新建桩板墙-既有悬臂式挡土墙结构受力研究

研究目的:既有线路基设置支挡结构时,确定既有与新建结构组合支挡结构形式,保证各结构的受力和变形是工程核心。以实际工程为背景,开展不同施工阶段现场试验,研究组合结构受力和变形规律,分析协同受力模式。研究结论:(1)各施工阶段,桩板墙背侧土压力随距桩顶距离呈增加趋势;临近悬臂式挡土墙侧土压力先增加后减小再增加;桩后位置土压力先减小后增加;(2)随路基填筑高度的增加,桩身弯矩均呈距新建桩顶距离先增加而后减小的现象;桩身位移随距新建桩顶距离呈减小趋势;(3)基于实测数据,提出了组合结构简化受力模式;(4)本研究可为该组合结构应用于铁路路基帮宽工程提供技术支撑。

桩板式挡土墙桩-板土压力传递特性的试验研究

广泛应用于路堑、路堤以及滑坡等特殊路基支挡工程的桩板式挡土墙目前多采用桩后搭设直板的结构形式,致使设计严重偏于保守。为明确不同挡土板布设位置下桩板式挡土墙桩–板土压力的传递特性及其分布规律,基于相似原理采用室内物理模型试验,开展桩前置板、桩后置板以及桩间无挡板3种典型工况的室内模型试验研究,获取桩–板后填土在水平推力作用下的整体变形及其典型破裂面特征,监测并确定抗滑桩两侧、桩间挡土板背侧以及填土跨中土压力的分布规律。试验结果表明:在水平推力作用下,桩前置板、桩后置板以及桩间无挡板3种典型工况的桩–板后填土均产生一条横跨加载面的整体裂缝。抗滑桩和桩间挡土板的背侧土压力大致分别呈"勺子型"和"梯形"分布,且相较于桩后置板工况而言,尽管桩前置板工况下抗滑桩所承担的土压力较大,但桩间挡土板所对应的土压力则显著降低。由于桩间挡土板的存在,尤其是桩后置板工况,在一定程度上削弱了桩–板后填土的土拱效应,但桩前置板工况仍为桩–板后侧填土土拱效应的形成和发展提供了空间;相较而言,桩前置板工况可利用桩–板后填土土拱效应的发挥显著减少作用于挡土板上的土压力,设计时宜采用桩前挂板或板搭设在桩翼缘板上的结构形式。研究成果可为桩板式挡土墙的合理设计提供参考。

航道开挖对护岸结构影响的离心模型试验研究

为了研究航道开挖对新老护岸结构的影响,依托东宗线航道四改三工程,利用大型土工离心模型试验平台研究航道开挖对老挡墙护岸结构、新施工钢板桩的受力和变形特征的影响,得出航道开挖过程中板桩两侧土压力的分布规律。结果表明,随开挖深度增加,靠岸侧(主动侧)土压力逐渐减小;受板桩位移、变形及离心模型试验重液影响,临水侧(被动侧)土压力部分减小,底部土压力增大。开挖卸载导致老挡墙呈现向水侧移动且向后翻转的趋势。设计工况的极限开挖深度约为3.6 m,此时钢板桩顶部帽梁的水平位移达到0.069 m;对于6、8和10 m 3种长度的板桩,其极限开挖深度约为0.5~0.6倍桩长,且随着桩长增加极限开挖深度逐渐降低。研究得出不同板桩长度下开挖深度的阈值,可为工程建设提供技术参数。

某锚拉式桩板挡墙裂缝原因分析与治理

某锚拉式桩板挡墙裂缝水平起伏,与桩横截面平行,横截面处未贯通;裂缝在桩临空面较宽,向桩临土面逐渐消失,裂缝形态表现为受弯开裂。挡墙墙背因岩溶角砾岩力学性质较差、墙底超挖、锚头破坏钢筋接头连接失效等原因,桩临空面弯矩超过桩的抗弯能力,桩出现平行于横截面的水平拉裂缝。采用“新增锚索与腰梁+裂缝修补+泄水孔修复”的方式进行加固治理,效果良好,可为类似工程提供参考。

