前板桩高桩承台结构工程设计相关问题研究

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1、2014年8月第8期城市道桥与防洪防洪排水173前板桩高桩承台结构工程设计相关问题研究陈建勇(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：高桩承台结构为上海地区常见的水工护岸结构型式，由于该种结构受力相对复杂，因此无论是在理论还是实际设计中均存在一些尚未解决的问题。该文针对性地选取在该种结构设计过程中常遇到的两个问题进行探讨：(1)水、土压力计算方法及水位组合的选取问题；(2)桩与承台连接及受力计算问题。其阐述的内容可供同行参考。关键词：高桩承台结构；土压力；桩顶连接计算中图分类号：TV861

2、文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)08-0173-06侧压力，适用于土体孔隙中存在自由的重力水的0前言情况，或土的渗透性较好的情况，一般适用于砂高桩承台结构是上海地区常见的水工护岸结土、粉土和粉质粘土。由于在实际工程中，为了构型式，能适应上海地区软土地基条件。高桩承减少墙后侧向土压力，往往回填渗透性高的砂土台结构的前排桩为板桩墙，后一排或两排桩为方或碎石土，且由于水土分算结果往往较合算大，桩(或钻孔灌注桩、PHC管桩)，其具有施工方而前板桩高桩承台结构对水平荷载较敏感，因此便、占地少等优点，在黄浦

3、江及其支流沿岸和大在实际设计中建议采用较保守的水土分算。芦线、苏州河等内河沿岸的护岸工程中被广泛采1．2水压力的计算用。但由于这种结构受力复杂，因此无论是在理关于水压力的常用计算方法一般不考虑渗流论还是实际设计中均存在一些尚未解决的问题，的影响，即墙后计算水位以上为三角形分布，以本文针对一些设计过程中遇到的问题进行探讨。下为矩形分布。根据《上海市基坑工程设计规程》中关于水土1问题1：水、土压力计算方法及水位组合分算中水压力的计算，应按有无产生地下水渗流1．1水、土压力计算方法情况，采用不同的分布模式[21。当地下水无

4、渗流高桩承台常作为护岸结构被采用，其承受的时，墙后静水位以上静水压力按三角形分布计荷载主要包括水平向的土压力和水压力，墙后地算，静水位以下按矩形分布计算；当考虑地下水面均载也是通过水、土体以侧压力的形式作用于渗流时，又根据是否考虑挡墙的隔水作用墙后水墙背结构上，因此水、土压力的正确取值是计算压力分别按倒梯形和倒三角分布计算，各分布型准确的前提，而正确的计算结果则是高桩承台结式如图1所示。可见是否考虑地下水渗流对水压构安全性及投资合理性相协调的重要前提。力的计算结果影响较大，因此在设计时需要根据墙后水、土压力计算方法主

5、要有水土分算和实际的地下水情况采取不同的分布模式，鉴于倒水土合算两种方法。水土合算以土粒与孔隙水共梯形与倒三角形分布水压力总和相近，且后者计同组成的土体作为对象，直接用土的饱和重度计算更方便，因此在考虑地下水渗流时本文建议近算侧压力。这一原则对于不透水的粘土层较为适似根据倒三角形分布计算水压力。(注：此处为完用，但在理论上存在缺陷[1】，且对于计算中土体整表达，引用1997年版《上海市基坑工程设计规强度指标的取值争论较多，而在大量工程实践的程》，2010年新版《上海市基坑工程技术规范》已调基础上，根据统计分析直接给出

6、某一地区水土合整了土、水压力计算方法，不再采用合算方法，算的侧压力计算公式已成为可能。根据《J二海市考虑地下水渗流作用时地下水位以下水压力分布基坑工程设计规程》，上海地区水土压力的总的只保留直接按照渗流路径由直线比例确定水压力侧压力系数在0．550．75的范围内选取[21。水土分分布【。】的方法，在扣除墙前部分水压力后实则上算则分别计算土压力和水压力，两者之和即为总即是1997年版中的倒三角形分布模式。)收稿日期：2014—04—021．3土压力的计算作者简介：陈建勇(1981一)，男，广东东莞人，硕士研究生，工前板

7、桩高桩承台结构目前仍较多采用竖向弹程师，从事水利、水运工程设计工作。174防洪排水城市道桥与防洪20l4年8月第8期在实际T程巾，前板桩高桩承台结构墙前基本为后开挖的情况。因此需要考虑墙前土的超固结效应，有学者提出了超固结比对静止土压力系数影响的关系式II：OCR=I～2．5时，Ko(／KfJ()：A·(OCR)+OCR<2．5时，K(J【f／KfJc)=Ol(OCR)”a)地下水无渗流式中：Ko——超固结状态的静止土压力系数；K0——正常固结状态静止土压力系数；4、B、Ot、m——试验数据得到的常数值，见表1所列。

8、表1试验得到的超固结效应下静止土压力影响系数值一览表b)考虑地下水渗流及挡墙隔水作用上述公式表明，静止土压力系数由于超固结比(OCR)的增加而发生的变化，即当超固结比OCR=1～2．5时呈线性关系，OCR<2．5时呈非线性关系。也有学者提了残余应力的概念，给出了残余应力影响深度的计算公式，并通过对上海地区工程实录的数据整理分析发现如下经验关系：