考虑拱形双排桩空间作用效应的简化计算方法

以苏州某采用拱形双排桩支护结构的基坑工程为研究背景,针对该新型支护结构,提出了拱形双排桩支护结构的空间作用效应理论,将桩顶拱梁简化为两铰拱,计算得到法向均布荷载下合理拱轴线的线型。并在给定土压力计算模式下,推导双排桩单元内力与变形的解析式,然后将两部分解答通过变形协调关系进行联立求解。分析结果表明:桩顶拱梁和前后排桩组合而成的空间超静定结构可以有效地减小桩顶水平位移,并在受力时能产生与主动土压力反向作用的力偶,使桩身弯矩呈反向弯曲;随着排距的增大,后排桩对前排桩的拉锚作用愈发明显,但桩距对桩身弯矩的分布规律影响不大。     

双排桩支护结构在软土基坑工程中的应用

本文介绍了笔者在一软土基坑工程开挖中所采用双排桩支护结构的设计、计算和监测情况,并分析了双排桩支护结构的受力、变形特性,得到了该支护结构设计应用的一些有益结论。     

不同嵌固深度排桩受力与变形特性现场试验研究

根据某一水闸基坑开挖工程,在排桩桩体内埋设测斜仪、钢筋应力计对非等长双排桩基坑支护结构变形特性进行了现场观测,采用规范法讨论了后排桩不同嵌固对前、后排桩的变形、内力影响。研究结果表明：非等长双排桩桩顶位移、桩身剪力、弯矩与传统等长双排桩基坑支护结构规律一致;增大后排桩的嵌固深度,前、后排桩的桩顶位移均减小;前排桩桩身剪力、弯矩减小,后排桩增大,但当嵌固深度超过桩长3/4时,前、后排桩的桩顶水平位移、桩身剪力、弯矩减小或增大趋势均不明显;研究成果为双排桩基坑支护结构设计优化提供一定参考。     

基坑双排斜桩模型试验研究

伴随着地下空间开发的开发,基坑开挖深度逐步加大,当开挖深度较大时,单排桩满足不了位移要求时,发展出双排直桩、斜直交替桩等新型支护形式,然而支护效果仍不够理想。为进一步优化基坑工程中的双排支护桩,增大其抗侧刚度,将桩设置为斜桩形成基坑双排斜桩。为了验证双排斜桩的支护效果,基于室内模型试验对双排斜桩在开挖与堆载作用下的桩顶位移和桩身弯矩进行监测,并与单排桩、双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩和常规排距前排倾斜双排桩进行对比。研究结果表明:(1)双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩、常规排距前排倾斜双排桩和双排斜桩的侧向刚度均优于单排桩;(2)当桩顶排距较小时,前后排形成的空间刚架作用不强,小排距前排倾斜双排桩承载力弱于双排直立桩,当桩顶排距与双排直立桩相同时,前排倾斜双排桩的桩顶位移增长速度比双排直立桩缓慢,承载力提高;(3)双排斜桩在开挖和堆载过程中,位移增长最为缓慢,桩身弯矩较小,相比单排桩、双排直立桩和前排倾斜双排桩有一定优势;(4)对5种工况的桩型布置进行排序,双排斜桩＞常规排距前排倾斜双排桩＞双排直立桩＞小排距前排倾斜双排桩＞单排桩。     

基坑前排桩倾斜的双排桩性状分析

为优化基坑工程中的双排桩支护形式,改善支护双排桩受力特性,对深基坑前排桩倾斜的双排桩进行了三维数值模拟计算与分析,研究了前排桩不同倾斜角度时,基坑前排桩倾斜的双排桩的变形与受力规律。研究结果表明:前排桩倾斜的双排桩的桩顶水平位移小于常规双排桩的桩顶水平位移,随着倾斜角增加,桩顶水平位移和桩身最大水平位移逐渐减少,支护双排桩的抗倾覆能力得到了提高;前后排桩的桩身负弯矩范围缩小,正弯矩范围逐渐增大,正、负弯矩峰值差值变大,受力不均匀,不能充分发挥桩体材料的承载能力。这为其进一步研究和设计计算提供了一定的参考依据。     

"前斜后直"倾斜桩基坑支护在武汉深厚淤泥质层中的设计与应用

以武汉深厚淤泥质地区"前斜后直"倾斜桩基坑支护为例,通过有限元分析,对比"前斜后直"与垂直双排桩支护结构位移、弯矩变化,探讨"前斜后直"倾斜桩基坑支护位移及内力变化特性,结果表明"前斜后直"双排桩位移最大值明显小于垂直双排柱的最大位移,且随基坑开挖深度加大,"前斜后直"双排桩位移控制作用更明显.倾斜支护结构有较好的降低桩身及连梁弯矩的作用,"前斜后直"支护结构中后直桩弯矩总体小于前斜桩弯矩.随基坑开挖深度增加,斜桩支护中桩身及连梁弯矩降低作用更加显著.现场监测表明,"前斜后直"倾斜桩在武汉深厚淤泥质地区的应用效果良好.     

