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        抗滑樁與重力式擋土墻聯(lián)合支檔結(jié)構(gòu)受力特性分析

        2015-04-29 00:00:00王恒強(qiáng)
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年22期

        摘 要:由于效果好、成本低、等優(yōu)點,抗滑樁和重力式擋土墻在工程應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。采用抗滑樁和重力式擋土墻對擋土墻的邊坡進(jìn)行控制,其力學(xué)特性與現(xiàn)有抗滑樁或重力式擋土墻是不同的。這種支擋結(jié)構(gòu)和抗滑樁土的側(cè)向力和墻的重力式擋土墻的受力特點是息息相關(guān)的。土的側(cè)向力分布取決于抗滑樁的作用點。

        關(guān)鍵詞:抗滑樁;重力式擋土墻;支擋結(jié)構(gòu);受力特性

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.082

        隨著時代的發(fā)展,對巖土的研究工作也在不斷深入。本文綜合理論分析和數(shù)值模擬方法,從抗滑樁土拱效應(yīng)和擋土墻土壓力計算兩個方面,分析了抗滑樁和重力式擋土墻結(jié)構(gòu)的受力特點。

        1 抗滑樁的運用

        抗滑樁是一種結(jié)構(gòu),常見于邊坡的支護(hù)工程中。它具有施工速度快和安全性高的特點。它的主要工程應(yīng)用是對滑坡的改進(jìn)。同時,在防滑樁的設(shè)計中,樁間距是一個非常重要的指標(biāo),在過去一般是基于經(jīng)驗,來確定樁間距,但是,由于誤差的存在,使該值變得過小,造成投資浪費,過大而導(dǎo)致的抗滑樁失敗。從土拱中形成的工程效果來看,在現(xiàn)有的條件下,根據(jù)分析形狀和影響因素,以及基于抗滑動樁間隔的計算方法的土壤拱效果,研究了抗滑樁的作用效果。最后,用Matlab數(shù)學(xué)軟件,結(jié)合上面的方法,來解決存在實際工程中的受力問題。

        2 邊坡分類

        邊坡形成于不同的地質(zhì)環(huán)境,處于不同的工程部位,并具有不同的形式和 特征。根據(jù)研究目的和研究對象的不同,邊坡分類的方式和方法各不相同(按成因分為自然邊坡(斜坡)、人工邊坡;按土的性質(zhì)分為巖質(zhì)邊坡(巖坡),土質(zhì)邊坡(土坡))。

        3 邊坡穩(wěn)定性分析

        邊坡穩(wěn)定性分析研究不多。眾所周知,試驗是研究邊坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ),也是計算方法的基礎(chǔ)。對邊坡破壞機(jī)理進(jìn)行試驗研究的結(jié)果是很難掌握的方法的正確性。只有加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性分析,才能促進(jìn)邊坡分析的發(fā)展。改進(jìn)確定性分析方法,特別是復(fù)合方法。目前,確定性分析方法是絕對的。狀態(tài),只有持續(xù)改進(jìn),才能適合不同條件的邊坡。復(fù)合方法是一種確定性分析方法。在發(fā)展方向上,它可以結(jié)合不同的方法的優(yōu)點,所以復(fù)合方法值得被深究。

        4 抗滑樁與重力式擋土墻聯(lián)合支檔結(jié)構(gòu)受力特性分析

        (1)利用現(xiàn)有的抗滑樁-土拱理論,確定土拱的拱軸線方程。對抗滑樁臨界狀態(tài)的計算方法進(jìn)行了改進(jìn),得到了不同臨界狀態(tài)下土拱的前緣高度?;谕凉袄碚摚_定了水平截面的滑動體形狀,并假定在后滑動面上的滑動體為對數(shù)螺旋,從而確定了抗滑樁的滑動體的三維形狀,得到滑動表面的三維曲面方程。

        (2)考慮土體壓力空間分布的影響,采用薄層單元法,考慮邊坡滑動體三維土壓力計算公式。在此基礎(chǔ)上,提出了一種計算滑動裂紋的土壓力的簡化方法。

        (3)利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件建立平面分析模型,分析機(jī)理以及抗滑樁的土拱的發(fā)展規(guī)律及其危害情況。討論了各種參數(shù)對土壤、土壤和土壤的影響。

