滑坡面下双排抗滑结构的计算方法研究

将道路桥梁水平受力多排桩计算的结构力学方法引入到双排抗滑结构的计算中。与其不同的是,滑动面以上存在滑坡体,而桥梁的最大冲刷线以上没有考虑这种土体的存在对滑动面以下m法的影响。提出了滑动面以下考虑滑坡体存在的两种新的m法,还对滑动面以上排桩间土体作用在前后排桩的土压力进行了试验和理论分析,给出了计算公式。同时,用有限杆单元法,对双排桩的连梁刚度和用文中提出的方法以桩梁连接方式进行了试验和理论分析得出如下结论：在满足不相互影响排桩间距的情况下,桩顶连梁与桩的刚度比不小于0.48是合适的,此时再增加连梁刚度无意义;桩梁连接为铰结时双排桩受力变形性质最差,刚结时受力变形性质最好;不论是单排桩还是双排桩,桩前（单排桩）和前排桩桩前（双排桩）土体需要开挖时应慎重,因为这种开挖对支护结构影响很大,造价增加很多;双排桩省钱,而且抵抗变形的能力强,值得在工程中研究和广泛应用     

考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析

双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一。双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构。在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用。本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法。最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴。     

双排桩支护结构设计计算方法探讨

在对目前较常用的两种双排桩计算模型及其受力机理分析与探讨的基础上，提出了以后排桩桩后土体作为研究对象的新的计算方法，认为双排桩桩间土体对支护桩作用较小，土压力以后排桩桩后土压力为主，双排桩可视为受水平力的刚架，后排桩的存在改变了土体剪切破裂面，最后对土体剪切破裂角的计算进行了推导。     

双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析

双排桩支护组合体系作为一种新型悬臂类支护结构,其整体刚度的提升有利于保持基坑边侧的安全稳定。本文依托于张家口万全区某双排桩基坑支护工程案例,以现有双排桩冠梁刚度系数计算方法为基础,引入冠梁与连梁作用效应系数优化改进考虑连梁和冠梁作用的基坑矩形双排桩支护结构横向支撑刚度的计算方法,并对双梁组合支护体系下不同土性对双排桩前后排桩桩身最大横向位移的影响进行探讨。结果显示:（1）在双排桩结构计算中需考虑冠梁与连梁对双排支护桩的共同横向约束作用,并将冠梁与连梁的刚性连接作为一个整体以提高矩形双排桩双梁横向支撑刚度系数。（2）双梁组合支护体系组合刚度对桩顶位移有较大影响,组合刚度为40～50 MN/m下的位移与观测值较为贴近;冠梁计算长度与引入的冠梁与连梁作用效应系数对双梁组合支护体系组合刚度影响较大,计算长度对组合刚度呈负相关,效应系数对组合刚度呈正相关。（3）双梁组合支护体系下双排桩横向支撑刚度受前后排桩竖向与横向位移差影响,前后排桩桩身最大横向位移受土层内摩擦角、黏聚力和土体水平抗力比例系数影响;改变抗拉强度不会影响双排桩桩体位移。在基坑埋深以下及桩底范围内桩身存在位移拐点,拐点处各不同内摩擦角、不同黏聚力条件下位移相等。     

门架式双排抗滑桩设计计算新模式

门架式双排抗滑桩是一种新型的支挡结构。这种结构具有较大的刚度,可以有效地限制支挡结构的变形,具有桩顶位移小,抵抗力大的特点。但其受力机理复杂,前、后排桩间土对结构的作用很难确定。针对这一问题,提出了一个新的计算模式：将前、后排桩及中间连系梁和桩间土视为一个整体;前排桩和后排桩受到的地基土的抗力简化为弹性支承,提出了桩间土对前排桩的作用模式和作用力计算分析模型,认为前排桩不仅受到桩间土的主动土压力作用,而且受到由于桩间土的挤压作用而产生的附加土压力的作用; 其主动土压力 与单排桩所受到的主动土压力 之比是桩间距与桩宽(桩径)之比的二次抛物线函数;而附加土压力 可由半平面体在边界上受法向分布力的解析解[1]求得;而桩间土对后排桩的作用按照弹性支承考虑。最后,采用有限元理论和Winkler弹性地基梁方法建立了求解门架式双排抗滑桩内力的力学模型,并应用于某供水工程的边坡加固中。计算结果表明：该种计算分析模式是合理可行的,具有一定的推广应用价值。     

