基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

桩锚与土钉联合支护结构传力机制的对比分析

桩锚支护与土钉可以在竖向或水平向联合使用,土压力的传力机制完全不同,分别适用于不同土层条件.桩锚与土钉竖向联合支护结构中,土钉主要作用是提高桩锚后面土体强度,从而使实际作用于桩锚结构上的土压力相应减小;桩锚与土钉水平向联合支护结构中,土钉主要作用是承担桩锚结构间的土体,并将此部分土体侧压力通过水平土拱传至两侧桩锚结构上.本文通过对比分析联合支护结构间土压力的传力机制,总结了联合支护结构的承载机理和工程适用范围,为此类支护结构的合理选型和工程设计应用提供了理论基础.     

桩锚与土钉联合支护结构的土压力分配机制

桩锚与土钉联合支护结构在控制基坑边壁侧移变形,减小环境影响,降低基坑支护施工难度,加快施工速度等方面具有明显技术优势,并在实际工程中得到成功应用,是目前常用的基坑支护形式之一.本文在比较桩锚与土钉各自技术特点基础上,分析研究了桩锚与土钉联合支护在基坑开挖施工过程中受力变形的发展过程,提出了联合支护结构中土压力的分配机制,为桩锚与土钉联合支护结构的设计计算提供了理论保证.     

土钉与桩锚联合支护结构的计算模式

土钉与桩锚联合支护结构是由土钉支护与桩锚支护共同构成。在基坑边壁土压力及其它各种荷载作用下,土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形。本文从分析土钉支护结构的受力特点、施工特点和破坏类型入手,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构的协同工作机理,以及土钉与桩锚联合支护结构的设计计算内容与方法。     

桩锚与土钉联合支护结构的优化选型

桩锚支护结构中预应力锚杆分为自由段和锚固段，通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性，锚杆预应力直接作用于排桩上，使基坑侧移受到限制；土钉支护结构中土钉全长锚固，通过基坑边壁侧移以部分释放土压力，并使土钉产生拉力，优势滑裂面前后土钉拉力平衡并直接作用于土体，限制土体边壁的继续变形，形成基坑边壁的支护结构。因此桩锚与土钉是两种受力机理不同的支护结构，将土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形，关键是土钉和桩锚支护结构的选型设计，通过受力变形分析合理决策联合支护结构．使二者均能充分发挥其技术优势。本文根据桩锚和土钉支护结构的施工特点、受力变形特点，研究分析了土钉与桩锚联合支护结构协同工作的设计原理，根据工程实际环境条件建议了联合支护结构的优化选型方法。     

多种支护形式并用的深大基坑支护实例

为了使西北地区大深基坑设计更加合理,用合理的方法和技术去解决基坑支护工程中存在的问题。依托西宁市水井巷商务片区一期基坑工程,进行了多种基坑支护形式并用的优化设计研究,将原方案一桩到底优化为上部土钉墙+下部排桩锚杆联合支护体系。上部通过采用坡度尽可能缓的土钉墙,卸除土体荷载,有效地减小了主动土压力;下部采用在桩身最大弯矩处局部加密配筋优化的桩锚支护结构,同时将东西侧与北侧锚杆排数进行合理优化,有效地控制了基坑开挖过程中产生的变形,降低了工程造价。另外,土钉支护结构在该基坑的成功应用再次证明,多级土钉墙在深基坑工程中的应用有待进一步研究。     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.     

仰斜超前微桩复合土钉墙支护机理分析

基坑工程中将微型桩与复合型土钉支护相结合的微桩复合土钉支护技术应用愈发广泛。基于现有的微型桩复合支护技术的作用机理、设计方法、稳定性分析等研究,将微型桩超前支护技术与传统仰斜式土钉墙相结合,构造了仰斜式超前微桩复合土钉墙支护体系。该支护采用仰斜式微桩结合复合土钉支护,同时运用超前加固技术形成仰斜式超前微桩复合土钉支护体系。不同于普通微桩复合土钉支护的地方在于该支护体系具有微桩仰斜、超前支撑以及微桩与复合面板相结合等特性。采用仰斜式微桩复合土钉支护明显有助于减小主动土压力。仰斜超前微桩复合土钉支护体系有效地改善了普通土钉支护结构的不足之处,并对支护技术应用范围的拓展起到了一定的促进作用。     

深大基坑支护设计分析

以邯郸中心医院病房楼基坑为例,对挡墙支护、悬臂桩支护、桩锚支护和土钉墙支护等支护方法进行了设计计算,并根据实际情况给予评价,给出了最优的支护方法.     

