双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用
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Value Engineering———————————————————————基金项目:贵州省煤矿安全高效开采技术支撑与服务人才基地基金项目GMY-RD2022.KJ-009号。
作者简介:李帅(1991-),男,山东菏泽人,岩土工程专业硕士研究生,研究方向为边坡与基坑。
0引言对于滑坡或者基坑工程,支护方式可以根据支护工程工程概况、岩土类别、周边建筑物构筑物、地下水等情况的不同具体选择,比较常用的支护方式有挡土墙、锚杆锚索、锚杆挡土墙、格构框架护坡等,有时候为达到良好的支护效果通常采用组合方式进行支护,也有分层分段支护。
抗滑桩作为边坡基坑支护的一项主要措施,它具有施工简洁,施工速度快,开挖放量小,变形位移小,支护效果好等特点。
对于剩余下滑力较大的大型或者特大型滑坡或者开挖深度大地下水丰富的深基坑,单排桩无法满足变形强度要求时,常常采用双排桩或多排抗滑桩的支护方案[1]。
在双排抗滑桩支挡结构中,门架式双排抗滑桩作为一种新型的支挡结构以其具有较大的整体刚度、变形小、经济可靠、施工方便、适用性强、安全性高等特点,在滑坡治理中具有广阔的应用前景[2],因而具有较高的研究价值。
随着理论研究的不断深入以及工程应用实例的增多,在实际工程中应用也取得了大量实践经验,双排桩在边坡支护、深基坑支挡方面的应用也会越来越广泛,双排桩的受力及桩土相互作用机理也会越来越清晰,形成广泛被专家、技术人员接受的理论,从而切实做到安全可靠、经济合理、达到理想支护效果。
1研究现状1.1基于经典土压力的计算方法张弥利用经验系数和极限土压力来确定作用桩身的土压力,综合考虑了前后排桩的整体作用及桩对桩后岩土体的约束作用,他认为桩间土可以简化为受侧向约束的无限长弹性土体,同时考虑了连梁的作用,认为在桩顶以下深度处相对于水平位移而引起的横向应变为零,提出了作用在前排桩桩后的土压力公式以及作用于前排桩前的侧向抗力介于静止土压力与被动土压力之间,将其以折减系数乘以被动土压力作为计算结果,前排桩按照单锚桩来考虑,计算桩的最小入土深度,按照两端简支板桩计算,支点的反力通过静力平衡求得,也可求得最大弯矩及作用点位置,后排桩桩长通过抗倾覆验算求得,通过简化土压力公式求得桩前侧向抗力合力及桩背弹性土压力合力、最大弯矩及作用点[3]。
第30卷第4期 岩 土 力 学 V ol.30 No.4 2009年4月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2009收稿日期:2007-08-31第一作者简介:钱同辉,女,1964年生,博士,副教授,主要从事土木工程的教学与研究工作。
E-mail:qiantongh@文章编号:1000-7598 (2009) 04-1137-05双排门式抗滑桩的空间计算模型钱同辉,唐辉明(中国地质大学 工程学院,武汉 430074)摘 要:滑坡推力大时单排抗滑桩不能产生良好的抗滑效果,而抵抗力大、桩顶位移小的双排门架式抗滑桩能有效地限制支挡结构的变形。
目前的计算方法忽略了双排抗滑桩间联系梁和圈梁所起的变形协调及桩梁岩土间的相互作用,具有一定的局限性。
针对这一问题,将双排门架式抗滑桩视为桩梁岩土共同作用的单层多跨框架结构,综合考虑桩间土拱效应、框梁及联系梁对双排门架式抗滑桩的空间协同作用,提出了桩梁土空间协同作用下的双排门架式抗滑桩受力模型;基于静力平衡及变形协调原理,建立了双排门架式抗滑桩受力模型的变形方程;采用有限元理论编制了双排门架式抗滑桩的有限元程序,计算内力和变形特性;最后在三峡库区防治工程中对研究成果进行了验证,计算结果及对比分析表明该模型符合于抗滑桩的特性。
关 键 词: 双排门式抗滑桩;空间协同作用;桩土共同作用;计算模型;有限元分析 中图分类号:TU 473 文献标识码:ASpatial calculation model for portal double row anti-slide pilesQIAN Tong-hui ,TANG Hui-ming(Engineering Faculty, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)Abstract: Since single row anti-slide piles is not capable of providing efficient bracing structure under larger sliding-force, portal double row anti-slide piles, which have the advantages of less displacement in the top of the piles and large anti-force, can be used to reduce the piles deformation. However, the calculation models of double row piles in prior ignore the interaction features of piles, beams and soils; and the