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大变位条件下板桩墙地基反力系数m值的实验研究

刘璠  
【摘要】: 板桩墙属于柔性挡土结构,作用在它上面的主要荷载是土压力,同时又靠土的抗力维持稳定。作用在板桩墙体上的土压力荷载将因墙体的挠曲变形产生重分布,继而影响到墙体的内力和变形分布。因此,土体和板桩墙之间存在着相互作用、相互制约的复杂关系,这就决定了板桩墙计算的复杂性。 本文对板桩墙的各种计算方法进行比较发现,竖向弹性地基梁法能恰当地反映墙土间复杂的相互作用,是比较适合于板桩墙的计算方法。竖向弹性地基梁法的关键在于正确的选取地基反力系数,通常水平地基反力系数采用m法确定,即土体的地基反力系数与埋深成正比,其比例系数为m。m值可通过水平荷载试验确定,也可按规范进行选取,规范中m值来源于空间桩试验,而板桩结构属于平面问题,在空间问题和平面应变问题中,土体和结构的相互作用有明显的差异,故两者的m值会存在差异,因此有必要对板桩问题的m值进行专门的研究;另外,随着近些年大型深水板桩码头的出现,泥面变位超出规范附录A给出的m值适用范围的问题更加突出。 基于上述情况,本文进行了板桩m法推力模型实验,通过模型实验,对板桩墙在不同土质、刚度、入土深度情况下,对应不同泥面水平变位,尤其是大变位(1~5cm)时m值的变化规律做了一些深入的研究。利用实验测得的弯矩和推力,推求出m值,再用这个m值进行m法的计算,得到计算的弯矩和位移,并与实测值相比较,符合良好。另外,对影响m值的若干因素进行了分析研究并建立有限元模型进行检验,发现地基土质(密实度)对m值的影响占主要方面,密实度越大,则m值越大;其次为土面位移,土面位移与m值成幂函数关系;板桩刚度和入土深度虽然对m值有影响,但是影响不直观,应进一步研究。


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