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土钉支护结构设计参数

336 2021-09-06 14:39:33

土钉支护结构设计所需的参数包括;

1)现场原位土的力学性能,其中最重要的是选定各层土体的 c、砂值。必须通过现场勘探取样获得土体内摩擦角、粘聚力、重度、含水量、饱和度、颗粒分布、密实度、以及粘性土的液限、塑限等数据。对于砂土可用排水条件下的快剪试验,对于渗透性差的含水粘土可用固结不排水快剪试验。除钻孔取样外,标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验等原位试验对于确定原位土的力学性能有重要价值。

对于高层建筑基坑开挖的临时土钉支护,一般已有现成的勘探资料,必要时可作少量补充勘查。对于专门设置的永久性土钉工程,现场钻孔间距可为;a)沿支护墙面轮廓线每隔 30m,b)墙面后方离墙面为 H(墙高)的平行线上每隔 45m,c)在若干主要横截面上,距墙面前方 0.75H 处另取一钻孔给出横向地质变化。

2)荷载。除土体自重产生的土压力外,有地表荷载,地下构筑物荷载,地下水静压和渗流压力等。

3)土与土钉之间的界面粘结力。初步设计时可参考以往的经验和量测数据。界面粘结力与土体类型、钻孔注浆方式、"注浆压力等多种因素有关,最终必须通过现场抗拔试验确定。

4)土钉钢筋和面层网筋的标准(屈服)强度,砂浆和喷混凝土的强度等级及规定的早期强度。

5)支护的几何形状与平剖面尺寸,通常切取一个剖面按平面问题进行稳定性分析。

6)土钉的类型,孔径,土钉钢筋直径、间距和倾角。可先根据经验和工程类比初选,经分析计算确定。

7)面层厚度和配筋。

3.结构分析内容

土钉支护的结构分析需要做到的是,支护结构对极限状态(〈强度破坏和稳定破坏)而言有一定的安全储备,并在使用状态下能满足变形限制要求。结构分析涉及的内容主要有∶

a.结构的整体稳定性分析,其中又分为外部稳定性分析和内部稳定性分析。前者发生失稳的破坏面是在土钉加固土体的外部,后者发生失稳的破坏面则穿过土钉支护体的内部。破坏型式可为滑动、倾覆(转动)等。

b.土钉内力分析。按照一般的极限平衡分析方法进行结构的内部稳定性分析时,多假定土体破坏面上的所有土钉内力都达到了极限抗力,只要给定了土钉尺寸,极限状态下的土钉内力也就随之确定。但是每一土钉在使用状态中究竟承受多大内力却是未知的。了解每一土钉的使用状态内力对于估计支护的工作状态(包括变形性能)以及准确验算每一土钉的截面及抗拔长度是相当有用的。有的国外资料将土钉内力的这种分析称为土钉支护的局部稳定性分析。局部稳定性分析并非必需,目前在国内外的工程设计中。多只进行支护的整体稳定性分析。

c. 土钉抗力计算,包括抗拉强度和抗拔能力二个方面。 

d.支护面层的内力分析和强度验算。

e.支护变形及其对周围建筑物、道路和地下设施影响的环境安全评价。

对于支护的上述结构设计分析,现在有各种各样的方法,还没有一种得到普遍认可。在支护内部稳定性和内力分析方法上大体可分为三类,1)极限平衡分析方法,这类方法需要假定各种可能的破坏面位置,从中寻求临界破坏面,并满足规定的安全系数要求,但极限平衡分析方法不能提供任何有关变形的信息。2)工程简化分析方法。其特点是凭经验直接给定临界破坏面的位置以及破坏面上的土钉内力。

3)有限元分析方法,能同时给出变形数据。对干同一个工程,宜先用简化方法进行分析,而后用某种极限平衡分析方法作进一步复核;或者同时采用两种不同的极限平衡分析方法进行分析比较。重要的场合还要用有限元方法作分析。

土钉的内力大小及其分布是在从上到下分步开挖的过程中逐步形成的,与施工过程有关,这也是一般工程计算方法难以正确估计土钉支护工作状态的主要原因之一。

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