（道路與鐵道工程專業(yè)論文）樁基托梁擋土墻工程應(yīng)用與優(yōu)化設(shè)計.pdf

西南交通大學碩士研究生學位論文第1 頁 量曼皇曼量曼曼邑曼曼皇曼曼舅舅曼_ , - - _- i i ii i 曼曼曼篡 摘要 本文研究的是樁基托梁擋土墻的工程應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計。樁基托梁擋土墻的特點是 擴大了一般圬工式擋土墻的使用范圍，當?shù)乇砀采w為松散體，地表穩(wěn)定性較差時，采 用樁基托梁擋土墻可將基底置于穩(wěn)定地層中，以節(jié)約上部擋墻截面，節(jié)省圬工，同時 節(jié)約了大量的資金。但是當前樁基托梁擋土墻技術(shù)還不成熟，在實際工程應(yīng)用中，由 于土體與結(jié)構(gòu)之間的作用力與很多因素有關(guān)，同時結(jié)構(gòu)之間相互作用存在超靜定因 素，所以至今為止，人們還不能完全揭示樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)與土相互作用的機理， 擋土墻、托梁和樁三者的受力特點及其之間的相互作用尚待進一步深入研究。本文研 究的主要內(nèi)容如下： 1 、對于樁：基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)體系，確定作用在結(jié)構(gòu)上的主要荷載種類及其分布； 2 、對于實際工程中的樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)體系，先進行理論計算，得出擋土墻、 托梁、樁的內(nèi)力情況，再運用a n s y s 數(shù)值分析軟件建立有限元三維模型，分析結(jié)構(gòu) 的位移變化趨勢，應(yīng)力分布及結(jié)構(gòu)的受力情況。然后把數(shù)值計算的結(jié)果與理論計算結(jié) 果對比分析，兩者的規(guī)律一致，證明數(shù)值分析的合理性、計算結(jié)果的正確性。 3 、運用數(shù)值計算方法，找出能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的具體方案。將預(yù)應(yīng)力錨索運 用到樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)中，運用a n s y s 數(shù)值分析軟件建立有限元三維模型對幾種 不同工況進行分析計算，和優(yōu)化前的計算結(jié)果進行對比分析，判斷是否滿足使用要求， 當幾種工況的結(jié)構(gòu)都滿足使用要求時，再用造價軟件進行造價分析，找出一種既安全 又經(jīng)濟的工況對已有工程實例的設(shè)計方案，提出合理的優(yōu)化。 關(guān)鍵詞：樁基托梁擋土墻；數(shù)值分析；預(yù)應(yīng)力錨索；優(yōu)化設(shè)計 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 i 頁 曼曼曼i 一 一一一iii一一i毫曼曼蔓曼曼鼉皇曼皇曼 a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t e n d st o s t u d ye n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o na n do p t i m i z a t i o nd e s i g no fp i l e f o u n d a t i o n - t r i m m e rb e a m - r e t a i n i n gw a l ls t r u c t u r e t h i st y p eo fs t r u c t u r eb m a d e mt h e a p p l i c a t i o nr a n g eo fm a s o n r yr e t a i n i n gw a l l f o rt h el o o s em e d i a , t h eu s eo fp i l e f o u n d a t i o n - t r i m m e rb e a m - - r e t a i n i n gw a l ls t r u c t u r ec o u l db er e p o s e do n as t a b l ef o r m a t i o nt o e c o n o m i z et h ee n g i n e e r i n gi n v e s t m e n tb ys a v i n gc r o s s s e c t i o no fr e t a i n i n gw a l l s e v e r a l p r i n c i p l et h e o r e t i c a lp r o b l e m so np i l ef o u n d a t i o n - t r i m m e rb e a m - - r e t a i n i n gw a l ls t r u c t u r e h a v e b e e ns t i l ln o tr e s o l v e d ，s u c ha st h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s ma n dt h e s t a t i c a l l y i n d e t e r m i n a t ei n f l u e n c i n gf a c t o r sb e t w e e nt h ec o m p l e xp t - rs t r u c t u r ea n dt h es o i l i ti s n e c e s s a r yt oa n a l y z et h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n di n t e r a c t i o no ft h ep i l ef o u n d a t i o n , t r i m m e rb e a ma n dr e t a i n i n gw a l l t h i sp a p e rm a i n l yc o n s i s t so ft h r e ep a r t sa sf o l l o w s ： 1 d e t e r m i n i n gt