排桩支护结构的构成和作用机理深基坑双排桩支护结构由两排平行排列的桩组成,桩与桩之间通常采用加筋桩或钢筋混凝土构件进行连接。
其作用机理主要包括以下几个方面:3.1 承台作用深基坑双排桩支护结构通过桩与桩之间的水平支撑构成一个承台,并将基坑土体的力传递给桩体,从而实现土体的固定和支撑。
承台的设计应考虑到土体的侧压力、桩的承载力以及桩身的刚度等因素。
3.2 桩体阻碍作用深基坑双排桩支护结构通过桩体的阻碍作用,阻止土体因开挖而坍塌和移动。
桩体与土体之间会形成一种相互作用力,使土体发生塑性变形,从而增加土体的稳定性。
3.3 水平限制作用深基坑双排桩支护结构通过桩与土体之间的水平限制作用,限制土体的水平位移。
这种水平位移限制对于确保基坑周边的建筑物和地下管线的安全非常重要。
3.4 滑移面的形成深基坑双排桩支护结构中,桩体与土体之间会形成一个滑移面,这个滑移面的形成可以使土体呈现一定的稳定状态,从而保证基坑的安全施工。
四、深基坑双排桩支护结构的优缺点分析深基坑双排桩支护结构具有以下几个优点:4.1 结构稳定性好深基坑双排桩支护结构通过排列规则的桩体形成一个整体,结构稳定性较高,能够有效承受土体的压力和力矩。
双排桩支护结构土压力数值模拟

双排桩支护结构的研究主要集中在支护结构的稳定性、变形和土压 力等方面。
数值模拟方法研究现状
数值模拟方法在岩土工程领域得到了广泛应用,可以模拟复杂的土 压力问题。
研究目的与意义
研究目的
本研究旨在通过数值模拟方法, 对双排桩支护结构的土压力分布 、大小和方向等问题进行深入研 究,为实际工程提供参考。
研究意义
本研究对于提高双排桩支护结构 的稳定性和安全性具有重要意义 ,可以为实际工程提供有效的设 计和施工方案。
02
双排桩支护结构土压力理论分 析
土压力基本概念及分类
01
02
03
主动土压力
当桩后土体处于极限平衡 状态时,垂直于桩背的土 压力。
被动土压力
当桩后土体处于极限平衡 状态时,垂直于桩背的土 压力。
双排桩支护结构土压力数值 模拟
汇报人: 2023-12-17
目录
• 引言 • 双排桩支护结构土压力理论分
析 • 双排桩支护结构土压力数值模
拟方法
目录
• 双排桩支护结构土压力数值模 拟结果分析
• 双排桩支护结构优化设计建议 与展望
01
引言
背景与意义
1 2
土压力问题
土压力是岩土工程领域的重要问题之一,对于建 筑物的稳定性和安全性具有重要影响。
考虑环境因素影响
在未来的研究中,应考虑环境因素对双排桩支护结构的影 响,如地下水、气候变化等,以完善支护结构设计理论和 方法。
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双排桩支护结构
双排桩支护结构是一种常见的支护结构形式,广 泛应用于基坑支护、边坡支护等领域。
3
数值模拟方法
数值模拟方法是一种有效的研究手段,可以模拟 土压力分布、大小和方向等问题,为实际工程提 供参考。
浅谈深基坑双排桩支护结构设计计算方法

浅谈深基坑双排桩支护结构设计计算方法本文通过对深基坑双排桩支护结构的特点进行了详细的分析,然后对双排桩支护结构计算方法展开充分细致的研究,希冀通过本文的研究能够对相关的工程提供一定的借鉴与帮助。
标签:深基坑;双排桩;计算方法随着城市人口密度的不断增加和城市建设的不断发展,合理开发利用地下空间是城市可持续发展的要求。
中国主要城市的高层建筑和超高层建筑、地下商场、地下铁道、地下仓库、地下人防工程等都在大量的建设中,可能涉及到深基坑工程。
深基坑工程的突出特点是其设计和施工不仅要保证其自身的技术合理性和安全性,而且要控制其施工对环境的影响。
由于中国深基坑工程发展历史较短,理论研究、设计方法、施工经验、施工管理、监测手段等方面还不够完善。
工程经验不能满足基坑深度、规模和难度快速发展带来的挑战。
近年来,中国出现了一些基坑工程事件,深基坑施工对环境造成了很大的影响。
双排桩支护结构是一种新型的支护结构,由于其具有较大的侧向刚度,能够有效地防止支护结构变形,符合工程建筑加固的需要,逐渐成为深基坑支护结构的优先选择。
然而现在双排桩支护结构设计计算方法还不成熟,计算模型都难以反映结构实际受力特点,因此对此的研究具有重要意义。
