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1、探讨与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVo.l12No.3桩锚支护体系支点反力计算方法比较与分析122刘小峰王启云谷淡平(1.衡阳市吉隆城建检测有限公司衡阳4210012.南华大学城市建设学院衡阳421001)摘要桩锚支护体系已广泛用于深基坑支护结构中,支护体系中锚杆提供的支点反力计算方法有很多。文章介绍了支点反力计算方法,应用该法中的等值梁法和弹性支点法对某基坑进行了计算分析,并对计算结果进行比较,对各种计算方法进行了讨论。关键词基坑锚杆支点反力近年,我国高层建筑迅速发展,地下空间的利用促
2、进了深基坑支护技术理论和实践的发展。由于桩锚支护体系具有施工方便、节省施工场地、施工进度快、护壁效果好、安全可靠、便于机械开挖的特点,因此它是基坑工程中常用的支护结构。而锚杆在桩锚支护体系中是关键,它的作用是提供足够的抗拔力,对桩墙起到弹性支撑的作用,同时可减少桩墙的水平变形和弯矩,减少周围土体的沉降,因此合理的计算方法对锚杆支点反力的计算非常重要。对于不同的支点,计算方法有很多。文章介绍了支点反力求解方法,运用了单支点计算方法对某基坑进行了计算。1单支点计算理论(1)等值梁法:等值梁法基于极限平衡理论,假定支护结构前
3、后的土压力均达到了极限状态,即同时达到主动土压力和被动土压力状态。基坑[1]开挖面以下土压力呈矩形分布,如图1,具体计算方法见文献[1]。对于单层锚杆(支点),其计(2)弹性支点法:弹性支点法是以弹性地基上算简图如图2,采用等值梁法的关键是确定弯矩为4dy梁挠曲微分方程EI=+bp=0来求解水平承载零的位置,也即反弯点的位置。一旦确定,支护结4dz构的支点力、嵌固深度及结构内力(剪力和弯矩)的弹性长桩,其荷载按文献[1],土对支护结构的抗就可以按照弹性结构的连续梁法求解。由于等值力(地基反力)用土弹簧来模拟,支撑也按弹
4、簧来考梁法是基于极限平衡理论,没有考虑支护结构与虑。计算原理见图3,按照文献[1]给出的挠曲方周围环境的相互影响、墙体变形对侧压力的影响、程,结合边界条件,就可以求出支护结构的位移方支锚结构设置过程中墙体结构内力和位移的变程,从而得到位移、剪力及弯矩的分布。化,内侧坑底土加固或坑内外降水对支护结构内弹性支点法法是按理想平面假定计算结构内力和位移的影响,无法考虑到复合式结构的共同力,这种理想的平面问题的假定,它能考虑支点刚受力状态,因此,理论上它不能反映支护结构的真度及土体应力与变形,能较好地预估支护结构的变实工作性状。
5、形,并考虑变形计算结构内力,但只有在无限长墙或1收稿日期22008-08-1824岩土工程界第12卷第3期探讨与分析图5整体等值梁法示意图图3弹性支点法法计算简图3三维有限元法各墙段间没有任何约束条件下才适用。该法为通用方法。有限单元法实质上就是把具有2多支点计算理论无限个自由度的连续体,理想化为只有有限个自由度(1)二分之一分割法:将上下各层锚杆之间的的单元集合体,使问题简化为适合于数值解法的结构距离等,假定每层锚杆承担其相邻的半跨的侧压型问题。它将土体和支护结构分别划分为有限个单元力,如图4所示,先求出挡土结构承受
6、的总荷载,然进行计算,在分析各单元节点力和位移的基础上求解,后按照T1承担ABCD面积的荷载、T2承担CDEF面只要确定了单元的力学特性,就可按结构分析的方法积的荷载以及T3承担EFGH面积的荷载来计算各来求解,使得分析过程大为简化。有限元法又有二维锚杆水平分力。和三维有限元法。三维有限元考虑了土体与墙体的相互作用,相互影响,考虑了空间效应,理论上比等值梁法、弹性支点法以及二维有限元法更接近实际。但是,随着物体单元的细分,需要处理的数据数量十分庞大,用手工是难以完成的,因而必须求助于电子计算机。4工程实例(1)工程概况
7、:计算的深基坑位于湖南某市解图4二分之一分割法示意图放路南侧与蒸湘南路交汇处,东侧为广场路,共占地2面积34787m,上部结构为框架剪力墙结构,基础(2)整体等值梁法:把基坑下桩的弯矩零点位采用桩筏基础,3层地下室,基坑开挖深度14.1m。置E与桩顶A之间的桩看成多跨连续梁,锚杆位置根据勘查资料,该基坑地质资料如表1,地下水位较B、C看成连续梁的支座,采用力矩分配法,计算支点深,不考虑地下水对支护结构的影响。反力(图5)。表1各层土的物理力学性质指标(3)简支梁法:以锚杆位置作为桩的支点,按分C/kN#与锚固摩擦序号土
8、名名称厚度/mC/kPaU/b段独立简支梁计算各点反力,然后以相邻两段求得m-3阻力/kPa的同一支点反力之和作为锚杆应承受的水平力。→杂填土1.518.541520(4)段等值梁法:对于每一段开挖,将该段桩←硬塑粉质5.819.228.816.850.0黏土上部支点和插入段弯矩为零点之间的桩作为简支↑硬塑残积土2.6019.52
