高边坡双排桩与悬臂式挡墙组合结构受力特性研究

发布时间：2020-03-28 15:19

【摘要】：目前工程上针对地质条件复杂、支护空间有特殊要求的高边坡采用传统单一的支护结构难以满足实际需要,双排桩与悬臂式挡墙组合结构能较好解决这种难题,目前这种复合结构一般将上下两部分分开单独设计,未考虑上下结构之间的受力协调作用与整体支护稳定性,故导致设计结果偏离实际。本文以双排桩与悬臂式挡墙组合结构为研究对象,借助数值模拟方法研究单独设计与整体联合支护设计间的差异,并分析土体和桩身设计参数变化下组合结构内力变化规律。主要研究工作如下:(1)模型简化。选取某一实际工程案例,选取土体与支挡结构计算参数,按工程上常用单独设计与整体联合设计方法对边坡与组合支挡结构进行模型简化。(2)数值模拟。利用数值模拟手段建立双排桩与悬臂式挡墙组合结构有限元分析模型,根据组合结构内力结果选取内力变化特征点。(3)单独设计方法与整体联合设计方法对比。采用单独设计方法与整体联合设计法建立三种设计简化模型,将三种简化模型进行数值模拟得到挡墙与双排桩内力变化,进行对比得到组合结构在实际工程设计中存在的差异,分析边坡支护效果。(4)土层参数变化下受力特性分析。在对组合结构数值模拟的基础上,选取边坡支护土体材料的主要影响因素,利用蒙特卡罗随机抽样法产生土层参数随机样本组,研究在岩土体材料参数变化下双排桩与悬臂式挡墙组合结构内力特征点的受力特性,得到土层参数变化对该组合结构内力变化规律影响。(5)桩身设计参数变化下受力特性分析。研究不同参数变化条件下组合结构受力特性变化规律,分别考虑桩排距、连系梁截面尺寸与前后排桩嵌岩桩长比对结构内力、桩周与桩间土体应力变化的影响,对设计参数进行一定优化,得出较合理的桩身设计参数。通过本文研究,获得主要结论如下:(1)工程上组合结构单独设计方法相对于整体联合支护设计方法偏于保守,且容易造成材料浪费。(2)利用蒙特卡洛随机抽样得到样本组进行有限元计算表明:组合结构内力特征点位置变化极小。(3)综合考虑各因素影响,桩排距取4m、连系梁截面尺寸取与桩身截面尺寸相同较优;前后排桩嵌岩深度取4m为较优。
【图文】：

坡顶标高为（下沉庭院室外标高）64.65m-68.80m，形成的边坡总长约220m，高3.2-12.0m，呈南北走向。边坡采用双排桩+悬臂式挡土墙组合结构进行支护，取该边坡支护的典型剖面图如下图2.1所示。在该双排桩+悬臂式挡墙复合支挡结构中，桩长均为17m，桩身截面尺寸为直径1m的圆，其中桩身嵌固段长度为11m，桩身嵌固在稳定地层中，桩身悬空段长度为6m，桩间距为4m，桩排距为3m；桩顶利用连系梁与上部的悬臂式挡墙相连

图 2.2 力学简化模型以上假定可知，对于均匀土（土的重度为常数），在地表以下深度z处为[70-72]，按式（2-1）计算：（2.1czσ —为自重应力，kN；γ—为墙后土层重度，，kN·m3；z—为上覆土层的深度，m。对双排桩结构进行数值模拟时可将挡墙及其以上土体部分处理成荷载和效集中力，该等效集中力大小即为挡墙部分的土体受到的主动土压力作主动土压力大小为：（2.2aaEhK221=γzczσ =γ
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU476.4

【参考文献】

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本文编号：2604603