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锚杆墙实例的研究

365 2021-06-28 16:44:43

图12-—-19所示为锚杆墙的标准断面图。挡土墙可以采用连续的及不连续的。如现浇混凝土,预制混凝土,钢桩横插板或钢板桩等形式。即挡土墙可以从非常容易变形的到具有很大刚度的。锚杆可用高强度钢丝编扎而成。其间距及施加预应力的大小可根据设计变化。有时,锚杆的中心间距在 3 m以下。

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在这种间距情况下,即使是非常容易变形的挡土墙的背面上的土珏分布,和平面位移状态的土压分布的差不会超过 20%,(据Clough及Tsui1973年论文)。对刚性高 的挡土墙。即使把位移加以忽略都可以。

这样, 按平面变形状态进衍分析,可以得到士分正确的解答。将锚杆墙作为平面变形状态;用有限单元法来研究, 1972年有爱格(Eggcr),还有Clough,书伯( Webgr),拉蒙(Lamont)以及1973年有Tsui等人提出了有关报 告。曾有开挖深度为19.5m,位于非常超压密的粘土 层内的挡土墙工程,按照Clough等人的分析来进行设计。工程中 的 实测值与用有限单元达 所 推 算的值极相吻合。以下引用1973年Tsui以有限单元法分析的实例进行阐述。

其分析实例见图12—19所示。以带有锚杆的地下连续墙挡土,在以岩层作基础的均质地层内进行深度为10m的基 坑开挖。地下墙的弹性模数上=2.1×10°kgf/cm*,厚 度为60 cm。

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(1)模型化

对于粘土采用非线性的弹性模型,其加荷时的应力-应变曲线为单双曲线。此外,卸荷与再加荷时的变化,可当作具有与荷载曲线的初期切线弹性模数等值的弹性体来处理。

粘土的初期切线弹性模数取为不排水抗剪强度的400倍,随着深度增长。泊松比取0.49。荷载曲线的非线性部分的切线弹性模数要假定应力-应变曲线为双曲线来求得。

地下墙两侧与土的接触面的性质视为是相同的,对于接触面采用前切应力和应变形的二次方关系 (在单对数坐标上为直线图形) ,取初始剪切刚度为800t/m3,当应力超过接触的屈服强度, 剪切刚度除以系数1000子以降低。

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为了研究加载过程,将开挖程序及预应力的影响如图12—21所示,划分为 9 个阶段加以模拟探讨。这种程序非常严密地表现出实际应用锚杆施工的过程。对每个阶段要反复进行两次分析。

(2)划分有限单元

按照图12---22所示,划分单元。地下墙是用两根柱状的二维单元来组成的。

用Doherty等人丁1969年建议的改良线性应变公式来分析,全部用二维单元表达。为了表示土和墙的相对作用,在墙的两侧设置了边界单元。划分的单元数全部为361个,节点数为380个。

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划分单元时,锚杆不必用特别的单元来表现;这是因为锚杆固定在基岩上,而基岩在单元划分图的下端是作为刚性材料来表现的。因此。给估定点,上施加预应力并不会影响到周图的L体。而拉杆只不过起着地下墙与刚性基岩间的弹性连接作用。所以拉杆就被表现为约束墙体向基坑侧位移的倾斜弹簧,当安装之后,即对墙体施加预应力。

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弹簧系数取实际锚杆的刚度除以锚杆间距所得的值。进行计算。

(3)分析的结果

在图12—23与图12一24中显示了用有限单元法分析的结果,图中表示了每次施加预应力荷载时。预想的 位 移 及 士压,并目表示了作用于拉杆锚固的荷载量。

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地下墙的位移量随着施加的预应力量的增长而作基本上 .是反比例的减少。

为 『探明对邻近已有建筑物的影响,地下墙背随的地值j下沉比地下下墙的位移更重要。地面的下为也是随差预应力的地大而减少;其效果随着预应力的增大逐渐减小。

作用于墙上的实际土压分布 与表观土压分布两者如图12—24所示。后者是按计算来求得的锚杆反力在相邻锚固点,之间以均匀分布的假定来计算的。

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当然,这两个分布图和在分析前设定的锚杆预应力相应的表观压力分布图是根本不同的。

如图12—24( a)所示,实陈七压分布图与靠业状态的初期侧压并没有多大的不同,假如是那样的话,在锚固支承处会稍许有些鼓起。这种现象,会因地下墙的刚性提高,并相对地缩小锚固间距消失。