双排桩基坑支护结构优化分析与应用研究

本文采用平面应变有限元软件Plaxis对丁字式式结构的双排桩支护体系进行分析,探讨前后排桩排距、前后桩桩身刚度、前后排桩桩长等参数对结构变形和受力的影响,并将有限元计算的数值解与现场监测的结果进行对比分析,验证双排桩基坑支护的可行性。     

双排桩基坑支护结构的应用研究

介绍了双排桩基坑支护结构是20世纪90年代新发展的一种基坑支护技术,具有侧向刚度大,水平位移小和不需要加内支撑等特点,施工方便,减少投资,具有广泛的应用前景,采用平面应变有限元软件Plaxis对空间门架式结构的双排桩支护体系进行了稳定性分析,探讨了前后排桩排距对结构变形和受力的影响,从而优化双排桩的基坑支护设计。     

深基坑带撑双排桩支护结构有限元分析

 针对实际基坑工程的带撑双排桩支护结构，建立有限元分析模型，土体采用D-P弹塑性本构模型，通过数值模拟研究这类基坑的变形和土压力分布规律，并与实测数据进行对比，最后分析后排桩长度、后排桩间距、前后排桩的排距、联系梁刚度、支撑刚度等因素的影响。分析结果表明，带撑双排桩支护结构中后排桩位移明显小于前排桩，且前后排桩的排距和支撑刚度对此类支护结构性状的影响比较显著。     

双排桩支护在某水利基坑中的应用

某水闸基坑采用双排桩支护,通过支护结构的内力、位移分析计算对MIDAS/GTS程序和理正双排桩程序进行了对比,在计算模型基本相同的情况下计算结果有较好的一致性;采用理正双排桩程序对基坑支护断面的内力、位移及前后排桩不同土压力分担系数进行了比较分析,并对分担系数影响支护结构的内力、位移的原因进行了分析;最后对支护结构的位移进行了严密的监测,对双排桩的位移特性有了初步了解,对双排桩支护设计有较好的参考价值。     

一类双排桩支护结构内力计算

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构,国内外目前尚无此类双排桩支护结构内力计算方法。针对这类双排桩,把前后排桩看作是竖放的弹性地基梁,用土弹簧模拟基坑开挖面以下的土抗力,根据弹性地基梁的挠曲微分方程对双排桩进行分段,建立各自的内力方程。利用幂级数法结合桩端边界条件求出开挖面以下桩身的内力及变形,然后由连系梁中间截面的变形协调条件,建立力法方程,求解出连系梁中间截面的内力,进而求出前后排桩各截面的内力。结合工程实例对这一类型式的双排桩支护结构进行计算并与实测值作对比分析,提出对这一类双排桩支护结构设计有参考价值的建议。     

双排桩支护软粘土基坑开挖的有限元分析

双排桩支护结构是基坑围护结构的一种形式,但目前的分析方法无法考虑其与土体的共同作用。采用平面应变有限元方法研究了软粘土地基基坑开挖双排桩支护结构的性状,重点分析了桩土界面特性、前后排桩间距等因素对支护结构的内力和变形的影响。分析表明,当双排桩排距过小时,围护结构类似于悬臂式单排桩性质;当排距过大时,后排桩对前排桩起到类似拉锚桩的作用;只有当排间距为4d左右时,双排桩围护结构才能达到最好的效果。     

基于ABAQUS的特殊双排桩支护结构三维有限元模拟

由于支护空间受到限制等原因,工程中出现了只有后排桩挡土的特殊双排桩支护结构,和前后排间有土体的一般双排桩支护结构明显不同。为了探讨特殊双排桩的支护效应,运用大型有限元软件ABAQUS对其进行模拟分析,详细说明了使用ABAQUS模拟双排桩支护基坑开挖的关键步骤,并给出地应力平衡的相关原理。通过对实际工程的模拟,得知一般双排桩与特殊双排桩的内力分布及变形特征基本呈相反形式,相同条件下,一般双排桩的支护效果要优于特殊双排桩。笔者分析了特殊双排桩支护结构内力分布及变形的空间效应,并提出优化靠近坑角处支护结构设计的措施。     