偏压荷载作用下双排桩支护结构的受力变形特性研究

以某停车场项目为背景,针对停车场东环路段双排桩支护受偏压荷载作用,采用MIDAS GTS有限元软件建立三维计算模型,重点分析了双排桩支护结构受偏压荷载的基坑变形差异,并探讨了双排桩悬臂结构受偏压荷载影响的内力特征。分析表明:在周边环境和地质条件复杂情况下,受偏压荷载的支护结构的受力变形更明显,开挖初期,地表标高不同的偏压荷载使基坑的位移及内力增加,基坑开挖越深,偏压基坑变形及位移差值就越大。在偏压荷载下,双排桩悬臂结构整体向内侧偏移趋势更加明显,地表沉降差值也随基坑深度而增加呈凹槽型曲线,但地表偏压对悬臂结构基底隆起的影响较小。偏压侧桩身内力大于非偏压侧桩身内力,最大弯矩位置未发生明显改变,研究成果对于类似工程的安全施工具有一定借鉴意义。     

某基坑桩顶水平位移监测与数值模拟比较

对某基坑工程支护结构在施工过程中桩顶与桩身水平位移监测数据与数值模拟结果进行了分析和比较,总结出基坑桩顶及桩身水平方向位移随着基坑开挖的变形规律,以及基坑变形特性、支护桩刚度、插入深度等对基坑的影响,以期对今后的类似工程的设计与施工提供参考。     

桩撑支护体系中排桩弯矩及水平位移监测与模拟分析

结合郑州市地铁车站桩撑支护结构实例工程,对支护排桩钢筋应力和变形进行监测,通过钢筋应力反演出桩身弯矩,发现桩身弯矩的最大值和反弯点位置随着基坑的开挖而下降。对地铁车站标准段基坑建立数值分析模型,模拟基坑开挖过程,重点分析支护排桩的弯矩和位移,结合实测结果和理正计算结果发现基坑开挖面以上弯矩绝对值为基坑开挖面以下嵌固端的1.5~2倍,建议在基坑支护设计中可对支护排桩配筋做变截面处理。     

基坑门式双排直斜桩受力特性数值分析

为优化基坑工程中的双排桩支护形式,改善桩的受力特性,对深基坑悬臂式双排直斜桩进行了二维数值模拟计算与分析,研究了基坑门式双排直斜桩的变形与受力特性,并将所得结果与传统的直立桩受力特性进行了对比分析。研究结果表明:直斜桩的桩顶水平位移较传统直立支护桩有所减小,支护桩抗倾覆能力得到了提高;桩身侧移曲线平缓,侧移最大值较小,较直桩支护形式减小了应力集中发生的可能性;桩身弯矩值分布均较小,且正、负弯矩峰值差值比直立桩小,更充分利用了桩体的材料强度,具有显著的工程应用价值和经济效益。     

双排桩在长春地区基坑工程中的应用

通过对长春地区基坑工程进行双排桩支护,采用理正软件对基坑断面的位移、内力进行计算并与实际监测数据进行了比较,得出了理正软件能较好地反映出维护结构的内力和变形;双排桩有冠梁,本次工程桩身最大变形仍发生在桩顶,对今后长春地区双排桩施工具有一定的指导意义。     

新型桩–土–撑组合支护体系工程应用研究

以上海某基坑工程为背景,应用Plaxis 2D有限元软件、采用土体硬化本构模型(HS)对新型桩–土–撑组合支护体系进行计算分析,得到了该组合支护体系在基坑开挖时的变形规律。计算值通过与现场实测值对比分析发现:Plaxis2D能够较好地预测新型桩–土–撑组合支护体系实际基坑开挖的围护结构变形;钢管斜撑的存在改变了传统双排桩的变形规律,能够有效减小围护桩顶位移;基坑变形满足基坑安全和变形要求;该基坑支护体系无内支撑,不仅方便基坑开挖,而且不会因为临时支撑的施工和拆除产生大量建筑垃圾,安全经济、绿色环保,可以为软土地区的深大基坑工程提供参考。     

基坑工程倾斜桩及其与多级支护组合的工程应用研究

为避免支撑的大量使用造成的资源浪费和固体废物污染,开展了倾斜双排桩、倾斜桩多级支护的工程应用研究.采用数值计算方法研究支护结构内力、位移及整体稳定性,通过对比分析及监测结果验证,探讨倾斜桩及其与多级支护结构组合支护的工程特性.研究结果表明:倾斜双排桩及倾斜桩多级支护相较于传统垂直双排桩,能显著减小基坑位移、提高整体稳定性安全系数,其中,倾斜桩多级支护平台设置连梁时,对于关联式破坏的分级支护具有更好的位移和稳定性控制效果;倾斜双排桩桩身弯矩显著小于垂直双排桩桩身弯矩,但弯矩形态较接近,分级支护平台取消连梁时,具有更小的桩身弯矩,工程应用中可采取结构措施,平衡位移、弯矩及整体稳定性间的关系;通过现场位移监测,倾斜桩支护结构位移总体小于垂直桩.     

