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桩基托梁挡土墙设计理论研究

胡雪  
【摘要】:桩基托梁挡土墙是一种新型支挡结构,整个体系协同工作的力学作用机理、设计计算理论不是很完善,滞后于工程实践。本文结合重庆某工程实例,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对桩基托梁挡土墙的设计计算理论进行研究,研究工作如下:(1)总结桩基托梁挡土墙各部分不考虑其相互作用时的理论计算体系;研究将桩与托梁作为一个整体考虑时二者协同工作的受力性状分析,得出梁跨中挠度计算公式及协同作用时桩基础桩顶弯矩减小、剪力增大的变化规律。(2)建立三维有限元模型,采取控制单一变量法,研究不同托梁厚度、桩间距、桩宽度、桩长条件下,托梁应力、桩内力、挡土墙水平位移的变化规律,得出:托梁厚度、桩间距、桩宽度的改变对挡土墙的水平位移影响程度不大,当桩长增大时,挡土墙墙底的水平位移得到了很好地控制;托梁上下表面的最大主应力变化规律是在桩支承处出现极值,从两桩支承处向中间逐渐变小,托梁厚度的改变对其应力分布影响不太大,在托梁的承载力满足要求的前提下,允许适当减小托梁厚度;桩长和桩宽度增大超过一定范围后,会对桩身弯矩和剪力产生显著影响,桩长和桩宽度并非越大越好。(3)基于MIDAS GTS软件对重庆某工程实例进行数值模拟计算,分析桩基托梁挡土墙各部分的位移变化趋势、应力分布情况和内力变化规律,得出:挡土墙、托梁、桩的水平位移变化规律一致,桩的位移分布直接影响着挡土墙、托梁的位移分布趋势;托梁内力数值解比理论值小,是因为理论计算时未考虑托梁底面土体反力的作用,设计时应当酌情考虑;桩基础的内力和位移,理论值比数值解稍大,在设计时,应在保证支挡效果的情况下,适当减少桩身的尺寸或者配筋。(4)将理论计算结果与数值模拟结果进行了对比分析,得出:挡土墙土压力、托梁的内力、桩的内力规律基本一致,证明了数值建模分析的过程是正确且合理的,理论计算结果是正确的。


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