h型桩板墙桩土相互作用数值分析
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摘要
桩板墙在整治边坡中应用相当广泛，桩的抗弯能力主要取决于桩的刚度，而仅靠加大桩身截面所能增加的刚度是有限的，而且大截面桩造价昂贵、施工困难。因此近年来，对下滑推力较大的边坡，h型桩板墙、排架桩、门型刚架桩这些新型的结构形式得到了广泛应用。它们具有共同的特点：前、后基桩截面较小，用系梁联成整体构成框架，其抗弯刚度大大增加；截面受力较小，节省较多的钢筋；对锚固段岩土体的抗力要求较低；能承受较大的坡体推力。
由于单桩的情况研究较多，且受力状态相对于h型较为简单，所以本文主要是采用数值分析方法结合工程实例对h形桩板墙桩土相互作用进行研究分析。在分析中我们看到，h型桩板墙的副桩虽然没有直接承受坡体推力的作用，但其通过桩间系梁对主桩起到了巨大的支撑作用，使得主桩的抗滑能力大大增强。同时在与常规的解析方法对比中发现，由于种种假定，特别是坡体推力分布、桩间土抗力分布，使得解析法的计算结果与实际情况有所偏差。因此，解决岩土工程领域的问题需要综合利用解析方法、数值方法与实验、监测等多种手段，以提高分析结果的可靠度。
The sheet-pile retaining wall is widely adopted in the landslides or slopes remedy. The pile's capability of resist-wrench are mainly up to pile's stiffness. However, it's finite only on the pile's section dimension. Furthermore, the large-section pile is costly and difficult to construct. So these years h-type sheet-pile wall is widely constructed. They have the same parameter, the smaller section, bigger stiffness of resist-wrench, less material, shorter embedment depth and resisting bigger slide press.
Predecessor have greatly study on single pile and it is simple compare to h-type sheet-pile wall. In this paper, the main content is to apply numerical analytic method to research and analysis the interaction between slide-resistant piles and soil combined with a real example. According to numerical analysis, it's found that the vice-pile greatly sustains the main-pile by the link beam while it doesn't directly bear the slope slide-force, so the main-pile has more slide-resistant capability. In succession, the internal force of numerical method and that of the general analytic method are compared, and it's shown that the internal force of the analytic method partly deviates from the real face for these assumptions of slope press distribution, reaction distribution of soil between piles, and so on. Therefore, it's necessary to utilize several kinds of method or means, general analytic method and numerical method or experiment and monitoring to solve the geotechnical problems.
由于单桩的情况研究较多，且受力状态相对于h型较为简单，所以本文主要是采用数值分析方法结合工程实例对h形桩板墙桩土相互作用进行研究分析。在分析中我们看到，h型桩板墙的副桩虽然没有直接承受坡体推力的作用，但其通过桩间系梁对主桩起到了巨大的支撑作用，使得主桩的抗滑能力大大增强。同时在与常规的解析方法对比中发现，由于种种假定，特别是坡体推力分布、桩间土抗力分布，使得解析法的计算结果与实际情况有所偏差。因此，解决岩土工程领域的问题需要综合利用解析方法、数值方法与实验、监测等多种手段，以提高分析结果的可靠度。
The sheet-pile retaining wall is widely adopted in the landslides or slopes remedy. The pile's capability of resist-wrench are mainly up to pile's stiffness. However, it's finite only on the pile's section dimension. Furthermore, the large-section pile is costly and difficult to construct. So these years h-type sheet-pile wall is widely constructed. They have the same parameter, the smaller section, bigger stiffness of resist-wrench, less material, shorter embedment depth and resisting bigger slide press.
Predecessor have greatly study on single pile and it is simple compare to h-type sheet-pile wall. In this paper, the main content is to apply numerical analytic method to research and analysis the interaction between slide-resistant piles and soil combined with a real example. According to numerical analysis, it's found that the vice-pile greatly sustains the main-pile by the link beam while it doesn't directly bear the slope slide-force, so the main-pile has more slide-resistant capability. In succession, the internal force of numerical method and that of the general analytic method are compared, and it's shown that the internal force of the analytic method partly deviates from the real face for these assumptions of slope press distribution, reaction distribution of soil between piles, and so on. Therefore, it's necessary to utilize several kinds of method or means, general analytic method and numerical method or experiment and monitoring to solve the geotechnical problems.
引文
[1] 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院．雅安～石棉～泸沽高速公路初步设计暂行规定，2005．5．
[2] 闵顺南．徐凤鹤．施溶溪椅式抗滑桩墙的研究[A]．滑坡文集(第三集)[C]．中国铁道出版社，1982．
[3] 陈云敏．桩基动力学及其工程应用[A]．第六届全国土动力学学术会议论文集[C]．北京：中国建筑工业出版社，2002．60-66．
[4] 张友良．抗滑桩与滑坡体相互作用的研究[J]．岩石力学与工程学报，2002，21(6)：839-842．
[5] 徐凤鹤．王金生．罗依溪抗滑刚架桩的设计与施工[A]．滑坡文集(第六集)[C]．中国铁道出版社，1988．
[6] 蒋楚生．椅式抗滑桩的内力计算[J]．路基工程，2004，112(1)：57-59．
[7] 徐良德．项瑛等．排架桩与双排单桩对比模型试验[A]．滑坡文集(第六集)[C]．中国铁道出版社，1988．
[8] 闵顺南．袁建国．悬臂式刚架抗滑桩试验研究[A]．滑坡文集(第七集)[C]．中国铁道出版社，1990．
[9] 何颐华等．双排护坡桩试验与计算的研究．建筑结构学报，1996，17(2)．
[10] 孔德森．土相互作用计算模型及其在桩基结构抗震分析中的应用[D]．大连理工大学博士学位论文，2004．7．
[11] 郑刚．李欣．刘畅等．考虑桩土相互作用的双排桩分析[J]．建筑结构学报，2004，25(1)：99-106．
[12] 高同玠．吴道忠等．排架抗滑桩设计总结[A]．滑坡文集(第三集)[C]．中国铁道出版社，1982．
[13] 赵海玲．h形抗滑桩的变形性状研究[D]．四川大学硕士学位论文，2005．10．
[14] 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院．北京至昆明高速公路四川境雅安至石棉段K14+700～K14+900桩板墙及挡墙工程地质初勘报告，2005．12．
[15] 龚曙光．ANSYS基础应用及范例解析．北京：机械工业出版社，2003
[16] 美国ANSYS公司．《ANSYS非线性分析指南》．25-27．
[17] 朱少荣．抗滑桩优化设计与滑坡治理有限元分析[D]．中国地质大学硕士学位论文，2004．5．
[18] 郑颖人．赵尚毅．用有限元强度折减法求边(滑)坡支挡结构的内力．岩石力学与工程学报，2004．10，23(20)：3552-3558．
[19] 张奕淦．用ANSYS分析钢筋混凝土梁的应力．广东科技
[20] 黄昌利．谢肖礼．桩与土相互作用非线性有限元分析．广西大学学报，2002．6，27(2)：175～178
[21] 李海光．新型支挡结构设计与工程实例．北京：人民交通出版社，2004．
[22] 中华人民共和国建设部．混凝土结构设计规范(GB50010-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002．
[23] 重庆市建设委员会．建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002．
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