双排桩桩间土加固作用在长江一级阶地深基坑工程中的应用分析

简化双排桩桩间土加固体为实体杆单元,采用水平向的桩土作用弹簧与前后排支护桩相连接,考虑其抗剪及抗弯能力,在双排桩桩土相互作用计算模型的基础上,提出了计算前后排桩间土加固作用对支护结构内力及变形影响的方法。结合武汉市长江一级阶地基坑工程实例,将计算结果与实测值进行对比分析,以验证该计算方法的可行性与实用性,以期为同类型基坑支护设计提供有益参考。     

软土地区拱形双排桩支护结构受力变形监测分析

苏州太仓恒大童世界的基坑项目采用了一种新型的拱形双排桩支护结构,为分析该新型支护结构的特点,在基坑开挖过程中进行了受力变形监测。监测内容包括双排桩的桩顶沉降、桩顶水平位移、以及冠梁和重要支撑的轴力,并据此分析双排桩的桩身弯矩和桩身变形特性。工程实践和监测数据表明:拱形双排桩支护体系在软土地区的应用是安全可行的,具有进一步推广价值。前排桩承受的弯矩大于后排桩,可以根据弯矩值适当优化前后排桩的配筋量。并建议进行更加细致的开挖分区和加快底板浇筑等施工措施,有助于控制支护结构的变形。该工程的相关设计和监测成果可供类似的基坑设计提供参考。     

基坑工程中双排灌注桩支护结构的有限元模拟及分析

深基坑双排灌注桩支护结构是近年来新发展起来的一种基坑支护型式和技术。双排灌注桩支护结构本质上为一悬臂超静定结构,这种形式的围护结构尚缺乏合理的计算模型和方法。文章借助有限元软件Plaxis,采用平面应变非线性塑性有限元法,分析和研究双排灌注桩围护结构的内力和变形特征,探讨了双排灌注桩不同结点处理方式以及前后排桩间距对双排灌注桩支护结构内力和变形的影响。     

考虑桩土相互作用的双排桩分析

本文在对双排桩现有计算模型进行分析的基础上,提出了一种新的考虑桩土相互作用的平面杆系有限元双排桩分析模型,将双排桩之间土视为薄压缩层,并以水平向弹簧模拟,可以考虑两排桩间土层分布变化、压缩性、桩间土加固等对双排桩相互作用的影响,避免对前后排桩土压力分布做出人为分配。利用这一模型研究了双排桩与土的相互作用问题,计算实例表明,在参数取值合理的情况下,可以取得满意的计算结果。     

疏排桩-土钉墙组合支护结构离心模型试验研究——稳定性与破坏模式

疏排桩-土钉墙组合支护是疏排桩与土钉墙相结合的一种新型支护形式,它不但充分利用了排桩抗弯能力强的优点,同时有效地克服了疏排桩桩间距受桩间土体失稳的限制和土钉墙变形难以控制的缺点.这一新型组合支护结构目前在工程中已有广泛应用,但是对于疏排桩-土钉墙组合支护结构的加固机理和破坏模式还有待于深入研究.采用同济大学中型岩土离心机进行了7组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验.离心机模型试验结果表明,疏排桩-土钉墙组合支护基坑的整体稳定性较疏排桩支护和土钉墙支护都有显著提高.疏排桩-土钉墙组合支护结构中土钉的长度和布置间距,以及排桩间距对支护基坑的稳定性影响非常显著.     

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明：水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。     

横向流动土体作用下的群桩反应性状

借助FLAC3D程序,分析了基坑开挖后土体横向流动作用下坑内群桩的反应性状。研究了两桩、四桩、五桩、六桩群桩中基桩的反应性状,并与相同位置的单桩反应进行了比较,得到了受横向流动土体作用的群桩相互作用规律:桩基连线平行于边坡布置的两桩,相互影响并不明显;而在其它情况下,前排桩对后排桩遮拦、后排桩对前排桩阻挡,均使受影响的桩基内力分布改变,桩身最大变形量减小;受周围越多、越近桩基的影响,基桩的内力和变位减少得越多。根据桩间土体的成拱特征,定性解释了群桩相互作用的机理与规律,具体工程的现场量测结果也验证了此结论。     

