小直径钢管排桩加固边坡理论分析和试验验证

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页!mI]皇曼皇曼曼舅曼曼曼量量曼曼曼曼曼曼量!曼曼曼曼曼皇曼量曼曼曼曼皇曼曼皇曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼量量曼曼曼皇曼皇曼曼曼曼曼!曼摘要小直径钢管排桩这一新型环保边坡支挡结构具有加固见效快、横向承载力较强、施工快捷安全、经济效益好等优点。由于缺乏其支挡抗滑机理、桩土作用、计算方法等方面研究，严重制约了作为永久支挡结构的应用。本文利用理论分析、试验验证和数值分析等手段，主要研究了小直径钢管排桩的抗滑机理、实用设计计算方法和承载力影响因素，得出了以下研究成果：1．小直径钢管排桩加固边(滑)坡的抗滑作

2、用机理表现为：一是钢管桩骨架体系具有优良的抗剪、抗拉、抗压性能可抵御较大推力，并约束桩间岩土体，使其体处于三向应力状态，土体强度得到了较大提高；二是刚度较大的钢筋混凝土系梁具有较好协调、传递内力作用，“强梁弱桩”的组合结构与桩前土体共同发挥较强支挡能力；三是高压注浆对钢管桩桩体、桩周土体固化增强。2．根据小直径钢管排桩的受力特点，给出了考虑桩土相互作用空间效应的平面刚架分析模型，基于Winkler弹性地基梁理论，推导了桩身内力变形计算公式；由桩间“抗剪切土体"的溜出检算，得出了钢管桩合理桩间距的计算公式；给出了小直径钢管排桩按

3、抗拔和受弯曲条件确定锚固深度的计算方法；在此基础上，提出了小直径钢管排桩十五步设计法。3．桩间距与桩径之比LM在5～15变化时，排桩的抗滑能力不断下降，LM=15时桩间土己发生溜出破坏。经过不同桩间距排桩内力变形的对比分析，并结合大量实际工程经验：对于非软塑．流塑状粘性土、混合土，建议L／d取5～12即桩间距取1,--2m，桩土相互作用能较好的发挥抗滑能力。4．当钢管排桩后推力较小时，钢管桩内力变形随排间距增大变化微弱，随着荷载增大，内力变形随钢管桩排间距增大表现出先增大后减小的规律，排间距在lm～2m即bM为6～12时，与其

4、它排间距相比，桩土复合体发挥的抗滑力增大。因此，考虑忽略排间的群桩效应，建议b／d取值为8～12即1～2m。5．锚固段长度对钢管排桩的水平位移影响较小，而对锚固段的内力影响较大，随着锚固段长度增大，桩体锚固段内力逐渐减小。当M在1肚1／3变化时，排桩受力较为合理，建议钢管排桩锚固长度控制在∥4~z／3。6．桩间岩土层物理力学参数黏聚力c、内摩擦角扒压缩模量E对桩岩土复合体的抗滑能力影响较大，随着C、伏E增大，桩前抗力增大，土拱效应也越明显，相应的排桩提供抗滑力增大，其中桩周土体压缩模量E影响最为明显。关键词：边坡工程；小直径钢

5、管桩；排桩；抗滑机理；计算方法；承载力影响因素西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页I。1皇曼曼皇曼曼曼!鼍曼曼曼黑曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼!曼曼皇曼曼!曼蔓曼皇曼曼皇吕曼曼!皇曼皇曼曼曼曼曼曼舅曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼!鼍AbstractSmalldiametersteelpiperow-pileisanewtypeofenvironmentalsloperetainingstructurewhichhasadvantagesoffastretainingeffect,stronghorizontalbearingca

6、pacity,quickandsafeconstructionandgoodeconomicalbenefits．Duetolackingresearchesofanti—slidingmechanism，pile—soilactingmechanismandcalculationmethodetc，itisseverelyrestrictedtobeapermanentretainingstructure．Makinguseoftheoreticalanalysis，calculationproofandnumeralana

7、lysisetc，theanti·slidingmechanism，practicaldesignandcalculationmethodandfactorsrelevanttobearingcapacityarestudiedinthisarticle，theresultsarcasfollows：‘1．ThemechanismofsmalldiametersteelpiperOWpilesregisteras：firstly,thesteelrow-pileskeletonsystemhasexcellentpropert

8、iesofshearingresistance，tensileresistanceandcompressiveresistanceetc，whichcouldwithstandacomparativelylargethrustandrestrictrockandsoilmas