h el o a dt y p e sa n dt h e i rd i s t r i b u t i o nf o rp t rs t r u c t u r e 2 c a l c u l a t i n gt h e o r e t i c a l l yt h ei n t e r n a lf o r c e so fp - t - rs t r u c t u r e ；a n a l y z i n gd i s p l a c e m e n t c h a n g e sa n ds t r e s sd i s t r i b u t i o n sb yu s i n ga n s y sn u m e r i c a la n a l y s i ss o f t w a l et oe s t a b l i s h 3 df e m m o d e l ；c o m p a r i n gt h et h e o r e t i c a lr e s u l t sw i mt h en u m e r i c a lo n e st oe x a m i n et h e s u i t a b i l i t yo ft h em o d e l i n g 3 a t t e m p t i n gt o f i n das a f ea n de c o n o m i co p t i m i z a t i o nd e s i g n b ya n a l y z i n gt h e p r e s t r e s s e dc a b l es t r u c t u r ew i t ht h ee x a m i n e df e mm o d e la n db ya n a l y z i n gt h ei n v e s t m e n t s w i t hac o s ts o f t w a r e k e yw o r d s ：p - t - rs t r u c t u r e ，n u m e r i c a la n a l y s i s ，p r e s t r e s s e dc a b l e ，o p t i m i z a t i o n 西南交通大學 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并 向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授 權(quán)西南交通大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用 影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學位論文。 本學位論文屬于 1 保密口，在年解密后適用本授權(quán)書： 2 不保密囪，使用本授權(quán)書。 ( 請在以上方框內(nèi)打“”) 學位論文作者簽名： 同期：曲f o 6 指導(dǎo)老師簽名： 匆咖 同期：咖，口 西南交通大學碩士學位論文主要工作( 貢獻) 聲明 本人在學位論文中所做的主要工作或貢獻如下： ( 1 ) 、確定了一種驗算樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)的簡便方法。在對工程實例中的 樁基托梁擋土墻進行理論計算后，再用數(shù)值計算方法分析樁基托梁擋土墻的受力特性， 將數(shù)值計算結(jié)果和理論計算結(jié)果進行對比分析，兩者規(guī)律一致，證明數(shù)值建模是合理 的，數(shù)值計算結(jié)果是f 確的，由此表明，在工程設(shè)汁中，可以運用數(shù)值計算這一簡便 的方法來分析結(jié)構(gòu)的受力特性。 ( 2 ) 、基于某實際： 點，對樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。通過對樁基 托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力錨索，分別分析了其他條件不變時，樁基截面分別采 用2 m 3 m ，2 m 2 m ，2 m 1 5 m ，再施加預(yù)應(yīng)力錨索的三種工況，三種工況分別 和原工況( 樁基截面采用2 m 3 m 、不加預(yù)應(yīng)力錨索) 進行對比分析可知，三種工況 中，隨著樁基截面尺寸的增加，結(jié)構(gòu)越趨安全，但截面尺寸( 2 m 1 5 m ) 是限值， 不宜再減小。 ( 3 ) 、進行工程造價對比，找出最優(yōu)方案。對幾種不同工況進行造價分析，在同 樣滿足使用、安全要求的條件下，造價最低的方案，即樁基截面尺寸為2 m 1 5 m 是 最優(yōu)方案。 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進行研究工作所得的成 果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰 寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明。 本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責任將由本人承擔。 學位論文作者 日期： 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 頁 量舅舅量曼寰曼曼曼曼曼曼曼曙皇曼皇曼曼鼉曼舅舅舅曼曼舅舅皇曼舅曼量舅曼曼曼曼蔓! 皇量i ii ；i n 量曼曼曼曼曼曼舅曼 第1 章緒論 1 1 課題研究的背景及意義 我國是一個地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生十分頻繁的國家，據(jù)國土資源部網(wǎng)站資料，2 0 0 7 年1 月 6 月，除北京、天津、上海、內(nèi)蒙、吉林、海南外，全國2 5 個省( 區(qū)、市) 都發(fā)生了 地質(zhì)災(zāi)害，共發(fā)生2 8 1 7 起。其中，滑坡2 0 6 6 起、崩塌4 4 1 起、泥石流1 4 1 起、地 面塌陷1 0 6 起、地裂縫5 6 處、地面沉降7 處，9 2 是自然因素引起的，8 是 人為因素引起的。共造成1 9 0 人死亡、1 3 人失蹤、1 4 2 人受傷，直接經(jīng)濟損失6 1 4 億元。