ECC桩锚支护体系在地震作用下的动力响应特性研究

传统混凝土材料的桩锚支护结构在地震作用下常出现一些难以修复的损伤和破坏。提出以工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)的桩板墙代替传统混凝土材料(Reinforced Concrete,RC)的桩板墙,形成ECC桩锚支护结构。ECC是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂等特征的纤维增强水泥基复合材料,具有较好的抗震性能,在桥梁工程、结构工程中有大量应用,但ECC桩锚支护结构的抗震性能尚不明确。由此,针对ECC桩锚支护结构,开展振动台模型试验,对比RC桩锚支护结构在抗震性能方面的差异性,分析坡体加速度放大效应、桩后动土压力、桩身变形以及锚索动轴力响应,探究ECC桩锚支护体系的动力响应和破坏特征。结果表明:在同等强度的地震荷载作用下,ECC桩锚结构的桩顶位移和桩身拉裂缝长度均小于RC桩锚。相较之下,RC桩锚受拉侧出现贯通裂缝并且逐渐向受压侧发展。2种结构的动力响应具有相似的分布规律和发展趋势,在动力作用下均表现出较明显的弹性和弹塑性阶段,但随着地震输入峰值加速度的增大,ECC桩锚的加速度响应、桩后动土压力峰值以及锚索峰值轴力均显著小于RC桩锚。从桩锚结构的桩顶残余位移来看,残余位移随PGA呈现指数分布,RC桩锚的桩顶位移是ECC桩锚的1~1.5倍。

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。

深基坑桩锚放坡组合支护结构变形及内力分析

深基坑桩锚放坡组合支护结构的受力及变形受到多种因素的影响。研究依托某复杂环境下的深基坑工程,基于PLAXIS 2D有限元软件,建立深基坑桩锚放坡组合支护结构有限元模型。通过设置不同的放坡高度、放坡坡率、平台宽度,分析了以上因素对基坑变形、支护桩水平位移、支护桩内力以及锚杆受力的影响规律。结果表明:设置平台具有明显的卸荷作用,平台宽度变化对基坑稳定性有重要影响,随着平台宽度的增大,可采用的坡率以及坡高均有明显的增加。放坡高度对坡率的选用范围具有明显影响,高度过大将导致基坑的变形急剧增大。放坡坡率可选范围较为广泛,可根据坡高以及设置平台情况灵活选用。研究结果可为桩锚放坡组合基坑支护结构的研究以及工程应用提供一定的指导。

某老年医学中心大楼基坑设计

某老年医学中心大楼基坑,周边环境复杂,坑顶还存在毛石挡土墙、市政道路、安置房等建筑物,且离邕江直线距离约250 m。原设计采用排桩+水平内支撑方案,后为降低造价,通过协调用地边界使用条件,进行了多方案比选,分析了各自方案的优缺点和造价情况,最终采用排桩+竖向斜撑及排桩+锚索、排桩+水平角支撑等多形式组合的支护方式,介绍了该基坑方案的具体设计和施工应用情况以及关键部位的处理。设计完工后对基坑及其周边环境进行监测,监测结果显示各项数据均在允许范围内,基坑也未出现险情,实践证明,该支护方案成功达到预期目标。

土层厚度分布不均时基坑剖面的近似等效计算

以广州市某地埋式污水处理厂锚拉式基坑支护设计为例,巧妙利用理正深基坑支护设计软件坑内加固土功能,通过人为调整基坑底部被动区土层宽度、厚度、内摩擦角、黏聚力等参数,在锚拉式支挡结构支护单元剖面计算中近似等效体现预应力锚索长度范围内各勘察孔揭示的土层厚度分布不均的影响,尽量减少常规设计中采用最不利勘察孔揭示的土层厚度进行建模计算导致的围护结构嵌固深度等工程量失真,可供类似基坑工程支护设计参考借鉴。

路基支挡结构之锚固桩的“方”与“圆”

从截面抵抗能力、桩土相互作用机理、经济效益和施工角度等多方面,充分论证方形桩与圆形桩的优缺点,改进方形桩成桩工艺并应用于3个施工项目。结果表明:用于边坡支挡的锚固桩,无论从受力性能还是经济性上,方形桩均具有优势,仅是施工工法和施工机具落后于圆形桩;目前方形桩的成孔技术和机械机具已在研发与应用中,并有较成功的经验;相较于圆桩,方桩依然是边坡支护的首选。

桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法

本文介绍了一种桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法,以解决解析法在计算锚固段最优长度时的局限性和数值计算软件中缺乏相应设计功能的问题。该方法基于数值计算方法,将桩基支挡结构等效为梁单元,将锚固段地层等效为弹簧单元。根据锚固段长度和地基变形量的变化规律,利用二分法思想迭代求解地基最大变形量为容许变形量时的锚固段长度,从而获得最优锚固长度以及对应的结构内力和变形信息。该方法适用于单层和多层地层中的桩基支挡结构,以及抗滑桩、锚索桩、椅式桩和锚索椅式桩等多种形式的支挡结构。与传统的解析方法相比,该方法能够统一处理不同地层和结构形式下的计算问题,避免了解析方法难以获得解析解的问题,并且计算过程简单明了,适合实际工程中的程序化应用。

季节性冻土区深基坑桩锚支护结构冻胀变形控制研究

季节性冻土区深基坑支护冻胀影响问题常常由于温差不大、冻融时间较短容易被忽略,但某些特殊情况下冻胀影响产生的基坑坍塌事故却屡见不鲜。对基坑边坡冻胀机理及计算方法进行了总结描述,结合北京某深基坑支护工程,通过对2011～2012年冬季冻胀影响过程的监测与相应处理措施实施效果分析,总结了桩锚支护结构体系的冻胀影响因素,提出了相应注意事项、预防及处理措施。

深基坑桩锚撑组合支护结构变形影响因素的三维数值分析

桩锚撑组合支护结构是一种复杂的基坑组合支护形式,其影响因素众多,目前设计理论尚不成熟。结合工程实例,通过数值模拟和现场监测,分析桩撑锚组合支护结构的受力和变形规律,并对其变形的影响因素进行了分析。得出结论如下:围护桩参数、内支撑刚度以及锚索参数都对该组合支护结构的变形有影响。适当减小围护桩直径以及增大围护桩嵌固深度,都可以减小该组合体系的水平向位移;增大内支撑刚度,内支撑自身承受的力增大,锚索轴力减小;增大锚索间距以及减小锚索的倾斜角都会使体系中内支撑的内力增大。

某桩锚支护深基坑超挖变形分析与加固处理

以西宁某湿陷性黄土深基坑工程为背景,对深基坑支护桩施工嵌固深度不足的问题展开研究,分析了基坑在超挖过程中坑壁变形的原因并给出了合理的加固方案,取得了较好的效果;同时,利用MIDAS有限元软件建模分析了基坑在原设计方案、超挖变形及加固处理三种工况时支护结构与坑壁土体的水平和竖向位移。研究表明:桩锚支护结构可以有效的控制深基坑的变形,支护桩嵌固深度不足时可通过增设预应力锚索形成类似框架预应力锚杆支护结构保证基坑稳定;在原有支护结构基础上超挖基坑时,基坑稳定性及变形需重新复核;对不同支护工况基坑进行有限元模拟分析,可有效指导基坑支护优化设计、减少基坑工程事故。研究成果可为类似基坑支护结构设计和施工提供理论依据和实践参考。

地铁车站深基坑桩锚支护结构内力试验研究

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性,以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26m的基坑工程为依托,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明:(1)随着基坑的开挖,悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化,内侧桩身应力呈压-拉变化;同一测点钢筋应力逐渐增大,最大值位置略微下移,应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加,外露桩身应力增大,桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域,嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂,主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。(2)支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量;满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济。(3)在未施加拉力和不同拉力作用过程中,锚杆受力发生重分布,与以往土质或岩质基坑认识不同。(4)锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的,可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。

支护桩与地下主体结构相结合的永久支护结构

为研究基坑支护桩在永久工况下的使用价值,对济南市某基坑桩锚支护结构进行永久化设计,通过设置支撑构件将支护桩与地下主体结构相连,形成共同抵抗坑外侧向土压力的永久支护结构体系,借助PLAXIS-3D有限元软件对该结构进行全工况模拟。结果表明:永久支护结构可有效减小地下室外墙土压力,基坑外侧土压力主要由支护桩承担,地下室外墙只承担少量回填土体的侧土压力,只需按构造要求设计;换撑之后,桩身弯矩和基坑外地表沉降均有明显增加,对支护桩受力和周边建筑环境均产生不利的影响,对支护桩设计提出更高要求;裂缝计算结果显示支护桩满足现有规范对混凝土结构耐久性的要求,为永久支护结构的推广奠定基础。

桩锚支护体系在大型深基坑工程中的应用

以南京火车站站前广场地下停车场基坑工程为实例,采用桩锚支护体系解决了基坑紧邻火车站站房施工场地复杂的支护难题,并对桩锚支护体系的设计计算作了详实的分析,提出了桩锚支护体系在施工中应注意的几个问题。

锚杆抗滑桩内力计算的初参数法研究

将锚索抗滑桩看作由锚索和抗滑桩共同组成的支挡结构系统,同时,将其中的抗滑桩视为搁置在弹性地基上的梁,并将锚索拉力作为集中力加在抗滑桩上;应用初参数法分别建立了滑面上下基床参数为同一常数和滑面上下基床参数为不同常数时的计算锚索抗滑桩弯矩、剪力、挠度和转角的初参数公式。以某滑坡治理工程中采用的锚索抗滑桩为例,对其内力进行了计算。

