Experiment and analysis on horizontal bearing capacity single-chamber closed diaphragm wall

井筒式地下连续墙基础内部含有大面积的土芯,由于存在墙内土芯、墙体以及外部土体的相互作用,其水平承载特性复杂。采用水平静载荷试验,进行了3个不同截面尺寸单室井筒式地下连续墙模型试验。便于对比,同时进行了3个相应尺寸的单片墙模型试验。基于墙身内力及位移测试结果,研究了单室井筒式地下连续墙基础的水平承载特性,分析了水平荷载-位移特性、土压力-位移的分布规律,结果表明：单室井筒式地下连续墙基础呈整体倾斜破坏特性,前墙外侧土压力对承载力贡献最大。结合模型试验特征,分别采用4种弹簧的弹性基础分析法和8种弹簧的刚性基础分析法计算单片墙与单室井筒式地下连续墙,与试验结果吻合较好,分析方法可为设计提供参考。     

黄土地区单片地下连续墙水平承载特性试验研究

黄土地区某拱桥采用较为新颖的井筒式地下连续墙基础。为研究基础的水平承载特性,对单片地下连续墙进行了水平荷载试验。在墙身中布置钢筋计、测斜管,墙背布置土压力盒,采用慢速维持荷载法进行水平加载,试验时采集了墙顶、墙身位移、墙身应变、墙侧土抗力等现场数据,绘制了水平荷载H与力作用点处位移Y关系曲线。根据墙身实测应变采用标定断面法和理论计算法推算墙身弯矩,根据弹性地基梁理论由墙身弯矩推算墙侧土抗力,并与墙侧实测土抗力进行了对比分析。分析得出了单片墙水平承载力、不同深度处土抗力和水平位移关系图(q-y曲线),并推算了设计所需的土水平抗力系数的比例系数m值。试验和分析结果为黄土地区井筒式地下连续墙基础设计提供了重要依据。     

黄土地区井筒式地下连续墙基础的长期监测与分析

以山西某在建拱桥为依托,对其采用的井筒式地下连续墙基础进行长期监测,研究了在不同工作状态下,井筒式地下连续墙各片墙所承受的轴力与侧摩阻力的分布规律,特别在正常工作荷载下,闭合墙基础的承载性状类似于端承摩擦墙。并结合土压力盒所测墙周土体作用于工程墙的土反力值,分析了承台与土芯之间的作用并不显著,且在运营阶段,墙内土芯对闭合墙的水平承载力贡献小,而外侧的上部表层土和浅层土对工程墙基础的水平承载力影响很大。     

单室与四室井筒式地下连续墙竖向承载特性研究

以井筒式地下连续墙为研究对象,采用数值模拟的研究方法,应用弹性本构模型,考虑墙土界面的参数影响,对单室和四室井筒式地下连续墙基础的沉降特性、内外侧摩阻力、端阻力、土芯顶部反力及其荷载分担比进行分析和研究。研究表明：外摩阻力主要由墙身深度范围内的外侧下部土体提供,内摩阻力主要由土芯下部土体提供;外摩阻力自上而下发挥作用,而内摩阻力自下而上发挥作用。随着荷载的增加,单室井筒式地下连续墙的外侧摩阻力的荷载分担比逐渐减小,而端承反力、内侧摩阻力和土芯顶反力的荷载分担比都在增加,而四室井筒式地下连续墙的外侧摩阻力、墙端反力、土芯顶反力都在减小,仅有内摩阻力的荷载分担比在增加。     

矩形闭合地下连续墙基础负摩阻力模型试验研究

矩形闭合地下连续墙基础(简称闭合墙基础)是一种新型的桥梁基础。通过单片墙与矩形闭合墙的对比性浸水模型试验,对闭合墙基础负摩阻力的作用机理以及浸水后闭合墙基础的竖向承载性状进行了研究。试验研究结果表明:单片墙与闭合墙基础的中性点深度比在0.34～0.64之间,与现场试验实测结果十分接近,且闭合墙基础的中性点位置比单片墙的低。负摩阻力分布曲线大致呈抛物线型,与桩基现场浸水试验结果相似。由于闭合墙基础良好的整体性和防渗特性,当墙周土层浸水发生湿陷变形,土芯不会受到水的影响,因此在负摩阻力作用下,内摩阻力与承台土反力能够得以发挥。闭合墙基础所有竖向荷载均由外侧正摩阻力、内摩阻力以及端阻力和承台土反力四者共同分担,能够有效地阻止墙身附加沉降的继续发展。在相同的湿陷性黄土地层且浸水条件相同的情况下,闭合墙浸水后的附加沉降小于单片墙,表现出良好的抗沉降特性,在一定程度上能减小负摩阻力对桥梁工程的危害。     

矩形闭合墙桥梁基础研究现状及发展趋势

对矩形闭合型地下连续墙桥梁基础的国内外研究现状及发展趋势进行了详细的述评,指出:矩形闭合型地下连续墙基础是一种新型的桥梁基础,在日本的桥梁工程中得到了大量应用并取得了良好的社会经济效益,但是闭合墙基础的承载机理和基础-地基共同作用规律尚未清楚;在我国.还没有形成较为成熟的设计计算方法;由于墙内土芯的存在,矩形闭合墙基础的荷载传递机理和承载性状相对比较复杂.研究内侧土芯对承载力的贡献,恰恰是闭合墙基础承载机理的核心问题.对闭合墙基础荷载传递机理和承载性状的研究,应主要关注内侧摩阻力的产生机理、分布规律和计算方法,墙-土-承台相互作用,承台的荷载承担状况等关键问题.     

