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岩土研究院

HSW 组合钢板桩支护型式计算分析方法

335 2021-07-12 09:34:04

组合钢板桩是一种采用 U型钢板桩、H型钢和钢管等型式交叉组合形成的新桩型,具有整体抗弯刚度大、可重复使用、经济等优点,是一项绿色可持续发展的基坑支护新技术。本文以钢板桩和 H型钢形成的组合钢板桩基坑支护结构(HSW)为研究对象,采用理论分析、数值模拟和实测对比相结合的研究方法,对 HSW 组合钢板桩支护型式计算分析方法和工程应用进行了较系统的研究。主要研究内容和成果如下∶

(1)系统总结了传统钢板桩和新型组合钢板桩国内外应用现状,对比分析三种典型组合钢板桩工法及其适用范围,着重研究 HSW 组合钢板桩支护结构。

(2)根据传统钢板桩设计方法,提出了新型组合钢板桩支护型式设计计算流程∶首先根据勘察资料及周边环境初步选定支护型式;进而进行土压力计算,并采用古典法计算支护结构内力及变形,确定组合钢板桩型式;对组合钢板桩进行截面验算,若强度或变形不满足要求则继续调整桩型;若截面验算满足要求,则进行稳定性验算,若稳定性不满足则仍需调整支护型式直至满足为止;最后对组合钢板桩进行止水,降、排水设计。

(3)系统研究了 HSW 设计计算的五个关键问题,包括组合钢板桩等效截面计算、桩身内力变形计算、提高刚度措施、止水设计和降、排水设计。提出了采用材料力学原理对组合钢板桩进行截面等效的计算方法。

(4) 采用理论分析、数值模拟和实测对比方法,建立了考虑土、支护结构和支撑体系共同作用的三维有限元模型,分析了 HSW 组合钢板桩支护结构的内力变形、支撑体系轴力、基坑底部土体隆起及基坑周边土体竖向沉降等特性,论证了本文提出等效截面计算方法的合理性。

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