排桩复合土钉支护结构受力变形机理分析

排桩复合土钉支护结构是近年来在基坑工程实践中得到成功应用的一种新型支护形式,为研究其受力变形机理,在工程案例分析基础上,采用有限元软件建立排桩复合土钉支护结构三维数值模型,模拟基坑分步开挖工况,对排桩侧移、坑后地表竖向沉降、坑底土体隆起变形、土钉轴力及桩身弯矩等进行了研究分析。结果表明:排桩复合土钉支护结构中土钉起着“弱锚杆”作用,相对于纯排桩支护结构,改变了排桩的变形和受力性状;相对于纯土钉支护结构,排桩复合土钉支护结构中土钉轴力峰值较小且靠近基坑侧壁,土钉受排桩-面层系统的拉拔作用,钉头处轴力较大。研究成果可为排桩复合土钉支护结构的设计、施工提供理论参考。     

基于Floquet变换方法的单排桩隔振数值模型

基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Floquet逆变换,即得排桩在空间域内的解。数值结果表明,Flo-quet变换方法的结果与直接叠加法的结果完全吻合。利用所建立的数值模型,文中对桩长、桩土弹性模量比、桩间距对排桩隔振效果的影响进行了分析。     

Measurement of shear forces of frozen soil swelling acting on piles

Conclusions 1. The force-measuring pile used can be recommended for long-term measurements under various conditions of the swelling shear forces acting during the soil freezing process, on actual piles, both individually standing and also forming a part of a row, cluster, or field.2. The outside air temperature affects the intensity of the growth in the swelling forces occurring in the soil freezing process and the maximum values of the forces.3. In case of piles in a row, the growth in the swelling forces is more smooth and the reductions in the spring season are less intensive than in the case of individually standing piles. The values of these forces in the freezing sandy soils are considerably lower. The soil surface swelling near the piles in a row is lower than that near individually standing piles.Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 6, pp. 16–19, November–December, 1988.     

桩间土加固对双排桩变形性状的影响分析

结合软土深基坑工程实例,深入地了解桩间土体加固对双排桩支护结构变形性状的影响。采用双排型钢桩进行基坑支护时,前、后排型钢桩间土的加固可较好地保证前、后排型钢桩共同受力,且加固效果随前、后排桩间距的加大而增大,对型钢桩变形的控制具有重要的影响。同时,桩间土加固削弱了型钢桩与连梁的连接刚度对型钢桩变形的影响,可更好地保证基坑周边环境的安全。     

既有建筑地下增层双层悬臂排桩承载性状及优化分析

在既有地下室以下增设地下空间，常面临既有支护与新增支护构成双层支挡结构的开挖工况，这是传统开挖设计方法未涉及的新问题。基于室内模型试验结果，采用有限元分析该特殊支挡结构承载机理和破坏模式，以及既有-新增支护桩排间距、长度比等参数对基坑安全系数和支挡结构受力分担的影响。研究表明：随排间距减小，基坑安全系数不断增大，新增支护桩由主动区土置换体转变为主要受荷结构，双层支挡结构产生整体倾覆破坏；排间距较大时，既有支护桩单独发生倾覆破坏，土体滑移面被限制于排间土体，而新增支护桩及其桩背土体受影响较小。在一定长度范围内，新增支护桩桩长的增加可明显提升基坑安全系数及其受力分担效果，且排间距越小其作用越明显。通过对新增-既有两级支护桩的弯矩最大值差值、总和及支护安全系数的综合评价，得到新增支护桩布置的最优方案。     

邯郸市某基坑不同工程地质条件下的支护设计

介绍基坑支护方案的选取,根据实际工程地质情况,基坑北侧采用安全可靠的单支点排桩与锚杆支护,其余三侧采用成本低、经济性好的土钉墙支护。采用朗肯土压力公式设计并计算了单支撑排桩与锚杆以及土钉墙支护的参数,并进行了安全稳定性验算;确定了施工过程中的变形监测方案。