粘土/砂土场地板桩墙塑性铰性能优化分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoeshuwen88
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对于锚定式板桩墙,工程上亟需一种能够合理确定设计参数和塑性铰位置的双锚板桩墙设计方法,以打破传统设计方法仅适用于单锚板桩墙的局限性。已有学者对静荷载和动荷载作用下的悬臂式、支撑式、锚定式板桩墙的性能进行了研究并给出了双锚板桩墙的设计方法。本文通过对现有单锚板桩墙的设计方法进行改进优化,提出了一种基于自由端法的双锚板桩墙设计方法。首先,本文验证了已有单锚板桩墙设计方法(Das和Rowe)的正确性,并研究了土体参数对单锚板桩墙弯矩的影响。结果表明,现有方法有较大的局限性,对于低粘聚力黏土场地,会因方程无解而无法给出合理的计算结果。其次,本文研究了单锚支护体系桩体特性指标的确定方法,并据此给出了支护体系桩体特性指标与开挖深度之间的变化规律。结果发现对于某些特殊工况下的单锚板桩墙支护体系失效问题,桩端埋置深度的增加并不能有效改善支护体系性能,桩自身的强度是影响安全性的唯一因素。此外,计算结果表明传统自由端法仅适用于不高于9m的挡墙。然而,低挡墙和高挡墙的设计参数是相同的。第一个锚点上的力可以由可靠的土压力分布图中获得,将第二个锚点上的力(可由已有研究和土压力图中获得)加倍,可以获得合理的结构形式,其开挖深度可达18m,且对桩身强度没有过高要求。最后,本文通过三维有限元数值模拟,研究了场地附加荷载、锚杆位置、土层参数等因素对支护体系桩体弯矩分布、塑性铰发育位置的影响规律。研究结果表明,Rowe提出的弯矩分布曲线仅适用于高粘聚力黏土。此外,桩体在锚固点和墙体顶端位置存在应力集中现象,且在0.8H位置处产生塑性铰的可能性较大。对于锚拉墙,塑性铰发育位置在0.8H和0.9(H+D)处,场地荷载不会对其产生明显影响。塑性铰发育位置为桩体薄弱区,容易发生破坏。
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