樁錨支護結構角樁的受力性能研究.pdf

1、本文采用ANSYS三位有限元數值模擬方法對深基坑角樁受力性能進行了模擬分析。樁錨支護結構是深基坑開挖中常用的一種圍護形式。平面形狀為凹多邊形的基坑,陽角處排樁(本文簡稱角樁)承受復雜土壓力作用,發(fā)生雙向彎曲,設計不當時易發(fā)生安全事故。目前,對于角樁工作機理的研究還不普遍,仍然按照普通樁支護的計算理論進行,使工程安全存在隱患。結合工程實例角樁內力監(jiān)控數據,采用有限元數值模擬技術對其工作性能進行研究,對比經典土力學方法計算結果,研究在基坑開

2、挖過程中,角樁在雙向土壓力作用下的雙向彎曲情況,并根據其受力特點建議角樁合理的配筋方式,為樁錨支護設計和施工提供技術支持。結合某工程樁錨支護施工監(jiān)控數據以及數值分析結果,主要研究成果如下:1、通過對懸臂式深基坑變形特性及其主動狀態(tài)土壓力效應分析,根據土體簡化模型建立角樁內力計算數值模型,并通過有限元計算分析,研究基坑開挖過程中角樁在不同工況下的內力變化規(guī)律;2、角樁承受一定的扭矩,且最大扭矩出現在樁身上1/3范圍內。角樁還承受相當的雙向

3、彎矩。最大彎矩沿樁身的分布較為離散,隨施工進程通常由樁上部向下部遷移。然而,樁身彎矩有方向上的變化,即受拉和受壓側會隨開挖深度增改而改變。這是角樁與其他樁相比,明顯的受力特點。3、用測斜儀測量得到的角樁處樁身變形相當復雜。但總結3個角樁處的水平位移測量結果,還是具有一定規(guī)律性的,即角樁的水平位移會隨著開挖深度的增加而出現方向上的改變;而當開挖至基坑底時,水平位移又指向基坑。這與數值分析結果(角樁樁身彎矩會發(fā)生方向的改變)基本一致,說明這

4、是角樁工作的重要特征。4、角樁內力復雜,再加上冠梁的約束扭轉作用,使角樁所受的彎矩之外的內力也起著重要作用。因此,角樁不能采用局部均勻配筋,只能采用全截面均勻配筋。對于較大基坑,還要設置合適的角撐來增強角樁部位的剛度,為了防止在工程中出現角樁受扭剪而出現斜裂縫的情況,應配置抗扭鋼筋,也就是配置適量的箍筋,來增強角隅部位排樁的抗扭剪能力。角樁的剛度也應與其他部位的支護樁相匹配,以確保整個支護體系協調變形,共同工作。5、角樁的內力和位移變化