基坑悬臂式倾斜支护桩受力特性数值分析

为优化基坑工程中的排桩支护形式,改善支护桩受力特性,对深基坑悬臂式倾斜支护桩进行了三维数值模拟计算与分析,深入研究了基坑悬臂式倾斜支护桩的变形与受力规律,并将所得结果与传统的直立支护桩受力特性进行了对比分析。研究结果表明:倾斜支护桩的桩顶水平位移较传统直立支护桩明显减小,支护桩抗倾覆能力得到了提高;桩身侧移曲线相对平缓,桩体主要发生刚性位移,较直桩支护形式减小了应力集中发生的可能性;桩身弯矩分布更加均匀,正、负弯矩峰值相近,与传统直桩支护形式相比,更充分利用了桩体的材料强度,具有显著的工程应用价值和经济效益。     

倾斜悬臂支护桩受力变形特性模型试验

在基坑支护工程中采用倾斜悬臂桩作为支护桩,可以有效减小桩顶位移以及桩身弯矩,改善桩身受力和变形特性。根据基坑支护倾斜悬臂桩模型试验,对5种不同工况进行模拟,对比分析倾斜角度、布桩方式、桩顶约束方式、桩位置四种因素对基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性的影响。试验结果表明:在一定范围内增大支护桩倾斜角度、增加桩顶约束都可以有效减小桩顶水平位移,改善桩身的变形和受力状态;斜直交替布桩方式较单纯全斜或全竖直布桩方式能更大地提高桩体抗倾覆能力,保持基坑稳定。     

基坑斜–直交替支护桩工作机理分析

在基坑工程中,可将部分竖直悬臂支护桩倾斜一定角度后形成倾斜桩,利用冠梁连接交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩可形成基坑斜–直交替支护体系。已有工程实测表明,基坑斜–直交替支护桩具备良好的抗倾覆和变形控制能力;然而,目前尚缺乏对其工作机理的认识。提出了基坑斜–直交替支护桩的3个工作机理效应,即:刚架效应、斜撑效应和重力效应。以支护结构变形和坑外土体沉降为评价标准,对3项效应进行分析。结果表明:①由于冠梁的连接作用,斜桩与直桩形成一个整体刚架体系,可有效减小桩身和土体变形;②斜桩侧壁摩擦是斜桩对直桩支撑力发挥的关键因素,若斜桩侧壁光滑,基坑斜–直交替支护桩的支护能力与悬臂直桩几乎相同;③斜直桩桩间土与支护体系形成一个整体,可一定程度提高支护体系抵抗基坑变形的能力。     

斜直交替基坑支护桩现场实测及机理研究

斜直交替基坑支护结构是利用冠梁将交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩连接到一起形成的无支撑支护体系.已有工程实测表明,斜直交替支护具有较好的抗倾覆和变形控制能力,然而目前还缺乏从桩身受力角度对斜直交替支护受力机理进行系统研究.结合天津市某基坑工程进行斜直交替支护桩现场监测,首次对支护斜桩的桩身受力进行测试和分析,在此基础上利用...     

深基坑排桩支护结构设计方法研究进展

根据国内外文献资料,对基坑排桩支护设计方法研究现状进行分析,总结了排桩支护中土压力的计算方法,不考虑支护结构变形、考虑支护桩和支撑变形及考虑支护桩、圈(腰)梁和支撑变形的设计计算方法研究成果,简要论述了存在的问题及今后研究的方向.     