某高边坡桩基立柱锚拉式挡土墙设计

结合某高边坡工程支挡结构设计实例,简述了桩基立柱锚拉式挡土墙的工程特性、设计方法和施工要点。着重讨论了该支挡结构的计算模型,分析时可将支挡结构的稳定性问题转化为强度问题,提出先进行挡土墙墙顶以上边坡稳定性分析计算,然后将桩基立柱及预应力锚定拉杆按桩–锚支护体系计算,再进行挡土墙计算,最后完成托梁、锚定墙等结构的计算。该支挡结构受力明确,适用于高填方的边坡支护中,扩大了挡土墙的使用范围,减小了上部挡土墙截面,同时减少了对坡体的干扰,具有推广的价值。

土钉与桩锚联合支护结构的计算模式

土钉与桩锚联合支护结构是由土钉支护与桩锚支护共同构成。在基坑边壁土压力及其它各种荷载作用下,土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形。本文从分析土钉支护结构的受力特点、施工特点和破坏类型入手,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构的协同工作机理,以及土钉与桩锚联合支护结构的设计计算内容与方法。

桩锚支护结构水平位移的简化算法

桩锚支护结构在基坑和边坡围护工程中有着广泛的应用,设计阶段对支护结构的水平变形作出准确预测意义重大。根据国内多地基坑工程围护墙变形实测结果,建立桩锚支护结构水平位移的计算模型和计算假定,计算基坑围护墙在各外力作用下的变形,利用弹性叠加法得出桩锚支护结构围护墙深层水平位移表达式,联立锚杆刚度方程求解出其中的参数,最终得到水平位移的简化计算结果。该简化算法适用于围护墙底变形较小的桩锚支护结构计算,通过温州某基坑工程实例对比,围护墙变形计算结果与实测数据较为吻合,验证了该简化算法的适用性。

深基坑桩锚支护结构锚索检测及监测分析

为了解深基坑桩锚支护结构锚索的工作性能,对某深基坑桩锚支护结构中土层预应力锚索进行了抗拔检测与张拉轴力监测.检测与监测成果的分析表明,将锚固体与土体之间的极限摩阻力视为定值并假定其沿锚固体侧面均布计算抗拔承载力是不合理的;开挖过程中的轴力变化可分为预应力损失阶段、轴力变化阶段和稳定阶段.在损失阶段,二次张拉锁定后的锚索预应力损失在10%以内.在变化阶段,轴力可能减少,也可能增大,曲线呈波动形状.基坑变形稳定后,轴力也将稳定.稳定后的轴力与初始锁定值比较,初始值较大的锚索轴力变化较小,初始值较小的锚索轴力变化较大.

复杂边界条件下组合支护形式在旧基坑加深情况下的设计与优化

以广州某复杂边界条件深大基坑工程为背景,基于该基坑属于旧基坑加深的工程特点,通过选择复合土钉墙与桩锚(预应力)支护相结合的组合支护结构方案,以及合理的桩间距及桩间止水帷幕等措施,既保证了基坑及周边环境的安全和基坑工程的顺利实施,也保证了工程的经济合理性,分析基坑实施期间的各项监测数据和受力变形特点表明该组合支护形式取得了良好的实施效果。

桩锚深基坑诱发地铁盾构隧道病害的成因分析

研究目的:邻近地铁盾构隧道的桩锚支护深基坑开挖施工易诱发严重的隧道病害,包括管片破损掉块、开裂、接缝渗漏、道床边沟裂开等,危及地铁运营与结构安全。本文通过对实际工程案例中隧道周边施工历程、病害现状、监测数据进行分析,分别从桩锚支护下深基坑施工扰动影响特点与隧道结构变形特性两方面初步推断盾构隧道病害的成因,为相似工程提供借鉴。研究结论:(1)邻近桩锚支护深基坑的施工扰动下锚索锚固端会形成土层松动区,降低隧道侧方的地层约束能力,诱发隧道断面呈横椭圆变形的趋势,另外拱脚破坏导致上部荷载的增加也是导致隧道横椭圆变形的一个诱因;(2)隧道横椭圆形状的变形特性是造成拱腰处管片角部破损掉块、接缝渗漏与拱顶管片纵向开裂等病害的直接原因;(3)隧道结构安全计算分析表明,该盾构隧道周边地层因扰动影响已进入松散状态,管片环结构趋向横椭圆变形,且初步断定管片环中部分连接螺栓已进入屈服状态;(4)该研究成果可供类似桩锚深基坑工程参考。