双排抗滑桩滑坡推力分配影响因素分析

以作用形式较为简单的双排悬臂抗滑桩(未带连梁)为模型并基于结构力学位移法得出的双排桩滑坡推力传递分配计算公式为基础,结合推力较大的红石包滑坡作为工程实例,分别分析了双排桩静排距,前后排桩的截面尺寸和桩间土弹性模量对推力传递分配的影响,得出了以下结论:(1)当增大后排桩的刚度或减小前排桩的刚度时,桩土相互挤压作用越小, A2/A1随之减小,反之A2/A1增大。(2)增大排距b时,A1减小,A2在b=3~10m时逐渐减小,但是变化幅度不大; 在b=10~21m时,不断增大。(3)当增大桩间土弹性模量时,A2增大。(4)随着前排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐增大; 随着后排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐减小。     

深厚填土高边坡三排桩刚架支挡结构受力分析

针对深厚填土高边坡中单排悬臂桩、桩锚支护、双排桩、h型桩等支护结构存在的不足,分析探讨了三排桩刚架支挡结构。研究表明,三排桩刚架支挡结构用于支护深厚填土高边坡,可以同时起到“收坡”、“固脚”作用,既能节约用地,又可以有效发挥支挡作用。通过工程实例,分别采用位移法、MIDAS GTX NX有限元软件进行计算分析,对比结果表明,采用位移法简化方法可近似计算三排桩刚架支挡结构的弯矩。三排桩钢架支挡结构设计时应加强前排桩和连梁的截面刚度,保证节点位置刚性连接,刚架结构分级高度应大致均匀布置,且应尽量减少后排桩悬臂段高度。     

深基坑支护双排桩计算模型的改进

当锚索超出规划红线被越来越严格限制后,双排桩支护的应用已越来越多。实践中发现现有规范方法的双排桩计算模型简单方便,但对于软土地层时存在计算位移不够合理的情况。同时,桩间土简化为压缩弹簧未能充分考虑桩和土柱之间的作用,会使计算位移偏大。为改进这些不足,建议了一个新的土压力模式,即基坑面以下的附加压力看作弹性应力,对两排桩与桩间土的作用增加一个等效土柱刚度,对基坑面以下的桩间土弹簧刚度取压缩刚度和m法刚度的大值,使计算的位移更合理,并与有限元和工程实测结果进行了比较,初步检验其合理性。     

安全防护下沿海地区淤泥质软土深基坑开挖施工方法

淤泥质软土的特点强度低、含水量大等,给地基的开挖带来很大的困难,往往被称为开挖禁区。本文结合沿海地区淤泥质软土深基坑开挖工程,通过有限元软件Plaxis 3D对整个深基坑的施工过程进行模拟。以基坑变形为指标,研究了支护结构的影响。结果表明当双排桩前桩长度为7.5 m时,双排桩前后排桩变形一样。双排桩整体变形随着前排桩桩身长度的增长先减小后增大。前排桩桩长控制在15 m内,增大桩长可以很好的控制基坑变形。双排桩整体变形随着后排桩桩身长度的先迅速减小随后缓慢较小。前排桩桩身变形始终大于后排桩桩身变形,这是因为后排桩起到了足够的拉锚作用。深基坑变形随着双排桩排距增大首先快速减小随后缓慢减小。当双排桩排距超过6 d时,这种控制变形的效果愈来愈小。综上所示,本工程最合适的排距为4～6 d。     

考虑桩土效应的双排桩模型及参数研究

双排桩作为一种新型的深基坑支护结构,目前尚无简单而有效的设计方法。首先,借助Winkler地基梁基本思想,在忽略桩土竖向摩擦效应及空间效应的前提下,对双排桩支护结构力学机制进行分析,建立了考虑桩土效应的双排桩平面杆系有限元模型。接着围绕双排桩平面杆系有限元模型的关键参数土压力分布及弹性抗力系数展开了研究,针对连梁拉力将使传统的坑后土体滑移面临界距离增加特征,利用滑动比例系数法获得了土压力分配规律;针对弹性抗力系数正分析取值不确定性,提出了采用位移反分析优化方法获得弹性抗力参数的取值。最后,根据杆系有限元及反分析中位移最优准则函数的求解步骤,分别编制了doublerowpile及doublerowpileparameter计算程序,并进行了相应的工程计算,工程计算结果表明,计算位移与监测位移趋势一致,计算内力符合规范要求,且能较准确获得弹性抗力系数取值。     

