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岩土研究院

钢板桩挡土墙设计

336 2021-08-18 15:41:26

板桩挡土墙的一个重要组成部分是嵌入土体的部分,这部分的土/板桩相互作用较为复杂,土不仅作用于上部墙体也可以支撑嵌入部分。

挡土墙设计中存在很多不确定性,目前的设计方法还不能进行严密的理论分析。理论上正确的方案在实际应用中往往不能实现。有限元模拟技术的发展解决了这一问题,通过引入经验系数,形成可行度较高的方案。

挡土墙设计分两步;第一步是确定结构达到平衡状态时的几何尺寸,第二步是根据求得的弯矩和剪力,确定挡土墙的截面。挡土结构设计应采用最不利的条件,还应考虑所有可能发生的状况。

设计挡土墙时,必须确保通过桩尖的破裂面是稳定的,不能忽略土体滑动造成的结构整体失效。此外,锚碇墙也应位于潜在破裂面之外。

本章论述了挡土结构设计的基本问题,包括挡土墙和围堰。第 4 章将详细论述挡土墙,第 5章将详细论述围堰。

3.2 钢板桩挡土墙分类

钢板桩挡土墙包括悬臂式钢板桩挡土墙和支撑式钢板桩挡土墙(图 3.1)。悬臂式钢板桩挡土墙完全依靠入土深度维持墙体稳定。由于桩尖达到稳定状态需要较长时间,而且在很多情况下,只有较重的钢板桩才能达到设计深度,因而在挡土高度相对较低的工程中使用悬臂式挡土墙更经济。此外,悬臂式挡土墙的变形也较大。

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土的特性、挡土高度以及墙体周围的地下水对悬臂式挡土墙的定位有很大影响,在设计永久挡土墙时要特别注意。设置帽梁有利于提高定位精度。

支撑式钢板桩挡土墙,无论是锚碇式还是支撑式,作用在板桩上的力均由锚杆或支撑共同承担。因而,土的特性对支撑式挡土墙的稳定作用不如悬臂式挡土墙重要。板桩上的荷载可以通过围檩传递给拉杆或支撑。

悬臂式挡土墙的挡土高度一般由墙体变形控制。由于墙体变形与墙体本身的弯曲及其移动有关,与墙体类型无关,因而这适用于所有柔性墙体。

一般来说,当挡土高度超过 4.5~5.0m 时,悬臂式挡土墙的成本会高于支撑式。这是因为悬臂式挡土墙需要有足够的长度和强度来维持稳定。同样的,单支撑式挡土墙的最大经济挡土高度约为 10m。

如果支撑多于一道,板桩墙的稳定性便与支撑的刚度有关,此时,传统的主/被动土压力分布就不再适用了。