土钉与桩锚联合支护结构变形的三维有限元模拟

为研究土钉与桩锚联合支护结构变形的规律,建立三维有限元模型,对其变形机制进行动态分析。通过与工程实例数据对比表明,三维有限元分析成果与实际监测数据较接近,其中上部的土钉支护位移呈楔体状,并且滑裂面随开挖深度加大向后缘发展,土钉逐渐远离滑裂面,对整体稳定影响越来越小;三维有限元为土钉与桩锚联合支护结构提供可靠的位移计算方法,并可预测每个工况变形,为设计及施工提供重要参考依据。     

考虑变形影响的基坑动态支护设计

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算,不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。本文针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

考虑Hoek-Brown准则的挡土墙主动土压力

基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性的影响,结果表明,随着扰动因子、墙背倾角、挡土墙高度和土体容重的增大,主动土压力非线性增大,挡土墙的稳定性降低;随着地质强度指标、岩体常数、外摩擦角和单轴抗压强度的增大,主动土压力非线性减小,挡土墙的稳定性增加.     

工作状态下加筋土挡墙土压力分布规律研究

加筋土挡墙墙背侧向土压力的计算方法都不能很好地解释工作状态下的分布情况,现场测试表明土压力沿墙高呈上下小、中间大的形式分布。微元体法得出的重力式挡墙墙背主动土压力与静止土压力分布形式与加筋土挡墙现场测试结果比较接近,然而2种土压力进行组合后,分布形式吻合得非常好,但大小相差比较大。综合考虑了拉筋垂直层间距与填料的影响,提出了加筋土挡墙墙背土压力计算模型,并对模型中的拉筋层竖向间距对加筋土挡墙墙背土压力的影响系数进行了初步探讨,然后与现场测试结果进行了对比分析,证实了该模型的合理性。     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中，用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析，建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程，得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式，并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布，能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

软土中静压桩施工对紧邻地下连续墙围护结构的影响

基于3×3群桩,采用模型试验模拟静压桩施工,用有机玻璃棒和铝板模拟静压桩和地下连续墙围护结构,研究了软土中静压桩施工对紧邻地下连续墙围护结构的影响。结果表明,静压桩施工过程中,围护结构受静压桩挤土效应的影响逐渐增大。其中,随着围护结构平面尺寸的增大,其水平位移和坑底隆起变形也逐渐增大,而主动区土压力则逐渐减小;围护结构-桩区间距离越小,其水平位移、坑底隆起变形和土压力越大。研究结果对软土地区静压桩施工具有一定的指导意义和实用价值。     

复合土钉支护工程施工过程中的土压力分析

水泥土桩复合土钉支护体系是目前我国基坑工程中常用的基坑支护形式，其特点是水泥土桩改善了基坑边壁的直立临空高度，基本做到土钉的随挖随支和随支随挖，大大加快了施工速度，缩短了施工工期，但其施工过程中需要进行土钉锚固体施工，由此而导致基坑边壁侧移较大、基坑施工影响范围内地面下沉，基坑影响范围内的建筑物发生不均匀沉降变形和局部构件裂缝甚至倒塌破坏。本文探讨了饱和粉土和粉细砂土层为主的地质条件下，水泥土桩复合土钉支护基坑施工过程中常可能出现的环境问题和主要技术原因，分析研究了降水、渗流对土体侧压力的直接影响，对提高此类支护结构的施工安全性及稳定性，降低和避免此类基坑工程的施工环境事故具有一定的理论指导意义。