小直徑鋼管排樁抗滑機(jī)理及計(jì)算方法研究.pdf

1、小直徑鋼管排樁作為新型邊坡支擋結(jié)構(gòu)，具有施工快捷安全、承載力強(qiáng)、加固見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。由于缺乏抗滑機(jī)理、計(jì)算方法等方面的系統(tǒng)研究，嚴(yán)重制約了鋼管排樁作為永久支擋結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。本文利用工程樁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)、原型結(jié)構(gòu)堆載試驗(yàn)、離心機(jī)模型試驗(yàn)、理論分析及數(shù)值模擬等手段，系統(tǒng)研究了鋼管排樁基于樁土相互作用的受力變形規(guī)律、抗滑機(jī)理、承載力影響因素等內(nèi)容，提出了力學(xué)計(jì)算模型和實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法，為鋼管排樁從應(yīng)急搶險(xiǎn)功能向永久性支擋工程推進(jìn)提供了基

2、礎(chǔ)資料和理論基礎(chǔ)。
　　1.鋼管排樁支擋結(jié)構(gòu)抗滑機(jī)理主要表現(xiàn)為:1）在鋼管排樁空間框架約束下，樁間土體具有強(qiáng)化效應(yīng)，框架內(nèi)土體承載能力得到提高;2）排架土體與鋼管樁協(xié)調(diào)變形，通過(guò)樁土相互作用傳遞荷載、形成樁土復(fù)合承載結(jié)構(gòu)，大幅提高鋼管排樁承載能力;3）樁間土體具有明顯的土拱效應(yīng)，土拱作用具有維持樁間土穩(wěn)定、傳遞樁間荷載的作用，并通過(guò)約束排架土體，強(qiáng)化了支擋結(jié)構(gòu)承載能力;4）壓力注漿增大鋼管樁剛度、改善土體性質(zhì)，增強(qiáng)了樁土復(fù)合結(jié)構(gòu)承

3、載能力。
　　2.通過(guò)原型結(jié)構(gòu)堆載極限破壞試驗(yàn)，得出了鋼管排樁在試驗(yàn)條件下的水平極限承載能力:厚度為8～12m，以硬黏土、塊石土為主的滑坡，采用直徑133mm直縫鋼管、間排距1.5～1.7m、鋼筋砼系梁的鋼管排樁進(jìn)行支擋，三排樁承載力為531kN/m，兩排樁承載力為390kN/m;實(shí)際應(yīng)用中為確保支擋工程安全，應(yīng)采用設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.5～2，即三排樁承受水平推力一般不大于350kN/m，兩排樁承受水平推力一般不大于260kN/m。<

4、br>　　3.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)、離心機(jī)模型試驗(yàn)及數(shù)值分析，總結(jié)出各相關(guān)因子對(duì)鋼管排樁承載能力影響規(guī)律:增加鋼管樁排數(shù)可增大支擋結(jié)構(gòu)承載能力;樁間距與樁徑之比L/d＜15時(shí)，樁間土通過(guò)土拱作用維持穩(wěn)定，同時(shí)為避免出現(xiàn)群樁效應(yīng)，L/d宜≥8;排距與直徑之比b/d為6～12時(shí)，樁土復(fù)合作用發(fā)揮最充分，支擋結(jié)構(gòu)支護(hù)能力最強(qiáng)，為避免出現(xiàn)群樁效應(yīng)，b/d宜≥8;強(qiáng)剛度系梁具有協(xié)調(diào)鋼管樁內(nèi)力、約束土體加強(qiáng)樁土復(fù)合承載的作用;樁間土體物理力學(xué)性質(zhì)越好，

5、樁土復(fù)合作用發(fā)揮越充分，支擋結(jié)構(gòu)抗滑能力越強(qiáng)。
　　4.小直徑鋼管排樁在水平荷載作用下，排架內(nèi)土體與鋼管樁協(xié)調(diào)變形;排架土體通過(guò)樁土相互作用將水平荷載q傳遞至其他排樁，各排樁承受荷載qi分布規(guī)律與q一致，量值為qi=ξiq，對(duì)于三排樁，ξ1=0.95，ξ2=0.90，兩排樁ξ1=0.94，ξ2=0;小直徑鋼管排樁骨架結(jié)構(gòu)可假定為承受水平荷載q、樁間土傳遞荷載qi、樁前土體抗力p(y，z)、錨固段抗力p'(y，z)的平面剛架模型，其

6、中樁前土體抗力p(y，z)采用p-y曲線描述，錨固段抗力p'(y，z)采用線性彈簧模擬。
　　5.對(duì)考慮樁土復(fù)合作用的平面剛架計(jì)算模型，分別采用彈性地基梁法、p-y曲線法進(jìn)行內(nèi)力變形計(jì)算，通過(guò)與實(shí)測(cè)資料對(duì)比分析，p-y曲線法計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合較好，同時(shí)該法充分反應(yīng)了土體彈塑性特征，計(jì)算便捷，可作為工程應(yīng)用推廣。
　　6.根據(jù)鋼管排樁抗滑機(jī)理、計(jì)算方法研究成果，提出了支擋結(jié)構(gòu)按承載力和位移控制的失效準(zhǔn)則、實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法及步