1、深基坑双排桩支护结构的特点1.1深基坑工程的大特点基坑支护体系是一种安全储备小、风险高的临时性基坑支护体系。
基坑支护结构的作用复杂基坑开挖深度越来越深,规模越来越大,造价越来越高。
基坑工程具有较强的地域性和个性。
基坑是一个系统工程,具有很强的综合性。
基坑工程具有很强的时空效应。
1.2双排桩支护结构及其特点双排桩是一种新型的支护结构。
在排桩形式上,双排桩支护结构将原来密集的单排桩中的部分桩向后移动一定距离,从J山形成两排平行的钢筋混凝土桩,在桩顶用刚性连梁将排桩连接在一起,超静定空间门式刚架结构总是沿基坑的长度力形成的。
加固后桩间土可以起到比水的作用。
根据桩的不同用途,一般可分为双排圆形桩结构和双排板式结构。
浅谈双排灌注桩深基坑支护结构计算

浅谈双排灌注桩深基坑支护结构计算摘要:深基坑双排灌注桩支护是在单排悬臂桩支护技术基础上新开发的一项技术。
它仍属于悬臂式支护结构类型。
工程实践证明:在稳定性较好的一般粘性土和砂土层中采用这种支护型式,与单排悬臂桩相比具有刚度大、位移小、支护高度大、节约投资等特点。
关键词:基坑支护;土压力;内力计算0前言单排悬臂桩支护已有较成熟的设计计算方法,而双排桩支护结构的设计计算则还处于研讨中,本文中依据作者近年来的工程施工设计实践经验,提出一套设计分析方法,供类似工程参考。
1 双排桩支护的受力特性双排桩支护型式简单,前后排桩按一定排距布置成三角形或矩形平面,桩顶用现浇钢筋混凝土连梁或板连接起来,形成桩脚嵌固的刚架型式。
它虽属于悬臂支护型式,但受力机理与单排悬臂桩有本质的区别。
即桩间土对双排桩有土压力作用,而且作用力的大小与桩的排距大小有关,故双排桩支护结构可看成前后排桩都受到大小不等土压力作用的平面刚架。
把土视为弹性体,并取矩形平面单元,把桩视为梁单元,利用有限元法分析得后排桩失去挡土作用的距离b max 为:式中:h—桩的挡土高度;t—桩的理论埋深;μ—土的波松比,μ≤0.5;偏保守地取μ=0.5,t=0.2h代入式(1)得:b max≈1.6 h;同理,经分析得:后排桩受力超过前排桩的临界点满足:因此,可将双排桩土压力分布大致分为三种情况:(1)当b ≤.125h时,后排桩承受全部土压力,前排桩通过横梁受到桩顶推力;双排桩土压力分布如图1(a);按库仑强度理论,图1中滑楔与水平面夹角为45°+ 。
(2)当1.6h>b>0.125h时,前、后排桩同时受到土压力作用,横梁可能受压或受拉:图1(b)。
(3)当b ≤1.6h时,前排桩承受全部土压力,后排桩起锚拉作用:如图1(c)。
(a)(b)(c)图1支护特性分析在工程实践中,桩排距与桩长相比较往往很小(距高比: ),因此,我们可以从图1(a)、(b)两种情况出发建立双排桩支护结构的概念。
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双排桩支护结构土压力研究摘要:针对深基坑中双排桩支护体系进行研究,对前、后排桩的土压力进行了分析,同时进一步研究了土压力的修正,总结了前后排桩桩距对支护结构受力的影响,从理论上对双排桩的受力机理进行了较为详细的研究,得出了一些可供工程参考的结论。
关键词:深基坑双排桩环梁双排支护结构是一种新型的支护结构,它是由两排平行的钢筋混凝土桩及桩顶连梁以及环梁形成的空间门式刚架支护结构体系,这种支护结构具有较大的侧向刚度,可有效的减少支护土体的侧向变形,因而其支护深度比单排悬臂支护结构要深[1]。
目前双排桩支护结构在一些地区已经采用并取得成功,对双排桩的受力与变形的理论虽然进行了一些研究,但还不够完善,前后排桩的土压力分布、结构的内力与位移的计算方法、基坑支护中各因素对结构侧向变形及内力的影响等问题都有待进一步研究。
1 双排桩支护结构的受力机理双排桩支护结构体系可理解为将密集的单排悬臂支护桩中的部分桩向后移,并在桩顶用刚性连梁把前、后排桩连接起来,沿基坑长度方向形成双排支护的空间支护结构体系。
双排桩支护结构体系属于悬臂类空间组合支护结构。
在没有锚杆(或内支撑)的情况下,发挥空间组合桩的整体刚度和空间效应,并与桩土协同工作,达到保持坑壁或坡体稳定、控制变形、满足施工和相邻环境安全的目的。
