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桩锚与土钉联合支护结构土压力分配机制研究

刘建伟  
【摘要】:在众多的基坑支护形式中,桩锚支护和土钉支护是我国目前最常采用的两种支护形式,它们在基坑工程中得到了持续广泛的应用。将此两种支护形式联合起来使用,构成桩锚与土钉联合支护结构,经过实践证明是成功的,但桩锚与土钉联合支护结构相关理论的研究明显滞后于工程实践,严重影响了其在基坑工程中更广泛的应用。 土压力在联合支护中的分配是其亟待解决的关键问题之一。本文以土压力分配机制为主要研究内容,引入协同工作假定,结合工程实测数据,研究了桩锚与土钉联合支护结构中的土压力分配模式,所取得的主要研究成果包括: (1)总结了桩锚与土钉联合支护结构的工作机理,分析了桩锚支护结构和土钉支护结构可能的联合形式和优化选型原则。联合形式分两大类:竖向联合和水平向联合,选型的原则是基坑周边环境条件。 (2)阐述了桩锚与土钉联合支护结构的变形模式,研究提出了基于桩锚与土钉联合支护结构协同工作、协调变形条件下的土压力分配机制,引入桩锚与土钉联合支护结构的土压力分配系数Ψ(定义为土钉支护结构所分担土压力的比例),并推导出Ψ的表示方法。 (3)分析了桩锚与土钉联合支护结构可能的破坏类型,比较了桩锚与土钉联合支护结构的破坏与桩锚支护结构和土钉支护结构的破坏之间的联系和区别。在基于联合支护结构变形协调所得到的土压力分配基础上提出桩锚与土钉联合支护结构的设计计算方法。 (4)利用自编程序对桩锚与土钉联合支护结构的基坑工程进行计算、分析和整理。得到联合支护结构的土压力分配系数Ψ的取值范围。根据实际测斜资料计算结果与按变形协调分析结果相比较,表明本文引入的土压力分配系数Ψ是比较稳定的;理论计算的变形较实测值稍大,但变形趋势与实际工程监测结果相一致。这些结果一方面表明联合支护结构实际所受到的土压力要小于按照朗肯理论计算的土压力,另一方面也验证了变形协调法在分析桩锚与土钉联合支护结构中土压力分配的合理性与可行性。


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