        (4)建立了一個三維數(shù)值模型,采用2種操作條件來模擬實際的降雨和非降雨。分析抗滑樁的水平分布和垂直分布,分析了擋土墻和擋土墻的側(cè)向力。

        (5)結(jié)合工程實例,探討了抗滑樁、重力式擋土墻的破壞模式及重力式擋土墻的破壞模式。利用現(xiàn)有的理論方法得到了土體參數(shù)的正常和土體參數(shù)的計算結(jié)果,定量分析支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)力。

        5 邊坡穩(wěn)定性研究的發(fā)展方向

        人類對邊坡施工的研究可以追溯到古代。古埃及法老的墳?zāi)?,以我國工程項目相關(guān)的發(fā)展為“王”打擊的洪水,都與邊坡穩(wěn)定性研究。但是,沒有現(xiàn)代數(shù)學(xué)模型的理論基礎(chǔ),古代只是用一些簡單和實用的方法,但是,古代的一些作品現(xiàn)在仍適用。因為今天的理論研究也從以往的實踐中不斷總結(jié)出來的。最早的邊坡研究理論是由瑞典人佩德森。在1916年,他假設(shè)邊坡穩(wěn)定問題是平面應(yīng)變問題,并對其進(jìn)行了土的分類和垂直切片。計算不考慮在土壤中的作用。它定義了安全系數(shù)為滑動面。部分抗滑力矩與滑動力矩之比。這種方法簡單,具有悠久的發(fā)展歷史。雖然結(jié)果不是很準(zhǔn)確,但它可以滿足實際的穩(wěn)定性。

        極限平衡理論是最經(jīng)典的確定性分析方法。具體的方法是在一個邊坡巖體的動態(tài)范圍內(nèi),將大塊的研究對象分為一小塊一小塊的巖體和塊體的平面。建立了邊坡的平衡方程,并在此基礎(chǔ)上建立了邊坡的分析。這種方法的優(yōu)點是簡單的模型,簡單的計算公式,并能解決各種復(fù)雜形狀的形狀,可以考慮各種各樣的形狀,可以很好的解決各種各樣的負(fù)荷形態(tài)特征的問題。所以得到廣泛的引用。

        隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,對邊坡穩(wěn)定性的研究也在不斷的進(jìn)行著。例如限元法,在一個非常成熟的數(shù)值方法,它可以應(yīng)用于幾乎所有的計算域,其最大的優(yōu)點是,它可以對被分為任何幾何形狀的分析,不僅可以進(jìn)行線性分析,也可以進(jìn)行非線性分析。目前,有限元是邊坡穩(wěn)定性分析的數(shù)值方法。

        隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,越來越多的輕型支擋結(jié)構(gòu)變得越來越熱門,例如錨桿擋土墻,它適用于邊坡高度較大,石料缺乏,挖機(jī)困難的地區(qū),且具備錨固條件的地區(qū);土釘墻適用于黃土與濕陷性黃土的地區(qū);短卸荷板式擋土墻較為新穎,它內(nèi)部有一排泄水孔,且自身重力較小,荷板的長度也可以自己調(diào)整。它應(yīng)用于上下墻高度比例4:6且地基條件相對較好的地方。

        6 結(jié)束語

        隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地下空間的發(fā)展,大型基坑的挖掘越來越多。由于挖掘的地區(qū)和不同環(huán)境,開挖的復(fù)雜性是不同的,如何選擇合理,安全,經(jīng)濟(jì)的開挖方案設(shè)計成為共同關(guān)注的問題。只有分析挖掘力和的主要因素變形的結(jié)構(gòu),才能設(shè)計出合理有效的挖掘系統(tǒng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李建鋼.長短樁組合重力式擋土墻在淤泥質(zhì)大面積淺基坑中的應(yīng)用[J].天津建設(shè)科技,2011(04):32-33.

        [2]張興波.淺論煤礦工業(yè)場地重力式擋土墻的設(shè)計[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011(26):65-66.

        [3]支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算手冊[K].

        作者簡介:王恒強(qiáng),男,湖北黃石人,本科,結(jié)構(gòu)工程師,主要從事:結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

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