尤其在我國西南地區(qū)，不僅地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多，而且災(zāi)種全，其中堆積體邊坡是造 成崩塌、滑坡、泥石流等淺表地質(zhì)災(zāi)害的因素之一【i 】。堆積體邊坡通常處于臨界狀態(tài) 一遇丌挖和降雨即可能發(fā)生開裂、解體和滑坡，給人員安全和工程順利建設(shè)帶來危害【2 】， 而且邊坡的治理費用在工程建設(shè)中也是極其昂貴的，因此對邊坡采取合理地治理方式是 非常重要的。 在治理堆積體邊坡時，擋土墻是經(jīng)常采取的方式之一，擋土墻是土木建筑、水利水 電、鐵道交通等工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)物。在眾多擋土墻形式中，衡重式擋土 墻以結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、節(jié)約用地，就地取材等優(yōu)點在工程中應(yīng)用廣泛。但衡重式擋 土墻對地基的要求較高，在地基承載力不能滿足設(shè)計要求的地區(qū)，這時通常在擋土墻下 設(shè)置托梁和樁基，利用托梁通過樁基將擋土墻上所受作用力傳遞給深層地基，來滿足對 地基承載力的要求。因此樁基、托梁和擋土墻常常作為一種支擋結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)在工程實 際中【3 】。 樁基托梁擋土墻是一種新型的支擋結(jié)構(gòu)，是一種擋土墻與樁的組合形式，由托梁或 承臺相連接，樁基托梁主要用于解決地基承載力較低的問題，可應(yīng)用于填方區(qū)較厚、覆 蓋土層穩(wěn)定性較差、基巖埋藏又較深的情況。樁基托梁擋土墻的特點是擴大了一般圬工 式擋土墻的使月范圍，當?shù)乇砀采w為松散體、堆積體，地表穩(wěn)定性較差時，采用樁基托 梁擋土墻可將基底置于穩(wěn)定地層中，以節(jié)約上部擋墻截面，節(jié)省圬工，減少對坡體干擾 1 ，同時節(jié)約了大量的資金。但是當前樁基托梁擋土墻技術(shù)還不成熟，在實際工程應(yīng)用 中，由于土體與結(jié)構(gòu)之間的作用力與很多因素有關(guān)，同時結(jié)構(gòu)之間相互作用存在超靜定 因素，所以至今為止，人們還不能完全揭示樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)與土相互作用的機理， 擋土墻、托梁和樁三者的受力特點及其之間的相互作用尚待進一步深入研究，什么情況 下用樁基托梁擋土墻和如何設(shè)計才是最優(yōu)也還有待進一步研究，本文通過對工程實例中 的樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)進行理論計算，分析其受力特點，再用有限元數(shù)值分析方法對工 西南交通大學碩士研究生學位論文第2 頁 啊| | 鼉量量皇舅量童舅鼉舅曼墨量墨置量皇曼皇舅量皇量葛量鼉曼暑舅曼皇曼舅舅曼曼曼曼蔓i 寰鼻曼量量曼曼曼曼曼曼皇 程實例進行建模分析，將分析結(jié)果和理論計算結(jié)果進行對比分析，進一步證明理論計算 結(jié)果的正確性，數(shù)值計算的合理性。通過對樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力錨索進 行優(yōu)化，利用有限元建模，分析幾種不同工況下樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)與土體的變形 規(guī)律，當幾種工況的結(jié)構(gòu)都滿足安全要求時，再用造價軟件進行造價分析，找出一種既 安全又經(jīng)濟的工況對已有工程實例的設(shè)計方案提出合理的優(yōu)化。以獲得具有一定理論意 義并可指導(dǎo)工程實踐的研究成果。 1 2 樁基礎(chǔ)及其它擋土墻研究現(xiàn)狀 1 2 1 樁基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀 樁基礎(chǔ)是一種常用的基礎(chǔ)形式，是深基礎(chǔ)的一種，它由已延伸到地層深處的基樁和 聯(lián)接樁頂?shù)某信_組成。樁基可以承受豎向荷載，也可以承受橫向荷載。承受豎向荷載的 樁是通過樁側(cè)摩阻力或樁端阻力或兩者共同作用將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到深處土( 巖) 層。因而樁基的豎向承載力與樁基所穿過的整個土層和樁底地層的性質(zhì)、樁基的外形和 尺寸等密切相關(guān)；承載橫向荷載的樁基是通過樁身將荷載傳遞給樁側(cè)土體，其橫向承載 力與樁側(cè)土體的抗力系數(shù)、樁身的抗彎強度等密切相關(guān)。樁基礎(chǔ)的主要功能是將荷載傳 至地下較深處的密實土層，以滿足承載力和沉降的要求，因而具有承載力高、沉降速率 低、沉降量較小而且均勻等特點，能承受豎向荷載、水平荷載土拔力及由機器產(chǎn)生的振 動或動力作用等【3 】。 由文獻 5 7 】可知，樁的理論研究與工程應(yīng)用歷史較長，但影響樁基受力變形特性 的成樁工藝、土體等因素非常復(fù)雜。因此，對單樁和群樁受力變形特性，認識還不充分， 其設(shè)計往往依賴于工程類比和工程經(jīng)驗。目前，樁基研究的手段主要有原型觀測、靜載 試驗、模型試驗、數(shù)值分析。原型觀測和靜載試驗是設(shè)計和確定樁基承載力、研究樁基 承載變形特性的最直接、最可靠的方法，并且是驗證模型試驗和數(shù)值分析合理性的手段， 但由于試驗周期長、耗資巨大的缺點，因此，僅應(yīng)用于較少的重要工程中。彈性理論法、 荷載傳遞法、剪切位移法、有限單元法、邊界單元法、混合法等樁基數(shù)值分析方法，是 研究分析樁基特性的一種便利而花費較少的方法，但其精度主要依賴于模擬樁一土相互 作用、成樁工藝、土體特性等因素對樁基承載變形特性影響的準確性和合理性。模型試 驗可以根據(jù)需要較精確的設(shè)定和控制邊界條件、樁土材料特性，在研究樁一土相互作用 時具有較強的針對性和目的性，獲得的信息遠比原型觀測和靜載試驗多，還可用來驗證 數(shù)值模擬分析，但模型不能完全表征原型的一切特征。由于樁土特性本身及其影響因素 的復(fù)雜性，需將不同的研究手段有機結(jié)合起來，才可能真正揭示樁一土相互作用的機理， 準確定量分析樁基的應(yīng)力與應(yīng)變及對其變形全過程的模擬。 