斜桩支护基坑的数值模拟研究

具有一定倾斜角度的桩在公路桥梁、港口码头行业中中已应用广泛,而在基坑支护工程中则鲜有应用和研究。为了研究具有一定倾斜角度的桩作为基坑支护结构时的工作机理,采用数值模拟的方法,对不同倾斜角度的钢板桩进行计算,研究不同倾斜角度对支护桩内力、位移的影响规律。研究结果表明,斜桩有利于与降低基坑位移、减小支护桩剪力,而支护桩正弯矩随角度增大而减小,负弯矩随角度增大而增大。从充分发挥材料性能、节约造价的角度,斜桩倾斜角度以10°~12°为宜。     

软土地区基坑斜-直交替支护桩性能研究及实测分析

软土地区某基坑工程中采用斜-直交替支护桩新技术,本文结合该基坑工程的斜桩和直桩侧向变形、桩顶的水平位移和竖向位移与地表沉降等实测结果,研究了开挖及超载影响下斜-直交替支护桩的性能,分析了“一直一斜”和“两直两斜”两种布置形式的支护效果.结果 表明:斜-直交替桩支护技术变形小于双排桩支护,变形大于内支撑支护,在造价、工期及环保方面具有明显的优势;随着开挖的进行,直桩桩身侧移大于斜桩;比较“一直一斜”和“两直两斜”两种不同的可行布桩形式,结合桩身变形和地表沉降,前者较优;斜直交替桩支护技术在基坑周边一定范围内产生超载的情况下,仍可保证基坑工程的安全实施.     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

某基坑桩顶水平位移监测与数值模拟比较

对某基坑工程支护结构在施工过程中桩顶与桩身水平位移监测数据与数值模拟结果进行了分析和比较,总结出基坑桩顶及桩身水平方向位移随着基坑开挖的变形规律,以及基坑变形特性、支护桩刚度、插入深度等对基坑的影响,以期对今后的类似工程的设计与施工提供参考。     

沿海滩涂地区深基坑支护技术

华能营口热电厂翻车机室工程距渤海沿海大堤不到1km,淤泥层厚度大,属于典型滩涂工程,对基坑支护要求高.现场采用钻孔桩和土钉墙支护相结合的联合支护方法.通过钻孔桩配合锚索、腰梁联合受力,土钉墙采用锚杆、喷锚网、喷射混凝土方式.基坑变形监测结果表明,基坑整体边坡稳定,土钉墙及支护桩变形在控制范围内,保证了基坑安全.     

关于挡土墙抗倾覆稳定分析的讨论

对挡土墙抗倾覆稳定传统分析方法存在的主要问题进行讨论,指出其存在各种问题的主要原因是理论分析的假定前提不合理。假定挡土墙在倾覆临界状态时受到的竖向荷载与实际受力状态一致,定义倾覆稳定系数为墙土体系所能提供的最大抗倾覆力矩与墙体实际受到的倾覆力矩之比,据此通过力学分析,导出挡土墙倾覆稳定系数K0计算公式,由新公式可知:K0随地基极限承载力的增大而增大,随垂直荷载的增大而变小,与偏心距成反比。抗倾覆稳定性与基底的应力状态是密切相关的,通过对各相关规范的地基承载力验算要求与抗倾覆稳定安全系数的对比研究表明,只要挡土墙地基承载力满足规范要求,抗倾覆稳定一定满足,不必再进行抗倾覆验算。     

地震作用下挡土墙抗倾覆稳定安全系数研究

基于拟动力法,考虑墙背面和填土面倾斜的工况,推导出挡土墙在地震作用下的抗倾覆稳定安全系数的计算表达式。数值算例结果表明,稳定安全系数随着填土内摩擦角、墙土外摩擦角和墙背面倾角的增大而增大,随地震放大系数、水平加速度影响系数和填土面倾角的增大而减小。其中,只有在地震作用较大时,放大系数的影响才逐渐显现,同时,摩擦角的影响却相对减弱;墙背面倾角和填土面倾角不同时,稳定系数随地震作用的变化趋势基本一致。通过对比2种计算方法的结果可知,拟动力法由于考虑了地震周期和地震波效应的影响,计算得到的稳定安全系数比拟静力法大。     

