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188宝金博页面版: 排桩冻结法深基坑围护结构内力与变形动态分析

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第 !" 卷增刊! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $!!月作者简介: 冯建伟 ($%&%—),男,江苏江阴人,硕士研究生,从事岩土工程和结构工程监测研究工作’排桩冻结法深基坑围护结构内力与变形动态分析冯建伟,袁宝远,朱旭芬(河海大学土木工程学院,江苏 南京!$##%()摘要: 在分析冻胀力产生机理的基础上, 对传统的弹性地基梁法进行改进, 提出 了 排桩冻结法深基坑围护结构内 力与变形动态分析的弹性地基梁有限元计算方法 ’ 结合润扬长江公路大桥南汊南锚碇基础工程实例, 分析了 基坑开挖过程中围护结构体系 的内 力及变形变化过程’ 计算结果与实测值基本吻合, 精度较高, 表明这种方法可行’关键词: 排桩冻结法; 深基坑; 围护结构; 水平冻胀力; 基床系 数中图分类号: )*"&文献标识码: +文章编号: $##,!&,"& (!##")#&!##-%!#-基坑工程是基础和地下工程中一个传统的课题,同时又是一个综合的岩土工程难题,具有工程量大、技术难度高、 不可预见的因素等特点, 其安全可靠性不仅影响工程本身,而且往往会影响周边环境’传统的基坑支护计算方法主要有等值梁法、 太沙基法、山肩邦法、弹性梁法、弹塑性法等’ 随着计算机技术的发展,有限元法被引入支护计算中,其中弹性地基梁法被广泛地应用着’ 弹性地基梁法建立在土的线弹性本构关系之上, 计算时可以有效地计入开挖过程中的各种因素,如开挖两侧水土压力的变化,支撑随开挖的架设, 支撑架设前挡土结构的位移以及架设后的支撑轴力也会随后续开挖过程而逐渐得到调整’ 考虑的荷载为主动侧的土、水压力和冻结过程产生的冻胀力 ’ 本文结合润扬大桥南锚碇基础工程,在传统的弹性地基梁法基础上进行改进, 对压顶梁和支护围檩进行处理, 提出冻结围护排桩内力和变形的动态计算方法’!围护结构动态计算方法!"!基本假设围护结构计算简图如图 $,取单位宽度进行计算’!"#作用于围护排桩上的土压力!"#"!冻胀力通常,水相变成冰体积膨胀约 %. ’ 当土层中含水量小于起始冻胀含水量时, 水相变成冰的体积膨胀主要用于填充土孔隙,尚不能使土体体积增大,也即在宏观上不表现为冻胀’ 但当土层中含水量大于起始冻胀含水量,尤其是有外界水源补给时,原驻水及迁移水结冰,其结果必然引起土体膨胀[$,!]’图 $围护结构计算简图如果土体冻结膨胀受到结构物的约束, 被约束土体就要对结构物产生力的作用,这称之为冻胀力 ’通常将沿桩周表面上作用的冻胀力称为切向冻胀力,而将作用于桩周且垂直于表面的冻胀力称为水平冻胀力 ’ 冻胀力的大小除与土体的冻胀性有关外,还与结构物对冻胀的约束程度有关’ 由此可见,冻胀和约束是产生冻胀力的两个必要条件’关于天然冻土地区水平冻胀力问题, 国内外学者都进行了大量的研究’ 文献 [-]在内蒙古河套灌区的永济冻土试验场进行了大量的现场实测工作, 得到水平冻胀力 ( !)与冻胀量 ( ")的回归关系式如下:! # #/,&#,"#/#0",($)文献 ["]指出, 黏性土的平均冻胀力 ( !)与深度 ( $)的关系式为! # $ /&" ($ % 1%#/#!$)(!)在有冻胀力实测资料时, 也可采用冻结后基坑开挖前期的冻胀力实测值的回归曲线来进行后期的排桩内力与变形分析&?%-?

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