在双排桩支护结构中,前、后排桩均分担主动土压力,但有主次;后排桩兼起支挡和“拉锚”双重作用;双排桩支护结构充分利用桩土共同作用中的土拱效应,改变土体侧压力分布,增强支护效果。
双排桩支护体系因由刚性连梁与前、后排桩组成一个超静定结构,整体刚度大;加上前后排桩均能产生与侧土压力反向作用的力偶,使双排桩的位移明显减小,而单排悬臂桩是完全依靠弹性嵌入基坑土内的足够深度来承受桩后的侧压力并维持其稳定性的,坑顶位移和桩本身变形较大。
同时双排桩的最大内力值也有所下降,并变成交变内力,提高了桩身的安全性。
工程实践表明,该支护方法施工简便、速度快、投资省。
国内曾做过一些双排桩支护结构的模型试验和实际工程的测试分析,总结了一些规律。
中国建筑科学研究院地基研究所和浙江大学地基所都曾对双排桩做过专门的模型试验及研究[2-3]。
研究结果表明:当前后排桩距b<=1.5d(d为桩径)时,双排桩支护结构空间效应差,围护结构的位移模式与单排桩相似,侧向位移仍较大;当排距b>8d时,双排桩支护结构空间效应较差,后排桩基本上只起拉锚作用,前后排桩也不能较好的共同抵抗侧向变形;当排距在1.5d<b<8d时,前、后排桩能较好的共同作用。
当然其支护效果还与支护高度、开挖顺序、工程地质情况、邻近建筑物等很多因素有关。
2 土压力的计算模型2.1 体积比例系数法根据双排桩前、后排桩之间的滑动土体占桩后滑动土体总量的体积比例关系确定前、后排桩所受的侧土压力[2]。
该法计算时对支护结构体系作了如下基本假定:(1)将前、后排桩与桩顶连梁看作一个底端嵌固,顶端为直角刚结点的刚架门式结构;(2)盖梁为没有变形的绝对刚体;(3)基坑开挖后,在土压力作用下,盖梁不产生转角只能平移,并且前、后排桩在连梁标高处的水平位移相等;(4)土压力的计算采用朗肯土压力理论。
图1双排桩土压力传递图2 的确定方法对于前、后排桩为矩形(并列式)排列的情况(图1),由于前、后排桩相对,基坑开挖后,主动土压力可假定仅作用在后排桩上,桩间土压力仍取值为,则前、后排桩的主动土压力分别为:=,=(1-)(2-1)= (2-2)式中,(2-3)验证两种极限情况:(1) 当前、后排桩重叠,即无桩间土时,因 l=0,故:,=0;(2) 排距l=l0,此时后排桩在滑动面之外,即,。
同样,被动土压力可取值为,。
2.2 桩间土刚塑体法按土的极限平衡理论分析墙后土体的主动土压力,是根据极限平衡理论导出的土体破坏面从墙底开始,沿角展开的剪切面(如图3),土压力强度沿剪切面呈线性分布,由于后排桩的存在,改变了土的剪切破坏面,由于滑动土体形状的改变,滑动体的破坏面夹角不再是定值,而是个变量,因而双排桩的土压力与无后排桩的情况不一样。
桩间土刚塑体法考虑了这些问题[4]。
1.主动土压力假定后排桩连续分布,根据经典的朗肯土压力理论,双排桩的桩间土可以看作独立的刚塑性体进行分析,桩间土受力状态如图3a 所示。
对有后排桩的土体和无后排桩影响的土体相比可知:两者相同之处有:(1) 土体均为刚塑性体,均不考虑土体与桩间的摩阻力;(2) 主动土压力的计算方法相同,均按土体的极限平衡原理计算。
两者的不同之处在于:(1) 剪切破坏面不同,由于后排桩的影响将使剪切角发生改变;(2) 桩排距b的大小对值产生的影响而导致主动土压力的变化影响是显著的。
(a)双排桩(b)单排桩图3 双排桩与单排桩土体受力分析如图3a所示,桩间土受三个方向的力e、r、w的作用,当土体处于极限平衡状态时三力平衡,根据几何关系得,桩间土体的主动土压力为:(2-4)式中:为每延米土体的总重,(2-5)2.3 桩后土刚塑体法该法认为桩间土体对支护桩作用很小,土压力以后排桩桩后土压力为主,将桩后土体作为独立的刚塑体进行分析(图4),具体计算如下[5]。
图4 双排桩桩后土体受力分析2.前排桩主动土压力(1) 双排桩三角形布置:(2) 双排桩矩形布置:3.被动土压力前、后排桩被动土压力均按郎肯土压力计算,其中桩间土视为后排桩被动区。
2.4 有限元法运用有限元法对双排桩支护结构体系的二维平面应力分析,可以考虑土体的非线性特征,追踪开挖施工的全过程,土体的应力路径和支护结构与土体共同作用,获取土体的开挖扰动应力场、位移场[6]。
