土钉联合拉锚式钢板桩支护结构优化.pdf

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1、11O低温建筑技术2015年第8期(总第206期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．08．041土钉联合拉锚式钢板桩支护结构优化张永立，张福海r，赵伏田，【1．河海大学岩-I-I程科学研究所，南京210098；2．河海大学教育部堤坝与岩土工程重点试验室。南京210098)【摘要】通过增设土钉对拉锚式钢板桩支护结构进行优化。打设土钉不仅可以减小岸坡土体的塑性变形，而且可以约束钢板桩的变形，从而起到减小钢板桩桩长的作用。土钉的横向连续布置还可以提高钢板桩墙整体性，更利于结构稳定

2、。本文通过有限元计算的方法比较了拉锚式钢板桩支护结构与土钉联合拉锚式钢板桩支护结构的变形特性与典型工况下两种结构的边坡稳定性，证明了利用土钉进行优化设计的优越性。在此基础上，通过分析土钉的长度、倾角以及埋设位置对板桩位移的影响，对土钉参数也进行了优化。【关键词】数值模拟；内力与变形；整体性；经济性；土钉参数优化【中图分类号】TU942【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)08一()l10—03拉锚式钢板桩支护结构的最大位移出现在桩体的中下本文采用有限元方法研究土钉联合钢板桩支护结

3、构中部。当钢板桩的入土深度不足时，结构会发生以锚固点为转土钉对岸坡土体、钢板桩内力及变形的影响。为简化计算，动点的转动破坏，即“踢脚”破坏。其结构设计中为防止这种本文作出如下假定：①假定钢板桩、土钉、锚杆为弹性材料，破坏的发生，通常做法是增加钢板桩的入土深度。这将造成计算模型为二维平面应变问题；②钢板桩在平面应变分析钢板桩的整体长度较长，当钢板桩用作永久性护岸结构时就中采用四结点平面应变实体单元(CEP4)，模型为矩形线弹显得很不经济。钢板桩墙是由钢板桩通过锁扣相互联接而形性模型；③假定岸坡土体为均

4、质的，土体采用平面四结点平成的，由于锁扣效应的存在，钢板桩墙的整体性一般得不到充面应变单元模拟，土体本构模型采用Mohr—Coulomb弹塑性分的发挥。拉锚式钢板桩支护结构中锚杆在横向的布置不是模型；④锚杆采用线弹性二维弹性杆单元模拟，假定只有轴连续的，因此对于整体性的提高也是有限的。向变形；土钉采用二维内嵌杆单元模拟；⑤忽略岸坡超载、针对以上拉锚式钢板桩支护结构的不足，本文提出通渗流、地下水等因素对联合支护结构的影响。过增设土钉对拉锚式钢板桩支护结构进行优化。土钉可提2计算参数高土体整体刚度，弥补

5、土体抗拉、抗剪强度低的缺点，通过岸坡土体、钢板桩、锚杆、土钉的计算参数见表1～表4。相互作用使土体自身结构强度潜力充分发挥，改善岸坡土钢板桩假定为矩形截面，E=210GPa，”=0．3，桩厚为单位厚体的变形特性。同时，通过土钉和锚杆共同约束支护结构度，根据抗弯刚度折算为等模量实体截面宽度为0．09m。变形，改善结构的内力，减小锁扣效应的影响，提高钢板桩表1冷弯钢板桩材料性质墙的整体性。增设土钉还起到减小钢板桩长度的作用，相对于使用造价较高的长钢板桩，土钉造价低，具有很好的经济效益。综上所述，土钉联合

6、拉锚式钢板桩支护结构不仅可更好的满足结构稳定性要求，而且具有很好的经济性。1基本假定6结语固中的应用[J]．同济大学学报，2000：28(1)：19—23．由于隧道建设的发展，地质雷达已广泛的运用于检测[2]王连成，王应富，蒋树屏，张永兴．地质雷达技术在公路工程隧隧道衬砌质量。地质雷达在公路隧道衬砌检测过程中，能道中的应用[J]．公路隧，2005，(2)：32—37．[3]刘传孝，蒋金泉，杨永杰．地质雷达应用于探测拱桥空洞的效较好的检测出衬砌厚度、脱空区范围、衬砌开裂等衬砌质量果验证[J]．岩土力学

7、，2001，22(1)：106—108．问题，为隧道加固处理提供科学准确的数据，将隧道安全隐[4]陈洪凯，李明．公路隧道健康诊断与控制综述[J]．重庆交通学患排除在隧道投入使用之前，有效的保证隧道建设的安全院学报，2006，25(4)：4—7．和正常营运的安全性。应用地质雷达检测隧道衬砌质量，[5]席道瑛，宛新林，薛彦伟，等．用地质雷达寻找宋代钧窑遗址表明衬砌的病害主要是拱顶、拱腰背后存在空洞。当拱顶、[J]．岩石力学与工程学报，2004，23(1)：112—115拱腰背后空洞较多时必须进行处理，以

8、使衬砌结构处于正常的受力状态，确保营运安全。[收稿日期]2015—07—15[作者简介]徐赞(1989一)，男，湖南益阳人，硕士，助教，从参考文献事土建类教学与隧道工程研究工作。[1]谢雄耀，李永胜，黄新才．地质雷达检测在保护性建筑结构加112低温建筑技术2015年第8期(总第206期)综上所述，在钢板桩的桩身上布置土钉后对于板桩与果土钉长度不足，将不能充分发挥土钉的钉一土相互作用。岸坡的稳定是有利的。增设土钉不仅可以改善岸坡土体的土钉长度为lOm与15m时，桩身的位