土钉抗弯抗剪性能的数值分析

为探讨土钉横向刚度对土钉内力的影响,利用国际通用分析软件FLAC,以工程实例为背景,用数值模拟的方法对土钉横向抗弯、抗剪刚度影响土钉内力进行了分析.分析结果表明,土钉和面层的连接对土钉横向作用的发挥有很大的影响,在土钉与面层铰接的情况下,考虑横向刚度可使轴力增加2.4％,在土钉与面层断开时,可使轴力降低4.5％.下部土钉较上部土钉能发挥更大的横向作用.

基于明德林解的土钉内力计算方法

土钉内力计算是土钉墙设计计算的关键指标,通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,假定面层受力为0,提出了钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布的计算模型,推导了钉土剪力和土钉轴力的计算公式。利用Mindlin应变解,得到在虚拟开挖应力和钉土剪力共同作用下潜在滑动面位置土体及土钉端部土体侧向位移,根据钉土剪力分布模型计算得到土钉在潜在滑动面位置的弹性变形。根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点,得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,结合潜在滑动面位置两侧土钉轴力大小、相等方向相反,可以得到钉土剪应力计算公式中未知系数,从而得到土钉轴力和钉土剪力。通过与法国CEBTP大型试验1号墙实测数据的对比分析,初步验证了基于Mindlin解的土钉内力计算方法的合理性和可行性。

基于MINDLIN解的土钉墙变形计算方法

土钉墙变形是影响其安全的关键指标,已有的研究没有给出其变形的合理理论计算方法。提出基于MINDLIN解的土钉墙变形理论计算方法,该方法通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,基于实测资料假定钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布,利用MIDLIN应变解计算虚拟应力和钉土剪力在钉尾和潜在滑动面位置产生的侧向变形,根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,并利用该结论及土钉力学平衡条件得到钉土剪力计算模型的2个相关参数,最后通过钉尾变形和土钉自身拉伸变形的叠加得到土钉墙任意位置的侧向变形。通过与法国CEBTP大型试验1#墙实测数据的对比分析,初步验证该计算方法的合理性和可行性。

变形协调情况下土钉墙内力和位移的计算方法

土钉墙的内力主要包括土钉轴力、钉土剪力和面层受力,而土钉墙变形的过程是土钉、面层和土体之间相互协调共同作用的过程,传统的计算模型都是从力矩平衡的力学角度出发,不能合理解释土钉内力和变形的相互关系。通过对土钉墙受力和变形机制的分析,利用Mindlin解计算在虚拟开挖应力和钉土剪力共同作用下土体侧向位移,结合钉土剪力和钉土相对位移的线性关系以及钉土剪力在最危险滑动面位置等于0的特点,计算土钉轴力、钉土剪力和土钉墙在开挖面位置的变形。土钉被动区段钉土剪力超出其极限值的部分转移至面层,假定面层受力增量呈三角形分布,根据静力平衡得到面层受力分布。通过与工程实测资料的对比分析,初步验证土钉墙内力和变形计算方法的合理性和可行性。