目前已有的研究成果表明:用有限元法可以对影响双排桩支护结构性状的各影响因素进行参数敏感性分析,并可根据前期开挖的实测资料,用反分析方法确定计算参数,对后期开挖进行预测和指导,进而对双排桩支护体系进行优化设计。
有限元方法可以精确的分析支护结构所受的土压力以及在侧土压力作用下产生的侧向变位及地面沉降等。
该方法所需参数较多,目前受试验测试技术的限制难以得到具有较高可靠性的土性参数,加之基坑工程存有明显的空间效应,用平面二维去模拟与实际相差较大,且对桩土接触面的模拟与实际情况有较大出入,因此在工程中还不能取得很好的实际应用效果。
3 双排桩支护结构的土压力修正3.1 修正系数法修正系数法为早期设计双排桩时常采用的方法,考虑连梁与前、后排桩铰接的情况,运用经验系数调整前后排桩所受的侧土压力[7]。
该法在计算上比较简单,但其假定与工程实际有较大偏差。
主要因为不能考虑桩顶处的力偶作用,且通过此假定的计算结果并不能反映双排桩支护结构体系作为超静定结构在多变外力情况下对内力的自动调节作用,加之经验系数具有较大的地域局限性,较难推广,因此现阶段设计时已较少采用。
但当前、后排桩排距较大,盖梁与前后排桩连接刚度较小时,运用该计算模型还是可行的。
其要点如下:1.计算基本假定:(1)考虑双排桩的整体刚度及其对土体的约束作用。
近似地将前、后排桩之间的土体视为受侧向约束的无限长弹性土体,故作用于前排桩背的土压力为:(3-1)式中:为桩背土的泊松比。
(2)作用于前排桩桩前的侧向力介于静止土压力与被动土压力之间,为计算方便,通常对被动土压力予以折减,表达式为:(3-2)式中,k1为被动土压力折减系数,它是桩土变形的函数。
一般取0.5~0.7。
(3)后排桩的侧向力亦按式(3—l)考虑,桩背土压力的大小取决于桩的侧向位移,由于双排桩的侧向刚度较大,因此假定后排桩土位移仍处在弹性范围内,即桩背侧向土压力(称为弹性土压力)介于静止土压力与主动土压力之间,即(3—3)式中,k2为侧向主动土压力修正系数,一般取1.1~1.2。
3.2 土压力值的经验修正用经典的朗肯土压力和库仑土压力理论计算土压力时,是假定支护结构和土体达到极限平衡状态下求得的,而挡土结构墙背的土体达到主动极限状态以及墙前被动区土体达到被动极限状态需要产生足够大的位移。
在实际工程中,主动土压力一般容易达到,而被动土压力值不易达到。
这说明在应用朗肯土压力理论计算土体的主、被动土压力时,要求支护结构有一定的变形,如果变形量太小,朗肯理论计算值误差较大。
双排桩支护结构往往是在对支护结构要求较高时使用,因此经常需要对主、被动土压力进行修正[8]。
1.提高主动土压力系数在距离基坑边缘(1/2)h0的范围内有重要地下管线或建筑物时,取修正主动土压力系数ka’= k0,在距离基坑边缘(1/2)h0~h0的范围内有重要地下管线或建筑时,取。
2.降低被动土压力系数当支护结构不可能或不允许产生足够变位,土体将不能达到被动极限平衡状态时,应降低被动土压力系数,修正后的被动土压力系数为:4 结语随着高层建筑和地下结构的快速发展,地下工程规模日趋加大,深基坑支护设计与施工等方面的问题日益突出,双排桩支护结构形式在基坑开挖工程应用中取得了良好的效果。
本文通过对双排桩支护结构的受力机理以及工作性状进行分析,并对土压力计算、折减等方面进行进一步的探讨,得出了一些有价值的结论。
(1)双排支护桩是由连梁与前后排桩组成一个超静定结构,具有较大的侧向刚度,可有效地限制围护结构的侧向变形。
应把桩顶与连梁做成刚性连接,以保证有效地发挥双排桩的支护效果。
在基坑开挖过程中,桩间土受到挤压,桩间土与前、后排桩协同作用。
(2)双排桩前后排距对土压力的计算影响较大,对双排桩支护结构受力及支护效果影响较大,合理选择排距可获得较好的效果。
(3)土体性质对结构桩身变形和弯矩都有较大的影响。
土质好,则桩身侧向变形和弯矩值均较小;土质差,则桩身侧向变形和弯矩值均较大。
我们可以采用改善土体性质的方法提高基坑的稳定性,但在土体加固时应控制加固效果与加固范围。
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