双排桩支护结构的整体稳定性分析.pdf

《双排桩支护结构的整体稳定性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、低温建筑技术2010年第lO期(总第148期)双排桩支护结构的整体稳定性分析何亚飞(广州市市政工程设计研究院．广州510060)【摘要】利用简化的Bishop方法对双排桩支护结构的整体稳定性进行了分步积分表达式的推导。并且编制了相应的MATLAB计算程序。借助于通用的岩土工程有限元分析软件FLAC如，通过对所推导的计算公式验证表明，文中所得到的计算方法是可靠的。详细讨论了双排桩支护结构的桩间距及桩长对整体稳定性的影响，并通过对桩间土进行独立的分析，得出桩间土作为双排桩支护结构的～部分可以采用加固的方法来增加整体结

2、构的稳定性。【关键词】双排桩支护结构；简化Bishop法；整体稳定性【中图分类号JTU473【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)10—0092—03双排桩支护结构是基坑工程中常用的一种支护条的重量，dW(Y。一Y)dx；dN为作用在微分土条型式，它是由前、后两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶底面上的法向力，为微分土条底面的抗剪力；E为作的连梁组成的框架式空间结构。排桩支护结构由于不用在微分土条上的侧向水平推力；dE为作用在微分土需要架设内支撑，因此有更大的施工空间，挖土方便。条上侧向水平推力增量

3、；为作用在微分土条侧面上与单排桩悬臂式支护结构相比，它具有更大的侧向抗的竖向剪力；dX为作用在微分土条侧面上的竖向剪力弯刚度，能有效的限制侧向变形，因而支护的深度也一增量；为径向线与过圆心的铅垂线之间的夹角；da为般较大。双排桩支护结构由于其受力机理比较复杂，角的增量。df为滑弧微分段弧长，dl=Rdct。因此至今仍然没有编入到我国的设计规范之中。对于其整体稳定性的研究也是比较少。1双排桩支护结构的整体稳定性系数积分表达式双排桩支护结构的稳定性分析汁算模型如图1所示。假设在均质土中，双排桩前后间距为D，桩长，基坑

4、开挖深度为h，土的重度r，内摩擦角为，粘聚力为c。建立如图1所示的直角坐标系，将坐标系的原点建立在基坑底部与前排桩的交点处。设土坡滑动时，滑动面经过后排桩桩底与地面基图1双排桩支护结构稳定性计算模型坑底部交点为A，与地面顶部的交点为B点。滑动面圆心O’坐标为(。，Yo)。按照所建立的坐标系，边界方程根据图中的三角关系可得到：，sina=(—0)／RYt为：{COSO~=_／R(5)Yl：fI0≤0【(1l)h>0Ida：dx／一(一0)滑动面的圆的方程为：根据Bishop条分法的定义，微分条处于静力平衡(—。)+

5、(y—Yo)=R(2)状态时，满足竖向力平衡条件，即∑Fy=0o则：由于假设滑动面经过后排桩桩底，而后排桩桩底dN·c0B(+da／2)+dS·sin(ct+da／2)一dW—dX=0的坐标为(D，一(一九))即为，(D，h—L)则为：=(。一D)+(Yo—h+)(3)由于ckY为微分小量，可以略去不计，因此：dNcosct=dW+dX—dSsinot(6)滑动圆弧方程为Y2：根据满足安全系数F。时微分滑弧引发的抗剪力：Y=Yo一(4)dS=1／F。(cdl+dNtan~o)(7)(。一≤≤+『=可)将(7)式代

6、人(6)式，并引入dx=dl·co可以圆弧滑动体中取任一单位厚度微分土条宽度为得到：出，作用在其上的各作用力见图1。其中dW为微分土dN=1／m(dW+d—cdx／F,tanot)(8)何亚飞：双排桩支护结构的整体稳定性分析m=c0s+sinatamp／F。。由于微分条问的水平力E和竖向力是成对出现，并且方向相反，大小相等，对圆心不产生力矩，dN作用力方向通过圆心，也不产生力矩。根据滑体绕圆心满足整体力矩平衡条件，可以得到：式(11)为简化Bishop法土坡稳定分析安全系数的积分表达式。式中m。包含F。，因而不能

7、直接求解。CJ(一。)⋯椰+_一c(caz可以根据假定F。的初值，之后进行反复的迭代从而求+dNtamp)(9)得稳定的F值。由于滑弧面首先是不确定的，因此可将式(8)代入上式(9)，则可以得到：以进行全局的找点搜索。在圆心确定后，滑弧的半径就确定了，因此可以根据搜索圆心的方法来确定滑弧的位置。另外，由于圆心的位置也是F．的函数，因此需要RJl一．m[cdx+(、dW+dX)tamp]———————————一对每一次的圆心假定点来进行F。的迭代，得到稳定的。FJ()d。后再进行下一次的圆心搜索最终得到最小的稳定的

8、F。，则对应的圆心点就是最危险的滑弧中心点。为(10)了考虑可能出现的桩间土加固的情况，对式(11)应该式(1O)即为Bishop法土坡稳定分析安全系数的采用分步积分的方法进行计算。并将边界条件式(1)积分表达式。为方便求解，根据简化Bishop法的假定，代入，则式(11)可以分段写成如下表达式：dX：0，即认为微分土条间只有水平方向力E作用，而分子第一项：不存在竖向剪力