深部单裂隙岩体结构面效应的三轴试验研究与力学分析

 通过在类岩石材料中人工预制单裂隙,以常规三轴压缩试验为手段,研究深部单裂隙岩体的强度特征及破坏特性;用断裂力学原理分析单裂隙岩体沿结构面剪切破坏的影响因素,探讨裂隙岩体沿结构面滑动破坏的条件。研究结果表明：(1) 单裂隙试样强度不仅具有明显围压效应,而且与裂隙倾角和尺寸关系密切;(2) 裂隙是试件损伤的外在集中表现,裂隙试样的弹性模量和变形模量与围压、倾角及尺寸相关,裂隙尺寸对模量的影响最大,随着尺寸增加模量显著下降,而围压和倾角对模量的影响较轻微;(3) 预制单裂隙试样的破坏形式既有沿结构面的滑动剪切破坏,也有试样自身的剪切破坏,而当裂隙尺寸较小时,还将产生裂隙重置后沿新结构面的剪切破坏;(4) 单裂隙试样在理想II型剪切破坏时,断裂力学理论与莫尔–库仑强度准则达到较好统一;(5) 单裂隙试样沿结构面滑动破坏不仅取决于结构面倾角,而且与裂隙尺寸及围压大小关系密切,裂隙倾角适当,尺寸较小,围压较高时,试样才能产生沿结构面的滑动破坏,尺寸较大时,沿结构面滑动破坏对围压不敏感;(6) 单裂隙三轴压缩试验中,既有I和II型裂纹产生,也有III型裂纹的扩展。研究成果能为含裂隙或断层的地下工程开挖、支护设计及其稳定性分析提供理论参考。     

Sliding stability and lateral displacement analysis of reinforced soil retaining walls

Field observations have demonstrated that reinforced soil retaining walls generally have superior seismic performance when compared to traditional gravity retaining walls. However, current design guidelines for reinforced soil retaining walls are typically based on pseudo-static methods of analysis, which involve simplifying assumptions. For instance, the reinforced zone is usually assumed as a rigid body in external stability calculations. As a result, the influences of reinforcement arrangement and properties on the sliding stability and displacement of the wall cannot be accounted for in their design. Additionally, the soil shear strength is assumed to be constant in conventional displacement calculations using the Newmark sliding block method. In this paper, an analysis method is proposed to determine the yield acceleration and lateral displacement of reinforced soil walls that includes soil shear strength mobilization and a two-part wedge planar failure mechanism. The proposed method is validated against the results of laboratory model tests, and influences of factors such as ground acceleration coefficients, and reinforcement and backfill properties on the stability of the wall are examined.     

软土地基加筋土挡墙数值模拟及稳定性探讨

 对一软土地基加筋土挡墙建立二维数值模型,模拟其在分级堆载情况下挡墙和地基内的沉降、水平位移、土压力,以及土工格栅轴向应变的变化规律,模拟结果与现场实测结果基本吻合。采用有限元强度折减法计算的挡墙稳定性和滑裂面位置与实测情况一致,表现为深层滑动失稳。模拟和实测的各层筋材最大应变出现在距墙面4～6 m的位置,与目前土工合成材料加筋挡墙设计理论的朗肯破坏面位置不同,其原因是目前的挡墙设计理论基于刚性地基假定,未考虑地基变形对筋材应变分布及稳定性的影响。采用该数值模型探讨加长挡墙底部筋材对其稳定性的影响,得出挡墙稳定性与底部筋材加长长度和层数关系密切。得到的挡墙稳定性与筋材加长长度和层数的关系曲线,对于软土地基加筋土挡墙设计有指导意义。     

Upper bound seismic limit analysis of geosynthetic-reinforced unsaturated soil walls

