基于明德林解的土钉内力计算方法

土钉内力计算是土钉墙设计计算的关键指标,通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,假定面层受力为0,提出了钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布的计算模型,推导了钉土剪力和土钉轴力的计算公式。利用Mindlin应变解,得到在虚拟开挖应力和钉土剪力共同作用下潜在滑动面位置土体及土钉端部土体侧向位移,根据钉土剪力分布模型计算得到土钉在潜在滑动面位置的弹性变形。根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点,得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,结合潜在滑动面位置两侧土钉轴力大小、相等方向相反,可以得到钉土剪应力计算公式中未知系数,从而得到土钉轴力和钉土剪力。通过与法国CEBTP大型试验1号墙实测数据的对比分析,初步验证了基于Mindlin解的土钉内力计算方法的合理性和可行性。     

均质土体中土钉受力的极限分析上限法

土钉支护是加固机制上的锚固机制,土钉支护的受力和变形是随施工过程逐步变化的。采用追踪施工过程的增量计算方法,并将稳定性分析与土钉轴力计算相统一,根据稳定性要求来计算土钉受力,是土钉支护中土钉受力计算的合理途径。考虑到土钉支护中土与土钉共同作用以及潜在滑移面处土钉受力的特点,在土钉支护的稳定性分析中可以采用极限分析上限方法。根据上限方法中的相容速度场以及土钉受力与位移的关系,可确定在上限分析中每一开挖工况下土钉轴力增量的比例关系。应用上限方法的能量方程进行每一开挖工况下土钉支护稳定性的计算,即可优化求解出每一开挖工况下的土钉所需提供的能量耗散,而后依据上述确定的增量比例系数,即可求得该开挖工况下的土钉轴力增量,而各开挖工况下土钉轴力增量的积累即为最终土钉轴力。通过工程实例计算表明,上述方法是准确和有效的。     

基坑支护中土钉内力计算方法对比分析

大量足尺模型试验和实地监测结果表明,土钉支护中土钉内力具有开挖效应,土钉最大拉力出现在基坑中部,上部和下部内力均较小.规范《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）及《基坑土钉技术规程》 （CECS 96∶97）的设计计算理论均不能准确反映土钉墙现场原型观测中实际土钉力,以上问题给合理确定土钉长度带来困难,使计算土钉力及确定长度更多依靠经验,造成土钉力设计偏于不安全或偏于保守.通过分析现行规程计算土钉力与实测土钉力的不一致性,指出现行规程计算方法存在的缺陷,进而分析研究土方开挖对土钉力的影响,讨论了基于增量法的土钉内力简化计算方法.     

土钉抗拔承载力计算方法

土钉抗拔承载力是影响土钉设计的关键指标,规范给出的计算方法具有较大的随意性。土钉的极限抗拔承载力受到钉土界面强度、土钉周围土体强度、上部土压力以及土钉杆体材料等因素的影响,本文根据不同情况把土钉拉拔的破坏方式分为4种:(1)沿钉土界面上发生的圆柱形剪切破坏;(2)沿土钉周围土体内部发生土体形剪切破坏;(3)破坏面部分位于钉土界面部分位于土钉周围土体的复合剪切破坏;(4)由于土钉杆体材料屈服发生的破坏。基于摩尔库伦准则,假定土体中侧向压力沿土钉杆体方向线性变化,本文推导了发生土体剪切破坏、复合剪切破坏时的土钉抗拔极限承载力计算公式,通过计算实例表明在大多数粘性土中土钉极限抗拔的破坏方式为土体剪切破坏。     

注浆体对土钉受力特性的影响研究

基于土钉抗拔力学模型的解析解,结合现场土钉抗拉试验工程实测数据,分析了水泥注浆体弹性模量Eg及钉土剪切变形系数K的变化对土钉受拉力学特性的影响。结果表明,随着Eg的增大,最大荷载下钉头位移逐渐减小,浅部钉土间相对位移和剪力有所减小,而深部则有所增大。Eg越大,钉土间相对位移和剪力沿钉身的变化越小,各部分侧阻分布趋于均匀。随着K的增大,最大荷载下土钉沿钉长各处的相对位移均减小,且减小比率逐渐降低,注浆对土钉的影响逐渐趋弱。相同变化率下K对土钉荷载-位移曲线的影响要大于Eg,而对钉土间剪力的影响则不及Eg的影响大。     