西南交通大學碩士研究生學位論文第3 頁 1 2 2 樁托梁( 承臺) 研究現(xiàn)狀 由文獻 8 - - 1 4 可知，高層建筑樁承臺基礎(chǔ)的設(shè)計近二十多年來從原理和實踐方面都 發(fā)生了一系列演化，大體可分為三類模式：( 1 ) “純樁”模式：不論是端承型樁還是摩擦 型樁、低承臺還是高承臺，一律由樁承擔全部荷載，不考慮基底土的分擔作用，這是傳 統(tǒng)的并仍為一些巖土工程設(shè)計者沿用的模式；( 2 ) 復(fù)合樁基模式：對于非端承樁、基底 土為非液化、非濕陷性、非固結(jié)土的條件下，考慮樁間土分擔一部分荷載；( 3 ) 按控制 變形設(shè)計的復(fù)合疏樁基礎(chǔ)模式：一種情況是地基土承載力不足，出疏樁彌補其不足，另 一種情況是地基土承載力雖滿足要求，但沉降過大，布置疏樁以減小沉降。前者稱為協(xié) 力樁基，后者稱為減沉樁基；這二者在滿足承載力要求的前提下，控制沉降變形，且均 應(yīng)為摩擦型疏樁，以較大程度地發(fā)揮樁間土的承載力作用。按照現(xiàn)行的公路和鐵路設(shè)計 規(guī)范，托梁是按絕對剛性來處理的。在長期的工程實踐中，以此為基礎(chǔ)，形成了一整套 系統(tǒng)、簡潔、實用的設(shè)計體系，這就是通常所說的m 法樁絕對剛性承臺設(shè)計方法。 現(xiàn)行規(guī)范是根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載的大小通過對承臺厚度的調(diào)整來滿足承臺剛性要求的，但規(guī)范 中只對承臺厚度的下限作出了規(guī)定，因此承臺厚度的確定是一項帶有很強經(jīng)驗性的工 作，特別是對于大型和特大型橋梁的承臺，不同的設(shè)計者往往會給出不同的設(shè)計結(jié)果， 由此而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益上的差別是十分可觀的。目前，國外對樁承臺的研究主要表現(xiàn)在 兩個方面，一是對承臺的受力機理進行分析，提出能反應(yīng)承臺實際受力情況的傳力模式； 二是對影響承臺承載力的一些因素，如承臺有效厚度、縱筋配筋率及配筋方式等進行研 究。研究結(jié)果表明： 1 對樁承臺體系采用桁架模型為理論基礎(chǔ)的分析研究是可行的，可以定性地解釋承 臺的傳力機理和破壞模式； 2 縱向鋼筋的數(shù)量與配筋方式對承臺的承載力有很大的影響，在承臺受沖剪承載力 計算時，應(yīng)考慮縱向鋼筋的有利影響，鋼筋集中布置在樁徑范圍內(nèi)比均勻布置鋼筋承載 力要高； 3 傳統(tǒng)的設(shè)計方法對承臺厚度的作用估計過高，這可能是導(dǎo)致工程中常常采用厚承 臺的主要因素之一。 4 在厚承臺中，壓桿的破壞不會出自混凝土的受力破壞，而是由于壓應(yīng)力的擴展使 得在壓桿中產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，使壓桿產(chǎn)生縱向破裂而破壞。因而在厚承臺中適當增加柱 子的支承面積可有效的提高承臺的抗剪能力。2 0 世紀8 0 年代以來，樁承臺的研究在國 內(nèi)也得到越來越多重視。普遍認為承臺是一種雙向板結(jié)構(gòu)，并采用彈塑性理論對其力學 性能和極限承載力加以分析。在通過大量模型試驗、原型觀測和有限單元法，對承臺的 受力特征、傳力機理和極限承載力理論分析結(jié)果加以論證，從而使樁承臺理論更加完善。 西南交通大學碩士研究生學位論文第4 頁 1 2 3 其它擋土墻研究現(xiàn)狀 在國內(nèi)外土木建設(shè)中，對于高邊坡和高路基結(jié)構(gòu)破壞一直給予高度重視，并根據(jù)各 種地質(zhì)情況，設(shè)計要求和施工方法，運用并設(shè)計了各種類型擋土結(jié)構(gòu)物。目前，國內(nèi)外 采用的擋土結(jié)構(gòu)物的主要形式有：重力式擋土墻：薄臂式擋土墻：支撐墻加筋土 擋土墻板樁墻擋土墻和錨定板擋土墻 1 5 1 0 6 。 重力式擋土墻是較早采用的型式，其利用墻體重量保持自身的穩(wěn)定，多用漿砌片( 塊) 石砌筑或混凝土澆筑。由于重力式擋土墻依靠自身重量維持平衡，墻身截面大、圬工數(shù) 量較大，因此對地基承載力要求高，如在軟弱地基上修建時，需增大地基基礎(chǔ)，以解決 地基承載力問題。 薄壁式擋土墻是由鋼筋混凝土材料構(gòu)成的輕型擋土墻，包含懸臂式和扶壁式兩種型 式。薄壁式擋土墻依靠墻身自重和踵板上方的填土重力來保持穩(wěn)定，所設(shè)的墻趾板增大 了抗傾覆穩(wěn)定性，減小了基底應(yīng)力。墻身高度在6 m 以內(nèi)多采用懸臂式，6 m 以上采用 扶壁式。采用扶壁式擋土墻( 一般在8 9 m ) 雖然提高了建筑高度，但使用的水泥量及 斷面配筋量較大，造價較高不利于機械化施工。薄壁式擋土墻斷面較小，自重較輕，可 充分發(fā)揮鋼筋混凝土材料的強度性能，適用于填方路段，多應(yīng)用于承載力較低的地基土 或有抗震要求的地區(qū)。 加筋土技術(shù)發(fā)展于6 0 年代，是一種在土中加入高模量筋材的復(fù)合材料，利用拉筋 與土之問的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程性能的土體加固技術(shù)。加 筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的支擋結(jié)構(gòu)物，1 9 6 5 年首次應(yīng)用加筋土理論在法國 修建了第一座加筋土擋土墻。路基土體中拉應(yīng)力通過土與加筋的剪切作用，傳遞到附近 的拉筋上，土體自身承受壓應(yīng)力及剪應(yīng)力，從而使土體成為具有一定自承約束的結(jié)構(gòu)。 加筋土擋土墻一般為條帶式擋土墻，多應(yīng)用于地形平坦且有充足布筋空間的填方路段。 該技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)已被許多國家所采用，同時在我國西北黃土地區(qū)應(yīng)用十分廣泛。 錨定板擋土墻是一種適用于填方路段的輕型支擋結(jié)構(gòu)，是一種把受拉桿件埋入穩(wěn)定 地層從而對結(jié)構(gòu)物進行加固的技術(shù)，按其錨固機理可分為粘結(jié)型、摩擦型、端頭錨固型 和混合型等。錨桿擋土墻通過錨桿的錨固作用充分發(fā)揮了巖土的自身強度和自穩(wěn)能力， 大大減輕了結(jié)構(gòu)物的自重，起到了節(jié)約工程材料、確保施工安全與工程穩(wěn)定的作用，有 著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。