基坑水泥土墙内微型钢管桩承载特性试验研究

微型钢管桩具有承载力高、抗弯刚度大、施工速度快、地层适应性强等优点,广泛应用于基坑支护中。基于青岛某重点工程的基坑项目,采用水泥土桩内置微型钢管桩并结合预应力锚杆支护形式,通过对3根注浆微型钢管桩的现场桩身应力测试和室内抗弯试验,探讨基坑开挖过程中微型钢管桩的内力变化规律和承载机理。研究结果表明:微型钢管桩的最大弯矩发生在桩顶,桩身弯矩随着基坑开挖逐渐增大,沿深度呈上大下小的趋势,桩身弯矩的分布形态表明采用桩锚支护模式对微型钢管桩设计计算是合理的。通过对基坑位移的监测,得出了基坑位移随开挖深度的变化规律,说明注浆后的微型钢管桩植入到水泥土桩中,能够显著提高水泥土桩的抗弯刚度,达到限制基坑变形的目的。     

双排桩基坑支护结构设计方法及工程应用

双排桩是一种较为新型的基坑支护结构,它的主要优点是可以应用在不能实施锚杆或内支撑的基坑支护段,且施工简单,工期较短。《建筑基坑支护技术规程》（jGJ120-99）没有关于双排桩结构的设计方法,《建筑基坑支护技术规程》（1cJ120—2012）对以往的双排桩工程实例进行了总结,并通过模型试验与工程测试的研究,提出了一种双排桩设计计算的简化实用方法。为了深入探讨双排桩的设计计算及其在基坑支护工程中的应用问题,本文对规程中双排桩支护结构的设计方法进行了阐述,通过对广州亚运城某基坑支护双排桩结构的算例分析,结合理正基坑软件计算结果进行了对比。本工程中需对基坑北侧人行天桥桩基础进行保护以及控制基坑变形,双排桩结构解决了这个问题,为双排桩支护结构的工程应用提供可参考的实例。     

黄土基坑双排桩支护结构的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型,分析了黄土基坑双排桩支护结构中排距和桩身强度(包括桩的截面尺寸及桩身混凝土强度)对桩位移和弯矩的影响,并且在基坑和桩身情况相同的条件下,比较了单排桩和双排桩。研究结果表明,黄土基坑使用双排桩支护体系比单排桩支护体系在安全性能方面更具有优越性。计算给出了双排桩排距和桩截面尺寸的最佳取值范围,以及桩身所用混凝土的最佳强度等级。本文为黄土基坑双排桩支护结构的设计和施工提供了一定的参考依据。     

深基坑无支撑支护前排倾斜双排桩设计与应用分析

介绍了武汉某深基坑前排倾斜双排桩无支撑支护设计过程,有限元方法可以为支护结构选出合适的设计参数。通过监测资料分析了基坑开挖过程中桩身水平位移变化过程,验证了设计的合理性。分析有限元软件计算结果与监测资料得到以下结论:(1)前排桩倾角增大,基坑变形减小,减小程度随倾角增大而变弱,结合旋挖钻机施工角度,选择15°倾角效果较为合适;(2)增大桩长、桩间距或者连梁长度可以减小支护结构变形与内力,需考虑现场条件综合确定支护结构参数;(3)开挖过程中桩身变形逐渐增大,后排桩桩顶位移最大,前排斜桩最大位移并不在桩顶,而是在桩顶以下0.27倍桩长位置,倾斜桩支护基坑变形模式类似桩撑支护。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

双排桩支护工程实例分析

双排桩支护结构在基坑工程中应用越来越多,对某双排桩支护工程实例进行分析,得出如下结论：采用Duncan-Chang模型模拟土体,能较好地反映围护结构的实际变形和内力;双排桩类似于刚性围护结构,最大变形发生在桩顶;落深区的开挖进一步削弱了坑边土体对支护桩的嵌固作用,因此在工程设计中,开挖深度建议按落深区基底标高确定。     

深基坑桩锚支护结构数值模拟与现场实测

利用FLAC3D进行基坑开挖数值模拟,结合桩体钢筋应力与水平位移的现场监测结果,分析了桩锚支护结构桩体受力与变形特征。结果表明:圈梁对桩顶的约束作用明显,在桩顶引起约束横向力与力矩,影响桩体的受力形态;桩身弯矩随着基坑开挖深度的增加而增大,锚杆的位置对桩身弯矩有明显影响;桩身水平位移为两端小中间大,且位移最大值随基坑开挖深度的增加向下发展。