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传统意义上的地下连续墙是作为施工时承受水平荷载的挡土墙或者防渗墙。井筒式地下连续墙基础是利用构造接头把地下连续墙的各墙段连接成一个外形为矩形、多边形或圆形且其内部可分为一个或多个空格的整体结构,不用挖除内部土芯,直接在墙段顶部设置封口顶板,和顶板共同构造成井筒状的基础形式,它可以承受和传递上部的水平及竖向荷载。为了深入探讨井筒式地下连续墙基础的水平承载特性,本课题以国家自然科学基金资助项目(50908048)为依托,设计了三组有着不同土芯及不同截面尺寸的井筒式地下连续墙(单片墙、单室墙、双室墙、四室墙)室内模型试验,基于墙身内力及位移测试结果研究了井筒式地下连续墙基础在水平荷载作用下的承载机理分析了水平荷载-位移特性、墙身位移、墙身弯矩、剪力、转角、土抗力、墙身摩阻力随深度的分布规律,主要结论如下:
(1)水平荷载下单片墙与弹性长桩承载特性类似,单片墙的受力及水平变形绝大部分发生在墙身上半部,故墙身弯矩、剪力、转角及墙侧地基横向土抗力也主要发生在墙身上半部分。
(2)闭合墙基础呈整体倾斜破坏特性。墙身弯矩随墙深呈非线性变化,由于墙侧土抗力的作用,最大弯矩值分布于墙身的中部,且随墙顶荷载的增加,墙身最大弯矩值位置点沿墙深逐渐下移。随着墙深增加,墙顶荷载越难传递至墙端,故墙端出墙身弯矩迅速减小接近为零。
(3)在加载处墙身剪力最大,零值点以上,剪力随墙深线性衰减,零值点以下,墙身剪力随深度呈“大肚形”变化。截面尺寸不同时,墙身剪力零值点位置不同,截面尺寸越大,零值点位置越低。
(4)闭合墙内外侧七抗力变化规律与单片墙土抗力变化相似,都随着水平变位增长幅度下降,甚至不再增长。前墙外侧土抗力与之不同,土抗力随着水平荷载呈线性增长,对土抗力的贡献最大。双室墙和四室墙的中隔墙土抗力较小,土抗力较难发挥,对基础承载力的贡献较小。
(5)水平受荷下墙身侧摩阻力的产生源于墙土之间的相对位移,墙土相对位移发挥比较充分的地方,其外侧摩阻力也发挥的比较充分。
(6)不同墙身截面尺寸和墙深的闭合墒基础,水平荷载下对应的各墙身弯矩、剪力、转角、土抗力、摩阻力分布规律相似,并且随着墙身截面尺寸和墙深的增大,墙体的承载力也随之提高。闭合墙埋深较浅时,刚体性状表现的比较明显,墙身自身的弯曲能力较小。墙身埋深增加,闭合墙逐渐表现出弹性性状,墙身自身的弯曲能力增强。