土钉墙模型试验分析

通过土钉墙模型试验,研究土钉的分布对上钉墙成形整体的作用,超载对土钉墙的影响。     

土钉支护现场测试及三维数值模拟分析

在进行土钉轴力和边坡位移测试的基础上 ,进行了土钉支护的三维数值模拟研究 ,对边坡位移、土钉轴力、塑性区分布等分别作了较为深入的探讨 ,认识到土钉与土体相互作用形成了一个完整的支护体系 ;基坑失稳破坏并非传统意义上的土体和土钉的破坏 ,而是土钉支护体系的整体性破坏 ;土钉支护体系的形成正是通过土钉的分担作用、应力传递与扩散作用来实现的 ,这是土钉支护作用的实质.     

土钉支护结构的极限分析方法

土钉支护结构一般均按极限状态进行设计,其中稳定性验算为设计之重点。根据土钉支护结构的特点,从分析土钉支护结构的破坏模式入手,利用土坡的极限破坏理论和结构体的塑性极限分析方法,研究了土钉支护结构旋转滑动破坏的可能性,并依此来分析土钉支护结构的稳定性。研究表明,对位于软弱地基中的土钉支护结构,土钉结构本身的极限破坏的可能性很大,在工程设计中宜采用钢管击入土钉,以增强其抗弯能力。     

基坑土钉合理设计长度优化确定方法探讨

本文针对目前基坑土钉支护设计中土钉设计长度确定方法的不合理性与局限性,从深入研究基坑土钉支护中土钉的受力机理入手,首先建立出基坑土钉设计长度确定的计算模型;其次,在此研究基础上,引入基坑土钉支护稳定性分析的极限平衡方法,通过探讨基坑土钉合理设计长度确定、优化与实施过程,提出了基坑土钉合理设计长度确定的新方法。工程实例分析表明了本文方法的安全性与经济性,具有一定的理论与工程实用价值,完善了基坑土钉支护设计方法和理论。     

复合土钉支护结构中土钉设置的合理型式

采用非线性有限元方法,并借助正交试验原理,以支护最大水平位移为衡量目标,对复合土钉墙设计中的关键技术———土钉设置型式,包括倾角、间距、长度分布规律进行了合理性方面的研究。研究表明:将最长的土钉放于基坑中下部、保持较小的土钉间距和增大基坑中下部土钉倾角是复合土钉支护中土钉设置的最佳型式;在影响基坑变形敏感性程度上,土钉长度分布规律、间距、倾角依次降低。     

预应力锚索复合土钉支护的现场测试研究

结合北京熊猫环岛地铁车站深基坑支护工程,通过对预应力锚索与土钉联合使用条件下土钉轴力随时间变化、土钉轴力沿长度的分布、土钉轴力最大值的分布、锚索预应力的变化等现场测试及分析,从力学机制上研究了预应力锚索复合土钉的工作机理,研究表明:(1)土钉受力具有时间效应及开挖效应;(2)土钉轴力形成和空间分布与基坑潜在滑动趋势有关;(3)预应力锚索对作用范围内土钉轴力空间分布有一定影响;(4)预应力锚索可减小坡体位移,使得各土钉轴力相对减小,改善坡体应力状态;(5)工作状态下,土钉和预应力锚索的受力状态变化相互影响较小,各自发挥作用。     

复合土钉墙工作性状的有限元模拟与分析

针对软土地区复合土钉墙（CSNW）的应用特点及施工方法,采用非线性有限元方法建立简单土钉墙及复合土钉墙受力变形的计算模型。对两种计算模型的土钉轴力分布、超前桩的受力以及土体的位移模式等进行研究,以明确复合土钉支护在加入搅拌桩以后其与简单土钉支护工作性状的差异,为复合土钉支护设计计算方法的改进提供依据。     