calculation results based on the models are not accurate enough. Taking portal double row anti-slide pile as a single-layer multi-span frame affected by piles, beams and soils, and analyzing spatial coordinative interaction between top ring beam and link beam, as well as the affection of soil arch effect on the frame, a spatial forces model of the portal double row anti-slide piles is presented. A deformation equation is established by using pile lead border condition, continuous deformation of strong point, static force balance and deformation compatibility between top ring beam and pile lead. A program is developed by finite element method and Winkler beam on elastic foundation method. Finally, the model is applied to the test of the Three Gorges reservoir area prevention and curing project; and the result shows it is suitable for similar engineering.Key words: portal double row anti-slide pile, spatial coordinative interaction, pile-soil interaction, calculation model, finite element analysis1 引 言在滑坡治理中抗滑桩起着重要的作用,是滑坡治理的主要支挡结构。
双滑面滑坡双排抗滑桩设计李士超【摘要】大型滑坡抗滑桩设计中,桩位、桩排数对抗滑桩尺寸及方案的经济合理性等影响很大,通过对某滑坡滑动面特征的分析,确定了反算双层滑面力学参数的方法.通过研究剩余下滑力分布规律,确定了抗滑桩的设置方案.采用单排抗滑桩、双排抗滑桩分别进行滑坡治理方案设计,将减小上下排桩剩余下滑力差值作为双排桩方案的优化目标,并进行了技术经济比选.单排桩方案:因剩余下滑力较大,使得设计桩径很大,桩间距过密.双排桩方案:可使下排桩剩余下滑力减小50%,且桩顶高程不受上层滑面的控制,总圬工量小于单排桩方案.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2018(044)003【总页数】4页(P86-89)【关键词】滑坡;抗滑桩;双滑面;双排;下滑段;阻滑段【作者】李士超【作者单位】中国铁路设计集团有限公司,天津 300251【正文语种】中文【中图分类】U416.1+63抗滑桩作为重要的支挡措施,在滑坡治理中应用广泛。
对于大型滑坡,因其下滑推力极大,许多工程采用双排抗滑桩,一些学者对此进行了一系列研究。
熊志文、吴红刚等分别进行了双排桩的室内模型试验,分析双排桩的滑坡推力分配特点[1-2]。
吕美君、祈斌、申永江、梅敏、张程峰等研究了双排桩的推力分配,以及桩排距对前后排桩推力分配的影响[3-7]。
孙勇等利用钢架法计算顶部设连梁的双排抗滑桩,通过实例得出双排桩较单排桩节省费用的结论[8-9]。
唐芬等研究了不同排距双排桩承担滑坡推力的特征,指出当前后两排桩达到一定距离后,双排桩完全独立工作,两排桩均可达到最佳抗滑效果[10]。
以下所讨论的双排桩即为排距足够大且各自独立工作的两排抗滑桩。
埋入式抗滑桩可有效降低滑面以上悬臂高度,进而减小桩长,降低投资,在滑坡治理中得到广泛应用。
当滑坡有两个滑面时,桩顶高程受上层滑面的控制,悬臂高度难以有效降低,但通过设置多排抗滑桩,可对滑体分段进行支挡加固,当上排抗滑桩对上层滑体已进行有效加固时,下排抗滑桩可不受上层滑面控制,从而可以降低悬臂高度,减小桩长。
双排微型抗滑桩的抗滑效果傅强;孙飞飞;唐承铁;胡毅夫【摘要】考虑到高速公路边坡的安全性,为了掌握潜在滑移体的滑动趋势,评价双排微型抗滑桩的安全性,验证理论计算方法的合理性,对通平高速公路某边坡实施双排微型抗滑桩施工,并且对加固边坡进行坡体位移、桩顶位移和桩侧压力监测.此边坡为普遍存在的含有软弱夹层的强风化岩石边坡.通过监测结果发现潜在滑移体和固定坡体没有明显位移差,桩顶位移略小,且变化速度明显减小.在有限元力学分析的基础上,对比发现在承受相同下滑力时,双排微型抗滑桩桩顶位移较普通悬臂桩减少27.88%.在理论分析的基础上阐述边坡加固后的动态稳定性,得出双排微型抗滑桩前后桩的受力比例、受力分布等情况,比普通抗滑桩加固效果更好,桩顶和坡顶位移更小,为以后此类边坡和双排微型抗滑桩的应用设计提供一定的帮助.