井筒式地下连续墙基础竖向承载特性试验研究

井筒式地下连续墙基础是一种较为新颖的深基础形式。为研究其竖向承载特性,在国内首次采用自平衡法对黄土地区某桥梁的井筒式地下连续墙基础进行了现场静载试验。通过对试验数据分析,得出了地下连续墙基础的竖向承载力、侧摩阻力及端阻力的发挥特性。试验和分析结果为工程设计提供了重要依据。     

软土地基格栅式地下连续墙与群桩桥梁基础竖向承载性状对比模型试验研究

在软基上修建高速铁路,其桥梁墩台须采取必要的加固措施,以满足轨道线路对沉降的严格要求,而新型桥梁基础——格栅式地下连续墙（以下简称：格栅式地连墙）为解决这一问题提供了新的技术方案。为分析软土地基高铁格栅式地连墙桥梁基础的承载性状,对采用相近材料用量的3种基础形式（群桩与单室、两室格栅式地连墙）进行了两组对比模型试验,结果表明：相同荷载下,单室与两室格栅式地连墙的沉降量相近,群桩基础的沉降量较大,单室与两室的极限承载力分别为群桩的116.7%与120.4%;群桩侧摩阻力呈“L”形分布,格栅式地连墙外摩阻力呈不对称“M”形分布,其土芯侧摩阻力的发挥主要集中在墙体端部以上约占墙体深度1/4的部位;3种基础形式的承台土反力及侧摩阻力的荷载分担百分比均较小,基础承载特性均表现为摩擦端承墙（桩）;相同荷载下,群桩的单位端阻力大于格栅式地连墙基础,而相同单位端阻力下,群桩的沉降量亦大于格栅式地连墙基础;在软土地基,当不能利用土体共同承担上部荷载时,采用地下连续墙基础替代群桩将会起到提高基础承载力,减少沉降量等的作用。     

倾斜可液化场地中矩形闭合型地下连续墙桥梁基础动力特性研究

矩形闭合型地下连续墙作为一种新型桥梁基础,在倾斜可液化场地中的动力响应特性还不清楚。基于离心机振动台试验结果,研究在倾斜可液化场地中的不同地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙桥梁基础抵抗土体液化的性能及其位移(沉降、转角和水平位移)特征。通过对比在三种地震动(小震峰值为0.05g、中震峰值为0.13g、大震峰值为0.50g)作用下,远场土体与墙内土芯的动力响应特征,证实了矩形闭合型地下连续墙基础的抗液化性能。综合分析在3种地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,讨论了其在倾斜可液化场地中作为桥梁基础的优劣性;分析发现在中震工况下,在可液化场地中矩形闭合型地下连续墙基础作为桥梁基础的性能最为显著。此外,通过对比有、无承台的两组矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,分析了矩形闭合型地下连续墙基础顶部承台的作用。     

人工制备湿陷性黄土地基地下连续墙浸水试验研究

为研究湿陷性黄土地基地下连续墙基础竖向极限承载特性及浸水后负摩阻力分布特征,选用石英粉、砂、膨润土、石膏和工业盐制备了人工湿陷性黄土,对人工制备湿陷性黄土的物理力学特性进行分析;采用人工制备湿陷性黄土填筑模型试验,进行地下连续墙基础承载特性试验研究。研究结果表明:人工制备湿陷性黄土的物理力学参数与天然黄土基本一致,可用于湿陷性黄土与构筑物相互作用模型试验相似材料。地下连续墙竖向承载力达到其极限时,外墙和内墙总侧摩阻力荷载分担比为67%,确定地下连续墙为端承摩擦型基础。地基浸水湿陷后,中性点深度比为0.64~0.73,试验结果与桩基浸水试验测试结果较为一致。由于地下连续墙基础具有良好的整体性和防渗性,芯土不受水的影响,内墙侧摩阻力与承台土反力能够得以发挥,有效减小地下连续墙基础的沉降。     

矩形闭合地下连续墙桥梁基础竖向承载特性试验研究

针对矩形闭合地下连续墙--一种新型的桥梁基础,进行了闭合墙基础的竖向载荷模型试验,对其荷载传递机理和墙体内、外侧摩阻力以及承台土反力的分布规律与发挥发展过程等作了系统的研究。研究表明:闭合墙基础的竖向承载力由外侧摩阻力、内侧摩阻力、端阻力以及承台土反力四部分组成。外侧摩阻力自上而下发挥,内摩阻力缓于外摩阻力自下而上逐渐发挥,由于承台的"削弱效应",上部墙段的内摩阻力接近于0。承台土反力分布的总体特征是承台角点处最大,边缘处次之,中心区最小。随着荷载的增加,闭合墙侧摩阻力增加趋势变缓,荷载分担比逐步减小,而墙端阻力和承台土反力的增加幅度逐渐变大,墙顶增加的荷载大部分都由墙端阻力和承台土反力分担。     