预应力双排支护桩的计算理论研究及工程应用

在总结以往研究成果的基础上,对比分析现有的两种计算模型,提出新的计算模式,将双排桩及桩间土体视为空间等代桁架,并将前后排桩的底端视为弹性约束,同时采用对后排桩施加竖向预应力的方法,来平衡桩侧土压力和改善前后排桩的受力性能。利用有限元程序,通过对3种计算模型的对比分析,并与实测数据的对比,对所提出的计算模型和方法进行了必要的验证。结合工程实例,对影响预应力双排支护桩的关键因素进行了分析,计算分析和工程实例都表明：利用空间等代桁架模型和对后排桩施加竖向预应力的方法可以取得满意的结果。     

嵌岩桩抗滑特性的物理模型试验研究

进行嵌岩桩与滑坡体相互作用的框架式滑坡物理模型试验,根据微型土压力盒和电阻应变计的监测数据,分别研究滑坡推力作用下模型桩的受力特征、桩身弯矩分布规律及模型变形破坏模式。试验结果表明,嵌岩桩加固后的滑坡,桩后推力随深度的增加呈抛物线型分布形式,合力作用点约在滑动面以上模型桩自由段的1/2处;嵌岩模型桩有明显的抗滑特性,承担了大部分桩后推力,传递至桩前土压力值较小且稳定;模型桩的桩身弯矩分布形式不同于普通抗滑桩弯矩分布形式,自由段埋深0~15 cm范围内为主要弯矩承受区域,最大弯矩截面位于滑面上模型桩自由段1/3处,滑动面处桩身弯矩绝对值较小;滑坡模型在沿滑面推力加载作用下发生桩后滑体越桩滑动破坏。该试验成果为嵌岩桩的抗滑特性研究提供了科学依据,可为该类型抗滑桩设计提供一定的指导性建议。     

Earth pressure evolution of the double-row long-short stabilizing pile system

Double-row stabilizing piles provide larger stabilizing force and lateral stiffness than the single ones. However, the loading shared by the front and rear pile is not the same with each other because of the shadow effects. A double-row long-short stabilizing pile system is verified in this paper. Physical model tests are used to investigate the influence of short rear pile on the earth pressures evolution in the stabilized soil. Numerical models are established and calibrated with the applied displacement–force curve and monitored earth pressure in the physical model test. The influence of the short rear stabilizing pile on the soil–pile interaction is further investigated based on the numerical model. The soil–pile relative displacement, total stabilizing force and bearing proportion of front and rear stabilizing pile are used to evaluate the soil–pile interaction. It is concluded that the total stabilizing force and bearing proportion of front and rear stabilizing pile are not significantly influence by the short rear stabilizing pile when the double-row piles are arranged in a line. When the double-row piles are arranged in a zigzag form, the total resistance provided by the double-row stabilizing piles decreases as the short rear piles are being used.     

考虑土拱效应的悬臂式抗滑桩最大桩间距确定

合理桩间距的确定是抗滑桩设计的重要内容之一。认为抗滑桩的抗滑能力主要来自桩身迎荷面的阻滑能力和桩侧的阻滑能力这两个方面。在假定抗滑桩这两方面的阻滑能力均充分发挥的基础上,从桩侧摩阻力与桩后土拱极限剪切作用厚度范围内的摩阻力与拱后滑坡推力之间的静力平衡条件出发,基于Mohr-Coulomb强度准则,简化摩阻力的分布形式,建立悬臂式抗滑桩桩间距的计算公式。在此基础上,进一步研究了滑坡体的黏聚力、滑坡推力及抗滑桩的截面尺寸等因素对桩间距的影响。参数分析结果表明：桩侧阻滑能力在整个抗滑桩的抗滑能力中占有重要比例,且主要受桩侧面宽度控制;滑坡土体的黏聚力、内摩擦角,桩截面宽度等因素对抗滑桩最大桩间距具有较大程度影响。     

滑坡治理中抗滑桩桩位分析

采用有限元强度折减法对单排桩、桩间距为4 m的抗滑桩在不同设桩位置加固滑坡进行数值模拟,研究发现不同的桩位影响滑坡的稳定安全系数、滑动面的位置和形状。桩位不同决定了是桩后土体还是桩前土体滑落。桩位选择的一个重要原则是加固后滑坡体的稳定安全系数必须大于设计要求的安全系数,否则就会出现桩端越顶破坏或桩前土体滑落。斜坡在同一稳定安全系数下,桩位不同时抗滑桩所受的滑坡推力、桩的内力（剪力、弯矩）和桩的挠度不同。抗滑桩位于斜坡中部时,桩身长度较长,推力和内力大,是不合理的桩位;但桩身挠度大,提供的桩前抗力也大。按常规方法与按有限元法计算桩前无土体的悬臂桩桩上推力是相近的。把桩视作埋入滑坡体中的梁单元,按有限元法算出的推力比较小,因为它已经充分考虑了桩前土体的抗力。