浅谈复合土钉墙在深基坑支护中的应用

复合土钉墙可分为3种常见组合支护应用形式,分别为土钉墙+止水帷幕形式、土钉墙+微型桩形式、土钉墙+预应力锚杆形式。本文着重阐述了土钉墙+预应力锚杆的复合支护方式,详细介绍了该复合土钉墙支护方式的施工工艺、流程,并结合望京体育馆项目基坑支护工程实例,为土钉墙+预应力锚杆复合支护方式,在复杂支护条件下成功应用提供了参考。     

基坑水平位移与土钉拉力的现场测试分析

通过某基坑工程土钉支护的水平位移和土钉拉力等现场测试 ,分析土钉在施工过程中的一些变化规律及受力特性 ,对土钉的设计和施工提出一些有益建议     

土钉抗拔承载力的原位试验研究

根据土钉现场抗拔试验数据,分析了钉材、浆液龄期等因素对土钉抗拔承载力的影响,建议了合理的下层土钉开挖时间。最后通过试验土钉抗拔力反算土体与锚固体的极限粘结强度,并与规范推荐值进行了比较。     

复合土钉在深基坑支护中的应用

土钉支护对基坑变形的调节和控制能力较差,不适于对变形控制要求较严格的深基坑工程.采用微型桩＋预应力锚索配合土钉支护的新型复合土钉支护方案,经有限元计算对复合土钉和一般土钉的两种方案变形曲线进行对比、分析.结果表明,对基坑变形要求严格时,该复合土钉支护方案能有效地控制基坑变形.     

水泥土桩复合土钉水平位移简化计算

在他人研究的基础上,将支护体系受力计算的增量方法应用到水泥土桩复合土钉支护体系中。根据土体开挖卸载效应和土钉拉力的形成机制提出了土钉力增量比例系数的确定方法,实现了水泥土桩复合土钉支护体系中土钉力的增量计算方法,从而有效地反映了施工过程对土钉受力的影响,使得土钉的受力计算更符合实际。通过简化,根据支护体系中水泥土桩和土钉之间的变形协调关系、土钉的受力变形相关关系以及水泥土桩的受力变形相关关系,提出了水泥土桩复合土钉支护体系基于增量方法的水平位移计算模式。最后,结合工程实例,将该方法的计算结果与实测结果进行了对比,结果显示该方法是可行和有效的。     

土钉与土体相互作用的仿真试验分析

运用快速拉格朗日元(FLAC3D)数值法,考虑土钉的加固作用及土钉与土体的相互作用,模拟土钉支护施工过程.选择能够反映开挖特点的土的本构关系、开挖支护模拟过程及双弹簧土钉单元,建立数值分析模型.分析了基底、基坑壁土体的变形响应及土钉在开挖、使用阶段的力学响应.结果表明:①开挖引起基坑壁变形,并导致拉伸与剪切破坏;对于拉伸破坏,应使土钉长度超过滑移面;对于剪切破坏,可增大土钉在剪出口位置的密度;②开挖完毕后,各层土钉轴力沿长度方向的分布不均匀,土钉轴力最大值位置可表征潜在滑动面的位置.FLAC3D能够对基坑分步开挖及支护进行模拟,建立的数值模型能够反映土钉支护基坑的真实情况,为基坑土钉支护技术的设计与施工提供指导.     

新型土钉墙技术在基坑支护工程中的应用

新型土钉墙是在传统土钉墙的基础上和工程实践中发展起来的，其具体表现形式为止水型土钉墙，加强型土钉墙及打入钢管注浆型土钉墙。实践证明，这种新型的土钉墙可满足不同实际工程的需要，显示出了它强大的生命力。     

基于FLAC3D的土钉内力分析

结合某基坑土钉支护实例,采用FLAC3D对土钉在开挖过程中的受力性能进行了模拟和分析。根据土钉支护结构的开挖、支护情况,研究了土钉的内力分布规律,得到了基坑在开挖过程中土钉的轴力、剪力变化规律。利用试验数据对模拟结果进行了验证,模拟结果与试测值基本吻合,研究成果近一步解释了钉土的相互作用机理。