欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

钢板桩挡土墙设计方法

363 2021-08-18 15:56:49

设计方法选择

目前的计算机软件包能够进行简单的极限平衡设计、复杂的土,/结构相互作用计算及精确的有限元分析。当分析方法变复杂时,数据的量和复杂程度也在增加,因而,所选的分析方法必须能够满足结构的精度要求,并且实现经济效益最大化。

当墙体只有很少或没有应力重分布时,对悬臂式挡土墙而言,极限平衡法和土/结构相互作用分析得到的嵌入深度和墙体弯矩可能差不多。对支撑式挡土墙来说,当有应力重分布时,土/结构相互作用分析的结果更准确。

极限状态设计

极限状态设计的目的在于证明挡土墙在设计条件下能完全发挥作用,设计前必须对挡土墙所在地区的土质情况有充分了解。任何情况下,失效状态或承载力极限状态(ULS)下的设计都是必不可少的,某些情况下,也可以验算墙体在正常工作条件下的性能,即正常使用极限状态(SLS)。SLS计算中,墙体倾斜以及与墙体相邻的土体移动是很重要的。

当墙体依靠支撑维持稳定时,如果偶然荷载会引起部分或全部支撑失效,设计师需要验证结构不会进一步破坏,与之相应的是挡土墙设计中的拉杆损失。

自由(固定)支承设计

设计挡土结构时,设计师可以选择自由支承(图3.2)或固定支承(图 3.3)。两者的区别在于嵌入深度对墙体变形的影响。

image.png

自由支承挡土墙可以简化为竖向简支梁,墙体嵌入足够深度以防止平动,但是仍然可以绕桩端转动,桩端视为铰支,接近顶端的支撑或拉杆视为另一个支点。对于给定的条件,自由支撑挡土墙所需的桩长是最小的,但是墙体上的弯矩是最大的。

固定支承挡土墙相当于竖向加撑悬臂梁,墙体嵌入深度的增加避免了墙体的平动和转动,桩端可以假定为固定端,拉杆或支撑提供了上部的支承反力。桩端固定会产生一个固端力矩,从而降低墙上的最大弯矩,相应的需要增大桩长。固端约束假定是悬臂墙的设计基础,悬臂墙的稳定由固定端维持。

对于固定支承挡土墙,只要支撑布置合理,墙体能够抵抗弯矩和剪力,就不存在整体稳定验算问题。此外,也可以根据经验方法设计,在第 4 章中有例题。

选择设计方法时要特别谨慎,例如,软黏土中的挡土墙,可能不会产生足够的压力固定桩端,建议在这种情况下假定自由支承。当墙体的嵌入深度大于维持侧向稳定的深度时,即能够截断地下水或提供足够的竖向承载力,此时,假定固定支承更合适。但是,如何将钢板桩打至设计深度也是一个问题,自由支承假定下打桩长度是最短的,固定支承假定时,必须确保理论弯矩不会减少。

当挡土墙较高,有多道支撑时,钢板桩需要有足够的桩长,在设计时假定固端支承,并利用折减后的弯矩进行计算。

image.png

当支撑位于挡土高度的中心点以下时,由于分析模型中的假定不适用于这种情况,因而不能根据自由或固定支承假定计算桩长。