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岩土研究院

钢板桩挡土墙支撑设计

395 2021-08-19 13:36:54

支撑布置

挡土结构的支撑布置与墙体自身的结构要求有很大关系。正如前面提到过的,不论是自由支承还是固定支承,其计算方法会直接影响弯矩、剪力和支撑反力。同样的,支撑的位置也会影响墙体的弯矩、剪力和支撑反力。

当支撑的位置比较特殊时,就不能再用传统的方法进行分析,必须考虑可能发生的失效模式。4.3.1讨论了低支撑墙。

多撑(多锚)挡土墙设计

当支撑多于一道时,如果支撑之间的距离不够近,就不能视为一道支撑,那么其潜在的失效模式与单支撑墙有明显不同。多支撑板桩墙不会发生传统的扭转失效,只有在支撑失效或钢板桩过度弯曲时才会发生。因此,只要墙体和支撑有足够的强度,就能承受最不利荷载,结构就不会失效。

岩土工程

为了求解多支撑板桩墙的弯矩和反力,发展了很多不同的方法。由于多支撑结构属超静定结构,因而需要大量假定才能进行结构分析。

3.6.2.1 塑性铰法

这种方法可以在连续施工阶段对结构进行分析,假定塑性铰出现在支撑(第一道撑除外)点处,相邻支撑间视为简支梁,梁上作用土压力和水压力,最底道支撑与开挖面之间视为单支撑墙;其上作用土压力和水压力。塑性铰法求得的支撑荷载包括来自相邻跨度的荷载。

这种方法可以随着施工进程进行逐步分析,开挖至一定深度处就可以安装下一道支撑。某一阶段算得的支撑力和弯矩有可能超过前一阶段的支撑力和弯矩,因而要用最大的支撑力和弯矩进行设计。

3.6.2.2 连续梁法

假定墙体是一个竖向连续梁,梁上受水土压力及支撑力作用,梁的底部固定在开挖面以下某一点,这一点的净主动土压力为0,作用在墙上的调动土压力取决于一个系数,该系数由墙体的容许变形量控制。推荐采用的最小调动土压力是用 K,算得的土压力的1.3 倍。

根据支撑的压缩性,可以将其简化为刚性支撑或弹簧。刚性支撑的变形是 0,弹簧的变形与作用在弹簧上的力成正比。

土支撑可以简化化为以下三种方式之一∶

(1)如果净压力(某一深度处的主动压力一被动压力)沿桩长不为 0,那么可 以忽略土支撑,嵌入部分视为悬臂结构。这种情况往往发生在嵌入深度较小或净压力特别大的时候,外部荷载全部由支撑承担。

(2)如果净压力在桩长范围内降为0,那么土支撑可以看作刚性支撑。这种情况往往发生在嵌入深度较大或净压力特别小的时候,外部荷载由支撑和土共同承担。土体承受的力即为支撑中的剪力变化值。在这种情况下,必须要保证土支撑中的力不大于支撑点以下的土抗力。如果大于的话,就要用第三种方法。

(3)如果净压力为0,但是在净压力为0的点以下的土抗力小于刚性土的支撑力,那么后续计算中土的反作用力在数值上应等于土的抗力。这种情况往往发生在嵌入深度刚好合适的情况,外部荷载由支撑和土共同承担。土体承受的力等于土支撑中的剪力变化值。

3.6.3"支撑力计算

由于极限平衡法不会自动考虑土/结构相互作用,建议将计算得到的支撑反力增加 25%,确保支撑不会因为土拱和应力重分布失效。考虑土/结构相互作用时,荷载重分布是自动的,并且没有必要增加支撑反力。

建议在正常使用极限状态和承载能力极限状态下都要计算支撑反力,且要明确极限平衡法和土/结构相互作用分析之间的区别。当采用极限平衡法时,要将支撑反力增加 85%,且承载能力极限状态下的支撑反力应该是正常使用极限状态下的支撑反力×1.35 或承载能力极限状态计算值两者中的较小值。

在计算拉杆力的时候要先将拉杆分类,对拱结构增加 25%的附加荷载,再用这个荷载和钢材的最大应力值0.5f,计算最小钢截面,从而求出拉杆尺寸。与厂,相比,这种组合规定的荷载系数为2.5,建议有效系数为1.85×1.35=2.4975。