錨桿擋土墻應(yīng)用范圍多為存在有穩(wěn)定問題的巖石地層的 地區(qū)，對于上層錨固則要求上層有較高穩(wěn)定性。 1 3 樁基托梁擋土墻研究現(xiàn)狀 1 3 1 樁基托梁擋土墻的發(fā)展及特點 樁基托梁擋土墻一種新型的支檔結(jié)構(gòu)，是一種擋土墻與樁的組合形式，由托梁或承 i i i i 葺i i 宣i i i i i i i i 宣i i i i i 宣宣i i i i i i i i i i i i i 宣暑葺i i i i i 暑i i 置萱宣i i i i i ；i i i i i i i i i i i i i 宣i ；i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 西南交通大學碩士研究生學位論文第5 頁 臺相連接，樁基托梁來源于建筑樁基和橋梁樁基，主要用于解決地基承載力較低的矛 盾，擋土墻一般為衡重式擋土墻，墻高控制在1 2 m 以下，托梁底一般置于原地面【r n 。 樁基托梁擋土墻可應(yīng)用于填方區(qū)較厚、覆蓋土層穩(wěn)定性較差、基巖埋藏又較深的情況， 如在堆積體邊坡地段使用還可以起到穩(wěn)定堆積體邊坡的作用。 2 0 世紀6 0 年代的成昆鐵路在陡峻山坡的路堤曾采用樁基托梁擋土墻，據(jù)統(tǒng)計有鐵 西、拉白、白果等8 處，共2 8 3 2 3 m 長，使用效果明顯，技術(shù)可靠，節(jié)省投資。若與常 規(guī)的擴大基礎(chǔ)擋墻方案相比，污工量可省3 5 ，挖基量可省7 0 。2 0 世紀9 0 年代初期 寶成鐵路增建第二線工程建設(shè)中，陡坡路堤多處采用樁基托梁擋土墻方案。主要用于緊 臨既有線、陡坡巖堆、河岸支擋、陡坡攔石墻等地段。在河岸嚴重沖刷、高路堤陡坡地 段，采用樁基托梁擋土墻，能解決河岸防護建筑基礎(chǔ)埋深較深的困難t i t l 。 樁基托梁擋土墻的特點是擴大了一般圬工式擋土墻的使用范圍，當?shù)孛娑妇虻乇?覆蓋為松散體、堆積體，地表穩(wěn)定性較差時，采用樁基托梁擋土墻可將基底置于穩(wěn)定地 層中，以節(jié)約上部擋墻截面，節(jié)約圬工、減少對坡體干擾。 1 3 2 樁基托梁擋土墻應(yīng)用范圍和適用條件 ( 1 ) 主要用于河岸嚴重沖刷、陡坡巖堆、穩(wěn)定性較差的陡坡覆蓋土、基巖埋藏較 深、與既有線緊鄰等地段路基。 ( 2 ) 當山坡較陡、覆蓋土層穩(wěn)定性較差、基巖埋藏又較深時，可采用樁基托梁擋 土墻。 ( 3 ) 當既有線陡坡路堤平行增建第二線，當采用挖臺階漿砌防護、預(yù)留土埂臨時 支護、跳槽開挖基坑等臨時支護措施不能滿足行車和施工安全時，可采用路肩式或坡腳 式的樁基托梁擋土墻【一7 1 。 1 3 3 樁基托梁擋土墻布置原則 由文獻【1 8 】可知，樁基托梁擋土墻應(yīng)遵循以下布置原則： ( 1 ) 樁基托梁擋土墻的擋土墻高度及截面尺寸、樁間距、樁的尺寸、托梁尺寸的 確定，應(yīng)綜合考慮達到安全可靠、經(jīng)濟合理。 ( 2 ) 擋土墻的高度應(yīng)滿足托梁基底不致于懸空，擋土墻基底豎向永久荷載合力作用 點宜與托梁截面中心線、樁中心線重合。 ( 3 ) 托梁可設(shè)連續(xù)梁或簡支梁。連續(xù)梁下的樁宜按等間距分布；簡支梁一般做成支 端懸出的簡支梁。 ( 4 ) 樁按懸臂樁設(shè)計時，錨固點的選擇一般按襟邊寬度不少于4 m 而定。矩形截面 時，樁截面的短邊尺寸不宜小于1 2 5 m ；樁問距宜為5 - - 8 m 。 ( 5 ) 樁的外邊緣至托梁邊緣的距離不小于7 5n l m 。 西南交通大學碩士研究生學位論文第6 頁 ( 6 ) 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)中，樁頂嵌入托梁內(nèi)的長度不宜小于5 0 衄。主筋深入托 梁內(nèi)的長度不宜小于鋼筋( i i 級、i i i 級) 直徑的3 5 倍。 1 3 4 樁基托梁擋土墻的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)斷面示意圖 樁基托梁擋土墻中的擋墻一般為衡重式和重力式擋土墻，根據(jù)工程設(shè)計需要，可以 選擇不同的結(jié)構(gòu)形式，單排樁基、多排樁基及錨索( 桿) ；也可根據(jù)工程設(shè)置位置分為 路堤式和路肩式，具體見下面圖表 i t l l s ，結(jié)構(gòu)斷面圖見圖1 1 ： 按其結(jié)構(gòu)形式 按工程設(shè)置位置 錨索( 桿) 樁基托梁擋土墻j 重力式 l 衡重式 式式 式式 力重 力重 重衡 重衡 墻 墻 土 土 擋 擋 梁 梁 托 托 基 基 樁 樁 排 排 單 多 式式 式式 重力 重力 衡重 衡重 墻 墻 土 土 擋 擋 梁 梁 托 托 基 基 樁 樁 式 式 堤 肩 路 路 西南交通大學碩士研究生學位論文第7 頁 鑲索錠麓托鰓撕綴式鼯翮墻b 靛麓t 弼捧援) 純鬃麓袈式愍腐墻 ， d 吣 、1魄 斃 l蔫驥徽 。靛旃托懿鬏力文骼嗣縫d 馘籀托羧畿麓式終耀麓 圖1 1 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)類型斷面示意圖( 尺寸單位：m ) 1 3 5 樁基托梁擋土墻的施工工藝 樁基托梁擋土墻的施工工藝流程如下( 博嗡】： 樁基定位_ 鎖口護壁澆筑一搭設(shè)提升平臺一人工挖孔_ 孔內(nèi)碴土吊運_ 護壁立模 混凝土澆筑_ 護壁整修_ 安裝鋼筋籠_ 澆筑樁身混凝土一樁基檢測_ 開挖托梁土石方 _ 鑿除鎖口護壁一立托梁模板_ 托梁鋼筋綁扎_ 托梁混凝土澆筑一衡重式路肩擋土墻 c 1 5 巧片石混凝土澆筑或m 7 5 漿砌片石漿砌_ 立帽石模板一澆筑帽石混凝土。 ( 1 ) 樁基定位 按照圖紙設(shè)計尺寸，準確地放出樁位或開挖輪廓線。 ( 2 ) 鎖口護壁澆筑 開挖前先作好地面排水，孔口部分根據(jù)樁身孔口段地質(zhì)情況將孔口開l m - 3 m 時， 西南交通大學碩士研究生學位論文第8 頁 lii, i i i 量舅舅罾曼罾量曼曹 即可立模灌注2 0c m 厚的第一節(jié)鋼筋混凝土護壁，此節(jié)護壁在孔0 5 m - 0 8 m 高度范圍內(nèi) 加厚至6 0c m ，此部分稱之為鎖口，用來防止下節(jié)護壁開挖時孔口下陷。鎖口頂面要平 整，并高出地面2 0c m - - , 3 0 鋤，防止孔口雜物及山坡石滾落孔內(nèi)。 ( 3 ) 搭設(shè)提升平臺 為保證樁孔內(nèi)丌挖出的碴石能快速安全地提升出來運走，在樁口用腳手架搭設(shè)井字 架提升運輸平臺。同時在孔口安設(shè)兩塊活動門板，開挖過程中全部蓋住，提升過程中蓋 住其中一塊，孔內(nèi)施工人員站在蓋住的一塊下面，防止落物砸傷。 ( 4 ) 人工挖孔 掘進采用人工分段開挖，每段丌挖深度1 5 m 左右。挖掘松散碎石層及土層時，采 用風鎬等工具掘進；鉆鑿巖層時，采用淺炮眼松動爆破，以確?？妆诓皇軗p。爆破之前， 應(yīng)設(shè)安全警戒線并把孔口兩塊門板蓋上，防止爆破時小石塊飛出傷人。棄碴土石采用卷 揚機提升，開挖出的棄土棄碴運至指定位置堆棄，不得堆在孔口。樁位軸線采用在孔口 設(shè)置十字控制網(wǎng)控制，并在護壁懸掛錘球，以保證挖孔垂直度。開挖接近孔底標高時， 采用人工開鑿，以保證基底基巖的完整性。 ( 5 ) 護壁澆筑 每掘進一段約1 5 m 左右，立即進行混凝土護壁澆筑，護壁厚2 0c m 。護壁澆筑時， 采用小型振動棒插搗密實，并與孔壁結(jié)合緊密。若進入較完整基巖后，為加快施工進度， 可不護壁。 ( 6 ) 成孑l 檢查 達到設(shè)計標高以及巖性與設(shè)計一致后，要檢查孔深、孔徑，并清除孔底浮碴及雜物。 ( 7 ) 護壁整修 為保證樁身截面不受損，將護壁凸出侵限處用砂輪磨平，凹處用易與護壁粘結(jié)的灰 漿( 石灰：水泥：砂= 1 ：1 ：6 ) 抹平。 ( 8 ) 安裝鋼筋 籠鋼筋籠n - r 好后，運至現(xiàn)場。在提升平臺上用卷揚機提升，徐徐放入孔內(nèi)。校正 鋼筋籠骨架位置并加固牢固，防止灌注混凝土時產(chǎn)生移位變形。 ( 9 ) 樁身混凝土澆筑 。 混凝土采用強制式自動計量攪拌機拌和，自卸汽車運至現(xiàn)場樁位處?；炷敛捎昧?槽和串筒下料，接至距孔底1 0 m 處。灌注樁身混凝土必須連續(xù)進行，每一搗固層厚以 不超過3 0e l n 為宜，以保證樁身混凝土質(zhì)量。 ( 1 0 ) 樁基檢測 待樁身混凝土強度達到設(shè)計強度后，進行無損小應(yīng)變檢測。 ( 1 1 ) 殲挖托梁土石方及鑿除鎖口護壁混凝土 樁基檢測合格后，放出托梁的開挖輪廓線，采用風鎬或淺眼松動爆破，人工開挖土 石方鎖口護壁混凝土鑿除采用風鎬，嚴禁放炮，以確保樁身混凝土不受破壞。棄碴土石 等采用卷揚機提升至自卸汽車上，運至指定的棄碴位置。 西南交通大學碩士研究生學位論文第9 頁 ( 1 2 ) 托梁施工 托梁基坑開挖至設(shè)計標高后，托梁底部鋪一層5 鋤厚的碎石，并用砂漿找平，以方 便立模和綁扎鋼筋。托梁模板采用組合鋼模板，拼接嚴密，支撐牢固。鋼筋加工好后， 運至現(xiàn)場。在提升平臺上用卷揚機提升徐徐放入模板內(nèi)。校j 下鋼筋籠骨架位置并加固牢 固，防止灌注混凝土時產(chǎn)生移位變形?；炷敛捎脧娭剖阶詣佑嬃繑嚢铏C拌和，自卸汽 車運至現(xiàn)場托梁處?；炷敛捎昧锊酆痛蚕铝?，連續(xù)進行，確保托梁質(zhì)量。在澆筑托 梁最頂上一層混凝土時，要預(yù)埋接茬片石或連接鋼筋。 ( 1 3 ) 衡重式路肩擋土墻施工 在托梁養(yǎng)護至7 d ，達到設(shè)計強度后，方可進行衡重式路肩擋土墻c 1 5 片石混凝土澆 筑或m 7 5 漿砌片石漿砌施工。 1 4 本文研究思路和主要內(nèi)容 本文研究的是樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)，主要研究分析樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)體系上 作用的荷載種類及分布形式，通過對工程實例中的樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)進行理論計算， 分析其內(nèi)力情況，再用有限元數(shù)值分析方法對工程結(jié)構(gòu)進行建模分析，將分析結(jié)果和理 論計算結(jié)果進行對比分析，兩者規(guī)律一致，證明數(shù)值分析的合理性、計算結(jié)果的正確性。 最后一章通過對樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力錨索進行優(yōu)化，運用a n s y s 軟件， 利用第三章的建模方法進行建模，分析幾種不同工況下樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)與土體 的變形規(guī)律，將分析結(jié)果和第三章中的數(shù)值計算結(jié)果進行對比，判斷是否滿足使用要求； 當幾種工況的結(jié)構(gòu)都滿足使用要求時，再用造價軟件進行造價分析，找出一種既安全又 經(jīng)濟的工況對已有工程實例的設(shè)計方案提出合理的優(yōu)化?；谝陨纤悸罚疚难芯康闹?要內(nèi)容如下： 1 、對于樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)體系，確定作用在結(jié)構(gòu)上的主要荷載種類及其分布： 2 、對于實際工程中的樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)體系，先進行理論計算，得出擋土墻、托 梁、樁的內(nèi)力情況，再運用a n s y s 數(shù)值分析軟件建立有限元三維模型，分析結(jié)構(gòu)的位 移變化趨勢，應(yīng)力分布情況。然后把數(shù)值計算的結(jié)果與理論計算結(jié)果對比分析，兩者的 規(guī)律一致，證明數(shù)值分析的合理性、計算結(jié)果的正確性。 3 、運用數(shù)值計算方法，找出能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的具體方案。將預(yù)應(yīng)力錨索運用到 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)中，運用a n s y s 數(shù)值分析軟件建立有限元三維模型對幾種不同工 況進行分析計算，和優(yōu)化前的計算結(jié)果進行對比分析，判斷是否滿足使用要求，當幾種 工況的結(jié)構(gòu)都滿足使用要求時，再用造價軟件進行造價分析，找出一種既安全又經(jīng)濟的 工況對已有工程實例的設(shè)計方案，提出合理的優(yōu)化。 