锚索桩板墙在边坡加固上的应用研究

对既有支护结构的加固是有效延长结构使用寿命的一种方式。本文以某边坡加固为例,采取在原结构前设置锚索桩板墙并与墙后填土及原结构共同作用的加固方式,提出综合性边坡支护加固设计流程,包括土体沉降与滑移成因评估、加固方案设计、施工顺序设计与信息化监测等。结合工程实际,在设计阶段充分考虑边坡的地质条件、荷载特点及周围环境。现场检测验证了该加固方法的有效性。

绿色低碳的循环基础调查分析

钢挡土墙是循环建筑(基础)的重要组成部分。本文介绍2023年4月至5月间对基础行业进行的调查,对结果做出分析和讨论,揭示了可循环钢挡土墙的优势、挑战和前景,并对循环基础的进一步推广实施提出了建议。钢挡土墙施工快速,与传统的混凝土挡土墙相比,在降噪、减碳、节能以及减少扰民方面有明显优势;从长远来看,钢挡土墙的社会和环境综合成本低于混凝土。现阶段因为设计师和开发商的认识不足以及成本的计算方法不一,阻碍了钢挡土墙的普及。调查发现,多数人对钢挡土墙的广泛应用持乐观态度,因为它符合国家循环经济导向,有利于双碳目标的实现。

高烈度地震区椅式抗滑支挡结构抗震性能研究

针对位于9度高烈度地震区的某山区铁路陡坡工点,采用三维有限元分析软件,对椅式复合抗滑支挡结构的结构位移及内力动力响应进行分析,数值计算结果表明,复合抗滑支挡结构峰值位移较小,最大值为161.44mm,结构抗震性能好;左侧椅式桩板墙主桩、副桩桩身弯矩均呈Ω型,剪力呈S型,横梁弯矩和剪力均呈正弦分布,结构弯矩峰值位于副桩桩身中部附近,剪力峰值位于副桩与横梁连接处,需加强副桩中部抗弯能力设计,同时提高副桩与横梁节点处的抗剪能力;右侧锚索桩桩身弯矩呈Ω型分布,剪力呈S型,弯矩峰值位于锚索桩身中部,正负剪力峰值基本相当,锚索桩弯矩峰值偏大,因此需在桩身增设1~2排锚索以减少桩身弯矩。

基于土拱效应确定桩板墙挡土板土压力

基于土拱卸荷原理,借助土拱合理拱轴线假定,建立了桩间土拱的力学计算模型。基于桩间土拱静力平衡、跨中截面前缘土体极限平衡及拱脚受压区截面的强度等条件,提出了考虑滑坡推力作用下,桩间挡土板土压力的计算方法,并在将该方法与已有的方法进行对比分析的基础上,探讨了各参数对挡土板土压力影响的敏感性。分析结果表明,与采用传统土压力理论得到的土压力相比较,按文中方法得到的土压力明显偏小,但略大于按已有的考虑了土拱效应的挡土板土压力计算方法得到的结果;距宽比s/b、内摩擦角φ对作用于挡土板上的土压力有较大影响,黏聚力c的影响次之;挡土板上的土压力随s/b值的增大而递增,随c值、φ值的增大而递减。

新旧组合支挡结构的优化设计研究

随着我国铁路建设的蓬勃发展,铁路既有线改建及邻近既有线新建项目日益增多,由于运输量以及运输路线的增加和城市建设对既有线路况的限制,既有支挡结构物不能满足帮宽路基收坡的要求,且无法承担新帮宽路基荷载时,需针对帮宽路基设置新的支挡结构,此时帮宽路基产生的土压力由新建支挡结构和既有支挡结构共同承担[1]。本文以中卫至兰州铁路线引入兰州枢纽的某段既有悬臂式挡土墙边坡上新建桩板墙工程为依托,通过现数值模拟的方法,对组合支挡结构进行了优化设计研究。^([1])