The assessment of the internal stability of geosynthetic-reinforced earth retaining walls has historically been investigated in previous studies assuming dry backfills. However, the majority of the failures of these structures are caused by the water presence. The studies including the water presence in the backfill are scarce and often consider saturated backfills. In reality, most soils are unsaturated in nature and the matric suction plays an important role in the wall's stability. This paper investigates the internal seismic stability of geosynthetic-reinforced unsaturated earth retaining walls. The groundwater level can be located at any reinforced backfill depth. Several nonlinear equations relating the unsaturated soil shear strength to the matric suction and different backfill type of soils are considered in this study. The log-spiral failure mechanism generated by the point-to-point method is considered. The upper-bound theorem of the limit analysis is used to evaluate the strength required to maintain the reinforced soil walls stability and the seismic loading are represented by the pseudo-dynamic approach. A parametric study showed that the required reinforcement strength is influenced by several parameters such as the soil friction angle, the horizontal seismic coefficient, the water table level, the matric suction distribution as well as the soil types and the unsaturated soils shear strength.     

浸水重力式挡土墙稳定性的最不利水位确定

根据浸水重力式挡土墙不同墙型,采用传统逐步试算法与求极值的方法分别确定抗滑与抗倾覆稳定最不利水位计算公式,并通过算例对比验证,结果表明:墙后填料为砂性土时,浸水重力式挡土墙抗滑最不利水位一般位于墙高约2/3处,而抗倾覆最不利水位则位于墙顶处;墙后填料为粘性土时,浸水重力式挡土墙抗滑与抗倾覆最不利水位一般均位于墙顶处;一定墙前水位高程以下,水位差越大,挡土墙抗倾覆稳定性越好,而在一定墙前水位高程以上,水位差越大,挡土墙抗倾覆稳定性则越差;两种方法计算结果接近,说明求极值方法可以确定浸水重力式挡土墙最不利水位。     

重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是倾覆失稳和滑移失稳。为了计算重力式挡土墙稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立重力式挡土墙结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数,然后引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC法)分别对两种失效模式进行计算,得出两个相应的可靠度指标。将两种失稳模式视为串联系统,由逐步等效平面法计算结构体系可靠度指标,最后由结构体系可靠度指标计算出该挡土墙稳定性的结构体系失效概率。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某挡土墙,得出了结构体系可靠度指标和结构体系失效概率。     

钢管高强混凝土剪力墙受剪性能试验研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的受剪性能,设计制作了两批共32个小剪跨比（λ为0.3、0.56、0.8）钢管高强混凝土剪力墙试件并进行单向静力加载试验,分析了剪跨比、管外混凝土强度、轴压比、截面类型、水平分布筋配筋率和竖向分布筋配筋率对各试件受剪承载力、变形能力及其对试件破坏形态的影响。试验结果表明：钢管高强混凝土剪力墙作为组合构件,通过钢管外的抗剪环筋传递界面剪力,能够很好地协同受力,且具有初始刚度大、承载能力高的特点;剪跨比为0.56、0.80的试件,其破坏始于管外混凝土的斜压破坏;剪跨比为0.30的试件,其破坏形态为管外混凝土斜裂缝发展、贯通,墙体受压侧底部水平分布筋处混凝土错动、脱落,具有直剪破坏的特征;各试件破坏时均具有一定的变形能力。基于对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

考虑变形影响的重力式挡墙地震土压力分布

利用汶川地震丰富的近场实震资料,分析总结了地震作用下挡墙的变形破坏模式,指出挡墙的变形模式与地基基础关系最为密切。位于岩质地基上的挡墙主要发生倾斜变形,位于土质地基上的挡墙则主要发生推移变形。在此基础上,基于温克勒地基模型,将土体看做是一系列弹簧和理想刚塑性体的组合体,分析得到了不同变形模式下挡墙地震土压力及其合力作用点的计算方法。结果表明：不同变形模式下挡墙的地震土压力分布特征各异,除平移模式外,其余变形模式下挡墙地震土压力随深度都呈非线性分布;位于岩质地基上的挡墙发生变形后地震土压力的合力作用点要比土质地基上的挡墙高。通过开展位于岩质地基和土质地基上挡墙的振动台模型试验,对文中提出的挡墙地震土压力计算方法进行了验证,发现试验结果和理论分析结果较相吻合。