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 0 頁 第2 章作用在樁基托梁擋土墻上的荷載 樁基托梁擋土墻的設(shè)計，應(yīng)貫徹國家技術(shù)經(jīng)濟政策，按全面規(guī)劃、遠期近期結(jié)合、 統(tǒng)籌兼顧的原則，同時應(yīng)滿足在各種設(shè)計荷載組合下支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、堅固和耐久舊， 所以，首先要確定作用在樁基托梁擋土墻上的荷載種類及其分布形式。由圖2 1 可知作 用在樁基托梁擋土墻上的荷載主要是土壓力和滑坡推力，另外還有路面荷載【1 8 】。 路面荷載 圖2 1 樁基托梁擋土墻上的荷載 2 1 路面荷載 公路車輛荷載標準應(yīng)按現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范的規(guī)定采用，車輛荷載按換 算等代勻布土來代替，鐵路列車動荷載應(yīng)采用中華人民共和國鐵路標準活載( 即“中一活 載”) ，可不計沖擊力、離心力、制動力和搖擺力。軌道和列車荷載用換算土柱來代替l 7 】。 根據(jù)中華人民共和國鐵道部鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范( t b l 0 0 2 5 2 0 0 1 ) ，換算土柱 作用于路基面上的分布寬度和高度可查看下表2 1 。 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 1 頁 表2 1 列車和軌道荷載換算土柱及分布寬度 軌道條件換算七柱 分 鐵路等級設(shè)計衙 路堤填鋼軌軌枕 布 計算強 ( 軌道類載道床厚道床項道床坡計算商度 料( k n ( 根寬度重度( k n m ) 型) ( k n ) 度( m ) 寬( m )度( m ) m ) k i n ) 度 ( k p a ) ( m ) 非滲水1 7 3 5 o 5 3 65 9 2 i 級( 特重 土1 7 2 0 i i i1 83 3 2 2 07 53 1l - 7 5 型)巖石、型1 83 4 o 3 53 26 0 4 滲水土 1 9 3 2 非滲水 1 73 5 0 53 65 9 i 土1 83 3 i 級( 重1 6 8 0 i i i 2 2 06 03 11 7 5 1 83 4 型)巖石、型 o 3 5 3 26 0 3 滲水土 1 93 2 非滲水 1 73 4 o 4 53 55 7 6 土1 83 2 l 、i i 級1 7 6 0 i i 2 2 05 03i 7 5 ( 次重型)巖石、型 1 83 5 o 33 15 9 2 滲水土1 93 3 非滲水 1 7 3 4 0 。4 3 45 7 7 土1 83 2 i i 、i l i 級1 6 8 0 i i 2 2 05 031 7 5 1 83 3 ( 中型)巖石、 型 o 33 15 9 2 滲水土1 93 1 非滲水1 73 4 o 3 53 35 6 9 土1 83 2 i i i 級( 輕 1 6 4 0 i i 2 2 05 02 91 5 1 83 3 型)巖石、型 o 2 535 9 1 滲水土1 93 1 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 2 頁 2 2 土壓力 2 2 1 土壓力計算理論的發(fā)展 土壓力計算理論始于1 7 7 3 年，庫侖( c a c o u l o m b ) 發(fā)表了以滑動土體整體極限平衡 為條件的庫侖土壓力理論，其后于1 8 5 7 年朗肯( w j m r a n k i n e ) 也發(fā)表了以微分土體極限 平衡為條件的朗肯土壓力理論，此后許多學者，如太沙基( k t e r z a g h i ) 、契波塔廖夫 ( t s c h e b o t a r i o f 0 、皮克( r b p e e k ) 、畢曉普( a b b i s h o p ) 、羅威( p w r o w e ) 等，對土壓力的 計算理論及方法進行了研究擴展了庫侖和朗肯土壓力理論的應(yīng)用范圍，并且提出了許多 新的計算方法和計算理論，如索柯洛夫斯基的極限平衡理論、能量理論、水平層計算方 法、土壓力的空問計算理論等，并且通過大量的模型試驗和現(xiàn)場試驗驗證各種土壓力理 論的實用性，在有限單元法應(yīng)用到土壓力理論分析中后，使土壓力的計算方法和計算理 論漸趨完善和合理1 2 6 1 。 2 2 2 土壓力的影響因素 土壓力的計算是一個復(fù)雜的問題，它涉及到填料、墻身和地基三者之間的共同作用。 土壓力的性質(zhì)和大小與墻身的位移、墻高和墻后填土的性質(zhì)有關(guān)1 5 i 。 作用在擋土墻上的土壓力，其大小和分布與許多因素有關(guān)，大致有以下幾種因素 2 7 1 【冽： 擋土墻的形式和墻體的剛度； 擋土墻表面的傾斜度及其粗糙程度； 擋土墻的變形和位移； 填土的性質(zhì)( 如土的均勻性) ； 填土表面荷載的情況； 地下水的情況。 擋土墻形式不同，作用在其上的土壓力的大小和分布也不相同，庫侖土壓力理論和 朗肯土壓力理論主要適用于剛性擋土墻。柔性擋土墻由于受到墻體本身變形的影響，土 壓力及其分布與剛性擋土墻有很大區(qū)別。 擋土墻墻背表面的粗糙度和傾斜度將直接影響到作用在墻面上的土壓力的大小和作 用方向，作用在光滑墻面上的土壓力要比作用在粗糙墻面上的土壓力小。前者土壓力的 作用方向與墻面的法線一致，而后者則與墻面法線成某一角度( 等于墻面與填土的摩擦 角) 。此外，墻面的仰角愈大，則作用在墻面上的土壓力也愈大。 擋土墻的位移和變形與土壓力的大小有直接關(guān)系。太沙基通過大規(guī)模的模型試驗， 獲得了極限狀態(tài)和擋土結(jié)構(gòu)變形之間的關(guān)系，當擋土結(jié)構(gòu)繞墻趾轉(zhuǎn)動時，主動土壓力為 三角形分布( 見圖2 2 ( a ) ) ，而當擋土結(jié)構(gòu)平移、繞墻頂轉(zhuǎn)動和繞墻中部轉(zhuǎn)動時，主動土壓 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 3 頁 力為非線性分布( 見圖2 - 2 ( b ) 、圖2 - 2 ( c ) ) 。方永壽( 1 9 8 6 ) 對砂性填土剛性擋墻的主動土壓 力進行了模型試驗，試驗結(jié)果表明：主動土壓力為非線性分布，其分布形式取決于擋土 結(jié)構(gòu)的變位方式，但不同擋土結(jié)構(gòu)變位方式達到主動土壓力狀態(tài)所需的位移量基本一 致，土壓力合力作用點隨著土的密度增加而上升。 