精细化设计理念在边坡防治工程中的应用

基于北京市房山区某不稳定斜坡,通过对保护对象的需求、现场工程地质条件等的精细调查和分析,确定灾害隐患三处,分别为房后边坡欠稳定、公路路基塌空、院前挡墙垮塌。在充分考虑各处地形条件及住户需求的基础上,应用精细化设计理念,针对房后边坡采用重力式挡墙、截水沟进行治理,针对公路路基塌空采用两级重力式挡墙进行治理,针对院前既有挡墙垮塌采用桩板式挡墙进行治理。探讨总结边坡工程的精细化设计理念,提出“工程安全、施工便捷、造价经济、以人为本、环境友好”的边坡工程精细化设计准则。

组合式支挡防护在滑坡处治中的应用

组合式支挡结构因设置灵活、适用范围广、经济性较好等特点,广泛应用在滑坡处治工程中。本文以仁沐新高速公路一小型浅层牵引式滑坡工点作为研究对象,根据边坡下滑力与抗滑力的极限平衡关系,反算出岩土界面的综合参数值,采用瑞典条分法进行了边坡稳定性分析,并计算出拟设支挡处的剩余下滑力,提出桩板墙与抗滑挡土墙分段处治滑坡的组合方案,经验算,该组合支挡结构的桩顶位移、抗滑移稳定系数、抗倾覆稳定系数均满足设计规范要求,且较传统全部采用桩板墙的防护方案节约投资约120万元,有较好的经济性。在试运营期间,桩顶中心点连续水平位移监测累计位移为22mm,说明该组合式支挡防护结构在本次滑坡处治中达到了预期效果,为同类型滑坡处治提供借鉴。

新型预应力锚拉式桩板墙的三维有限元计算分析

在平均坡角为30°的山区岩坡上,要求在40m宽的平台铺设三线铁轨,经过重力挡墙及架桥等方案比较,选择了新型预应力锚拉式桩板墙的结构。对该结构进行了室内地质力学模型试验,现场原位观测,二、三维有限元分析及地基约束系数法分析。对一个三维有限元程序进行了改进,计算了墙面桩的位移、内力和变形,锚固段的位移和应力,填土的土压力,锚索的拉力等。与其他方法相比,所介绍的计算结果更具合理性,为工程设计施工提供了可靠数据,也可供相关工程借鉴。

多种围护结构在超大面积深基坑工程中的组合设计

超大面积深基坑工程周边环境条件多样,在满足基坑安全和环境保护要求的前提下,多种围护结构的结合应用更为合理和有效。本文以杨浦大学城一期基坑工程为背景,对采用“中心顺作、周边一明一暗顺逆作结合”的方法进行施工的基坑工程的围护结构设计进行了详细的介绍和分析。该工程采用了除型钢水泥土搅拌墙以外上海地区目前常用的所有围护结构形式,多种围护结构形式在基坑工程的整体设计中通过合理的平面组合和空间结合,在工程安全性、合理性、经济性等方面都发挥了更好的作用,为同类基坑工程的设计提供借鉴和参考。

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明:桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。

衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数计算方法

采用基于简化Bishop条分法原理的土坡稳定性分析法,假定衡重式桩板挡墙的滑移模式为整体滑移,且整体滑移面为通过桩基底部的圆弧面,推导衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数的数值积分公式。使用Matlab软件编制程序,并采用高精度的Quadl积分函数进行积分,求解衡重式桩板挡墙整体滑移稳定安全系数,并以高达14.0m的边坡为例,对为其所做的支护结构-衡重式桩板挡墙进行整体滑移稳定系数计算。计算和监测结果均表明,在不考虑倾覆稳定性的情况下,衡重式桩板挡墙的稳定性非常好。该方法可用于衡重式桩板挡墙的整体稳定性验算。

