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边坡工程中抗滑桩合理桩间距的探讨

浏览252次 时间:2018年7月26日 11:00
  抗滑桩在边坡工程中最为常用,桩间距是进行抗滑桩设计时的一个非常重要的指标,当桩间距过大时有可能难以达到较好的抗滑作用,而当桩间距过小时又会大大增加投资,所以确定相对合理的桩间距一个非常重要的工程问题。此外,还有学者依据土拱的强度条件建立了桩间距的计算模型,但是却没有考虑到桩两侧摩阻力与边坡推力之间的静力平衡条件,这样也不合理。鉴于以往学者的研究过程中出现的问题,文章将主要从抛物线形土拱效应的分析出发,综合考虑土拱强度条件以及桩间静力平衡条件来建立桩间距的计算模型,以求其能够更加符合工程实际。
  
  1 土拱效应分析在边坡工程中,当完成抗滑桩施工后,在抗滑桩阻碍坡体位移而使得自身发生变形的同时,相邻桩间的土体会形成向坡体外移动的趋势。在土体开挖结束后,这种趋势会进一步发展。
  
  由于抗滑桩的横向位移比坡体的横向位移小,进而造成桩后局部范围内的土体会不断挤压桩体,形成不均匀的土压力,桩间的部分土体因受桩体约束作用的不同而发生剥落。在靠桩体处的剥落比较少,而在远离桩体的位置剥落比较大,即在相邻两桩间的不同位置会发生不同的位移。在设桩处位移比较小,在两桩之间的位移比较大。这种情况下就会使得桩间土体与桩后土体抗剪能力的发挥而在土体之中形成“楔紧”作用,也就是形成土拱效应,以限制桩间土体滑出,并将桩后的坡体压力逐步传递至两侧桩上,这时相邻的两桩就起到了拱脚的作用。由于桩后坡体在一定高度内自上而下都会有土拱效应,但对于桩体作用最为直接而且最有意义的也是桩体在滑面以上范围的土拱,即土拱在桩顶及其以下部分应该作为主要研究对象,因此,文章选取这一部分的土拱建立模型进行分析。
  
  2 抗滑桩土拱计算模型在矩形抗滑桩土拱效应研究中,土拱是将拱所受的力传递至拱脚的一种结构,拱脚作为承力主体。在桩间距计算中,通常利用土拱效应作为计算模型,并且矩形桩由于桩侧是竖直面,一般只按单个土拱考虑。通过比较梯形断面抗滑桩的桩间土拱与矩形抗滑桩的土拱形成差异,发现除桩身迎荷面形成的土拱之外,由于梯形桩截面较矩形桩截面左右两侧增加了角度,因此能够在桩侧产生更好的挤密作用,即存在双土拱作用。土拱2 的形成必然会使得梯形桩桩间土拱效应整体加强,因此对边坡体具有更好的抗滑效果。
  
  为构建梯形断面抗滑桩桩间双土拱计算模型,文章给出基本假定。(1)桩两侧土拱交汇区为三角形受压区。(2)土拱作用如图1 所示,破坏面在拱脚,即DF 面,土拱1 和土拱2 视为两个不同个体。
  
  图1 中土拱1 厚度为t1,与桩身迎荷面的夹角为β,土拱2 厚度为t2,桩截面尺寸为(a、b、c 分别为梯形抗滑桩截面的上底边、下底边、高),底边夹角为θ,桩间距为S,桩间净距为L。其中β 按极限值取值应为,而根据破坏准则,当土体单元达到极限平衡状态,土体中存在一对剪破面,β 的取值范围为0~45°+φ/2,其中φ 为土体内摩擦角。
  
  3 梯形断面抗滑桩桩间距计算方法鉴于梯形断面抗滑桩断面有利于土拱的形成,即双土拱,由于双土拱的作用尚不明确,因此视为两个不同土拱共同作用。
  
  根据计算模型图5 可知:5 结语文章针对梯形断面抗滑桩桩间距的极限值进行了理论计算。由于梯形桩断面左右两侧增加了角度,在桩侧产生良好的挤密作用,因此在斜边产生了一个新的土拱,使得梯形桩桩间土拱效应整体加强,对边坡体具有更好的抗滑效果。此外,还建立了桩间距的计算模型,通常矩形抗滑桩只考虑桩身迎荷面形成的单个土拱,而梯形断面抗滑桩由于断面两侧易于形成土拱,因此梯形桩可视为两个土拱的共同作用。计算中将两个土拱的作用视为两个独立作用,同时将土拱1 与桩身迎荷面的夹角β 极限化,取值范围为(0°~45°+φ/2),利用土体极限强度、拱脚强度以及桩间静力平衡分别计算出桩间距。最后通过工程实例分析表明,在边坡条件相同的情况下,与其他各种矩形桩桩间距计算方法相比较,梯形断面抗滑桩在θ=0° 条件下,桩间净距明显较多数矩形桩桩间距大,在θ=0° 条件下,桩间净距达到最大值,桩间净距达到最大值,说明随着β 在(0°~45°+φ/2)范围增大,由梯形抗滑桩斜边增加的土拱效应整体效果加强,使得其具有更好的抗滑效果。
  
  参考文献:[1] 张海宽,张友,刘涛,等.基于统一强度理论多层边坡体中抗滑桩最大桩间距研究[J].地质科技情报桂彬. 边坡治理工程中抗滑桩施工实践[ J ] . 建材与装饰[3] 周桂梅.基于土拱效应抗滑桩桩间距计算及土拱可靠度分析[J].河南城建学院学报,
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