%In order to understand the potential sliding trend of the sliding body, the safety of such anti-slide micropiles was evaluated, the theoretical calculation method was evaluated and the safety of side slope of the expressway and the slope body position shift was considered. The double-row anti-slide micropiles were built on to a certain side slope of Tongping expressway and pile top displacement and pile side pressure were monitored to the reinforced slope. No obvious displacements of the potential sliding body and fixed slope were found in the monitored results, and the pile top displacement was on the small side and the rate greatly decreased. Based on the finite element mechanics analysis, the pile top displacement was reduced by 27.88%, under the same sliding power, compared with the ordinary cantilever pile. The dynamic stability of reinforced side slope waselaborated on the basis of theoretical analysis. The double-row anti-slide micropiles' stress ratio and stress distribution were obtained, which were better than the general anti-slide pile reinforcement. The research can offer help to the application of double-row anti-slide micropiles to the similar side slopes.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(044)004【总页数】7页(P1596-1602)【关键词】滑坡;双排微型抗滑桩;监测;有限元分析【作者】傅强;孙飞飞;唐承铁;胡毅夫【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4国内外对于微型桩的研究大部分应用于地基加固,对于微型桩作为抗滑结构,承受横向荷载的研究较少。
基于桩土共同作用下的抗滑桩的计算与应用研究共3篇基于桩土共同作用下的抗滑桩的计算与应用研究1随着经济发展的需求,很多建筑、桥梁等结构需要建造在软土或淤泥等松散地基上,这种地基的稳定性差,抗滑性能也很低,因此为了增强构筑物与地基的结合力,我们通常会采用抗滑桩。
抗滑桩是一种对地基进行加固和增强的简单而有效的方法,本文将对抗滑桩的计算与应用进行研究。
一、计算方法1、桩基承载力的计算:简单地说,桩基承载力的计算是指在桩基上施加一个负荷,桩基承受荷载的能力即为桩基承载力。
根据土壤力学原理,桩基承载力的计算可分为极限状态方法和变形状态方法。
极限状态法:以土壤的强度抗拔为基础,计算桩基的承载力。
在计算时需要分析桩基在单桩承载状态下可产生的地基土体的塑性变形,以达到稳定承载状态。
变形状态法:在计算时以土体变形能作为参考,推断来自荷载的变形面积和矩形控制面积,进而求出桩基的承载力。
2、侧阻力的计算:侧阻力是指桩基在承担侧向负荷时所产生的抵抗力。
计算侧阻力时需要考虑桩周土体的强度特性以及有关土体的侧向纵波速度,同时需要考虑桩身的形状和尺寸。
3、抗滑桩的计算:在选定桩基的长度和直径后,需要进行抗滑计算,根据极限状态法或者变形状态法分别计算桩基的承载力和侧阻力,进而求得桩基的抗滑力。
抗滑桩的设计还需要考虑结构的安全,稳定性和可靠性等问题。
二、应用研究1、抗滑桩的适用性:抗滑桩适用于各种类型的建筑和结构,特别是在冰川地区、海岸线、河流地区和溪流河谷等需要稳定化处理的地方采用抗滑桩较为常见。
2、桩基的布置方式:抗滑桩的布置方式要根据现场的具体情况来进行选择,不同的施工场地需要采用不同的布置方式。
通常它们被布置成一排或者一圈,以实现更好地支撑强度和稳定性。
3、桩基施工工艺:在进行抗滑桩的施工时,我们需要选择合适的桩机和其他施工工具。
施工过程中还需要对施工现场、材料、质量和安全进行全面的监测和管理,确保施工的安全和有效性。
总之,抗滑桩是一种有效的处理地基抗滑问题的方法,它的计算和应用需要考虑到多种因素,包括地质和土力学性质、结构安全性、施工条件等等。