桩板式挡土墙加固方案及技术评价

本文以某工程桩板式挡土墙工程施工过程中桩身发生倾斜需采取加固措施为例,对其失稳内在原因与力学原理进行了分析。与常规加固方案对比,采用了圈梁、腰梁、地基压密灌浆等一系列加固处理措施,运用了层次分析法,分别对不同加固措施所产生的效果进行了分析。研究表明,挖土泄压消除主动土压力,压密注浆加固土体增加被动区域土压力,混凝土弧形挡土板加固和腰梁、圈梁施工加固增加整体协调抵抗主动土压力,改用2:8灰土回填加固大幅减低主动土压力等,各个阶段均发挥了较好的作用。检测结果表明,加固工程取得了预期的效果,可为类似工程的设计、施工及安全措施提供参考,具有较好的推广价值。

高港枢纽二线船闸地连墙板桩结构整体数值模拟

针对建设中的泰州引江河高港枢纽二线船闸工程,基于ABAQUS平台建立了船闸地连墙板桩结构整体分析的有限元模型,预测锚碇桩、地连墙的变形性态以及拉杆在施工期不同阶段的内力状态。利用ABAQUS的用户子程序功能开发了相应的邓肯-张材料本构模型模拟土体填筑和开挖过程中的应力-应变特性,采用指数型的接触本构关系模拟地连墙与土体之间的相互作用。有限元分析计算结果与现场实测结果对比表明,所建立的整体分析模型能够准确地预测施工期不同阶段锚碇桩、地连墙的变位情况以及拉杆的内力情况。

船坞接长工程中锚拉式板桩坞壁结构设计

对外高桥造船有限公司船坞工程的锚拉式板桩坞壁结构监测成果进行分析研究,发现坞壁位移的主要原因是施工期墙前土体的蠕变变形。根据分析研究结果,在#2船坞接长改造工程中,采用了设置临时钢支撑、改进锚碇结构等措施,有效地减少坞壁位移,同时使锚碇施工工序不影响坞室开挖工序,提高了效率,保证了施工质量,达到了预期目标。设置临时钢支撑限制坞壁位移的方法在船坞工程中首次使用,为同类工程设计积累了经验。

帽型钢板桩挡墙土压力分布离心模型试验

采用离心模型试验模拟了帽型钢板桩挡墙支护的基坑开挖过程,研究了钢板桩挡墙两侧土压力分布的变化规律,并与等效截面刚度的平板挡墙支护开挖试验进行了对比,分析了钢板桩挡墙迎土面的起伏几何形状对土压力分布的影响.试验结果表明,钢板桩挡墙的截面形状影响其后土压力分布,相同高程处钢板桩挡墙凹凸部分的土压力不相等,大小关系与其位移模式有关.当墙体远离土体运动时,迎土面凹处土压力大于凸处,当墙体靠近土体运动时,凹处土压力则小于凸处.随着基坑开挖深度的增加,墙体变形模式产生变化,导致钢板桩挡墙两侧土压力的时空分布在不同埋深处也有所区别.

新型预应力锚拉式桩板墙的弹性约束地基系数法

预应力锚拉式桩板墙是在桩板墙及锚拉抗滑桩基础上发展起来的一种新型支挡结构。基于结构矩阵方法,结合工作特点,考虑了锚索的弹性约束、填土土压力随位移的变化关系、锁口处位移和内力的连续条件,计入了桩锚固段变形对桩位移和内力的影响,分别导出了锚固段及受荷段的刚度矩阵,编制了相应的计算程序,计算了墙面桩的位移、弯矩、锚固段应力及应变、锚索拉力等。所得结果与其他方法相比,有较好的规律性和可比性,可供相关工程参考和借鉴。