矩形地下连续墙的荷载试验研究

介绍矩形地下连续墙基础竖向和水平荷载试验。通过对压浆前、后墙体的轴力传递、墙侧摩阻力和墙端阻力发挥特征的对比分析,揭示试验墙的荷载传递性状以及墙底注浆对其承载力的影响;水平试验得出了试验墙的水平临界荷载、水平极限承载力和地基土水平抗力系数的比例系数、墙身内力、墙身水平变形等。     

便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性分析

为了研究便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性,以深圳市地铁6号线科学馆站超深基坑的上跨便桥段支护工程为依托,采用有限差分程序FLAC^3D结合现场监测情况对便桥荷载作用下超深基坑地下连续墙的墙顶沉降、墙顶水平位移和地表沉降等变形特征进行了分析,通过实测与模拟变形对比分析,验证了数值模型的可靠性,在此基础上对便桥荷载作用下的地下连续墙墙底失稳机理进行了探讨,根据极限承载力理论得出了相应稳定性验算公式,并对影响地下连续墙变形的主要因素进行了分析。研究表明:影响地下连续墙变形的主要因素为土层性质、便桥荷载和地下连续墙嵌固深度;墙底土体与墙侧土体比较,前者的强度和刚度对地下连续墙的变形影响更大;便桥荷载作用下地下连续墙容易产生墙底失稳,应对其墙底稳定性进行验算。     

桥梁刚性地下连续墙基础竖向承载特性试验研究

就如何计算和考虑桥梁基础地下墙的竖向、横向承载力和沿墙面的地基土侧摩阻力的问题进行了研究,通过原位黄土刚性地下连续墙的竖向荷载试验以及实心体明挖基础的竖向承载力试验,比较了二者的竖向受力特性,对以后类似地质情况下地下连续墙基础的设计有一定的参考作用。     

超薄加劲钢板剪力墙受剪性能试验研究及数值分析

对于超薄加劲钢板剪力墙,由于钢板超薄,采用传统焊接工艺将导致严重的焊接变形,故需要采用改进焊接工艺,即将钢板墙在加劲肋处断开,进行弯折组合后焊接并形成加劲肋。为研究采用改进焊接工艺完成的超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能,进行了足尺试件的受剪性能试验,研究了钢板墙的受剪破坏形态、滞回特性、承载能力及耗能能力等,验证了在竖向加劲肋位置采用的改进连接构造及焊缝工艺满足受剪承载力要求,并对不同钢柱截面、不同墙宽高比对钢板墙受剪性能的影响进行了对比分析。结果表明：采用改进工艺的钢板剪力墙满足受剪承载力要求且具有稳定的耗能能力,随着钢柱截面积增大,钢板墙的侧移刚度、峰值荷载均有所增加,相应的极限位移、耗能能力有所下降;随着墙宽高比减小,钢板墙的侧移刚度、屈服荷载、峰值荷载均相应降低,相应的极限位移、耗能能力有所提高。采用通用有限元分析软件ANSYS对超薄加劲钢板剪力墙的受剪性能试验进行了数值模拟,有限元结果与试验结果总体吻合良好,有限元分析可以很好地模拟超薄加劲钢板剪力墙的全受力过程和破坏模式。     

动态逆作开挖下有侧移钢管桩组的 整体稳定性能研究

有侧移静压钢管桩组支承的承载性能对于逆作增建地下室时既有建筑的安全保障至关重要。为获得逆作开挖下有侧移钢管桩组的整体稳定性能,提出一种考虑初始几何缺陷影响的钢管桩组非线性稳定承载力求解方法;基于线性特征值分析,就桩顶锚于原有基础（方案1）、桩顶锚于转换承台（方案2）两种方案,探讨土体水平抗力、原有基础抗弯刚度等因素对侧向约束的影响,求得稳定荷载和计算长度;继而引入一致模态和基坑侧移变形缺陷,采用非线性极值点分析初始缺陷的不利影响,基于此提出计算长度加大系数,进而求得修正后的非线性承载力;最后以单钢管桩组和整体模型为研究对象,对两种方案的侧向刚度差异及实际风载下的整体侧向位移进行分析。研究表明,相较方案1,方案2中有侧移钢管桩组在逆作开挖下的稳定承载性能有显著提升,不同土体水平抗力临界荷载比约为3.30~3.40;初始缺陷对钢管桩组的非线性承载力有不利影响,缺陷幅值越大,承载性能越差,工程设计中按包络法建议加大计算长度至1.15倍;风载作用下,两种方案中有侧移钢管桩组顶部的最大整体侧向位移约为50 mm,其引起的侧移缺陷对非线性承载力的不利影响不可忽略。