圖2 - - 2 土壓力的分布與擋土墻位移方式的關(guān)系 2 3 滑坡推力 計算滑坡在工程使用年限內(nèi)各種荷載作用條件下不同部位尤其是在設(shè)立抗滑支擋工 程建筑物部位的滑坡推力數(shù)值，為整治工程設(shè)計計算提供定量的依據(jù)，這是滑坡推力計 算的主要目的例。在現(xiàn)有支擋結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計中，均將滑坡推力作為抗滑結(jié)構(gòu)上的外荷 載，因此，滑坡推力計算也是支擋結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的前提條件【1 3 】。 由于滑坡或邊坡失穩(wěn)破壞的多樣性和復(fù)雜性，對滑坡或邊坡的穩(wěn)定性評價方法也多 種多樣，就滑坡推力的計算而言也沒有一種適用于所有情況的萬能方法，應(yīng)該對具體問 題具體分析0 0 l 。 目前的抗滑樁設(shè)計計算中，考慮巖土體與抗滑樁的相互作用包括兩個部分：一是將 滑坡推力以各種可能的分布方式作用到抗滑樁上以考慮樁后滑體與抗滑樁的相互作用， 二是樁周巖土體( 包括樁前滑面以上及滑面以下的巖土體) 與抗滑樁的相互作用。對于后 者一般采用彈性地基梁理論來進行計算，也有的將滑面以上樁前巖土體與樁的作用考慮 為某種分布形式的抗力作用于抗滑樁上，而只對滑面以下巖土體與樁的作用考慮為彈性 地基梁；對于前者的研究主要集中于各種條件下滑坡推力在抗滑樁上的分布形式研究。 由于作用在抗滑樁上的荷載分布形式對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算影響較大( 尤其是對于懸臂式的 抗滑樁結(jié)構(gòu)) ，因此，研究滑坡推力在抗滑樁上的具體作用分布形式有較大的現(xiàn)實意義【3 l l 【3 2 】o 影響滑坡推力分布形式的因素很多，包括滑場的類型、部位、地層性質(zhì)、變形情況 及地基系數(shù)等因素嘲，所以，滑坡推力分布形式的確定是很困難的，只能根據(jù)實踐經(jīng)驗、 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 4 頁 皇鼉曼皇曼量置曼曼墨量喜曼i i i 舅皇芭量曼皇曼曼量量曼曼毫笪曼曼舅曼舅量曼皇曼量量皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼉曼皇曼舅量曼皇曼舅笪量曼曼曼曼舅曼曼鼉曼量蔓 一些實測結(jié)果和模型試驗分析成果經(jīng)驗性的給出。 關(guān)于滑坡推力的分布形式，目前常用的有三角形、矩形( 平行四邊形) 和梯形三種。 國外有人把滑坡體視做散體，用三角形分布，國內(nèi)鐵路部門多用平行四邊形分布，兩者 造成的傾覆力矩差別很大，因此影響工程結(jié)構(gòu)的大小和埋深。日本有人認為滑坡滑動時 滑坡推力主要集中在滑動面以上l - - - 2 m 處，因此用三角形分布是合適的b ?；峦屏Φ?分布對樁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算影響較大，尤其是對于滑坡推力較大的滑坡更是如此，所以采 用不同的滑坡推力分布圖式對于工程的造價有較大的影響，因此在實際設(shè)計計算中應(yīng)結(jié) 合具體情況分別加以考慮。 文獻 3 4 - - - 4 0 1 也根據(jù)不同的情況對抗滑樁上滑坡推力的分布圖式做了說明。指出滑 體沿斷面高度均勻向下變形，地基系數(shù)為常數(shù)，推力呈均勻分布；如地基系數(shù)沿斷面高 度呈線性變化，則推力呈三角形分布；如地基系數(shù)在頂部呈線性變化，在底部為常數(shù)， 則推力呈梯形變化。從一些滑坡實測資料看，當滑坡為堆積層、破碎巖層時，下滑力自 上而下按三角形分布，由于滑體與滑動面間存在摩擦，其下滑力有所減小，因而整個分 布圖形接近于拋物線形。一般來說，如果滑體的變形是均勻往下蠕動，當滑體是一種粘 聚力較大的地層( 如粘土、土夾石等) ，其推力分布圖形可近似按矩形考慮。如果滑體是 一種以內(nèi)摩擦角為主要抗剪特性的堆積體，其推力分布圖形可近似按三角形考慮，甚至 按二次曲線考慮。介于以上兩者間的情況，可假定為梯形。一般根據(jù)具體情況采用三角 形、梯形或矩形。 文獻 3 5 3 6 在我國一些抗滑樁模型試驗和現(xiàn)場試樁實測試驗資料分析結(jié)果的基礎(chǔ) 上，針對滑坡巖土體性質(zhì)的不同，提出和推導(dǎo)了相應(yīng)的滑坡推力分布函數(shù)，并列成便于 查閱的圖表形式，如表2 2 所示。 表2 - 2 滑坡推力分布形式表 滑坡巖土類滑坡推力 滑坡推力合力作用點位置滑坡推力分布函數(shù)q ( z ) 別 分布形式 矩形或平 犯) 2 魯 巖石l 2 h i 行四邊形 三角形 犯蘆七產(chǎn)e 埋8 斧e z 砂土、散體 3 5h i 2 3h l 拋物線形 拋物線 粘土形三角 2 3h i 3 3 4 h i 北蘆尼產(chǎn)e 九0 8 鏟e z形 介于砂土及 梯形 1 3 2 0 h i 祀，2 等肘擊e 粘土之間 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 5 頁 2 4 本章小結(jié) 本章主要介紹了作用在樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)上荷載的種類，即路面荷載、土壓力和 滑坡推力。介紹了路面荷載的換算方式，土壓力計算理論的發(fā)展及影響土壓力的因素和 滑坡推力的分布形式。樁基托梁擋土墻是擋土墻和樁通過托梁聯(lián)結(jié)而形成的組合型支擋 結(jié)構(gòu)，擋土墻二般為衡重式擋土墻。對于作用在樁上的荷載確定，可以分為兩種情況考 慮：如果樁基托梁擋土墻不是使用在滑坡地段，樁不承受滑坡推力，樁上的荷載就只有 擋土墻的土壓力通過托梁傳遞到樁頂?shù)乃搅蛷澗?；如果樁基托梁擋上墻使用在滑?地段，樁還要承受滑坡推力。 西南交通大學碩士研究生學位論文第1 6 頁 第3 章樁基托梁擋土墻工程實例的理論計算 和數(shù)值分析 本章主要介紹樁基托梁擋土墻支擋結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用情況，通過對工程實例中的 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)進行理論計算和數(shù)值分析，將兩種計算結(jié)果進行對比分析，當數(shù)值 計算結(jié)果和理論計算結(jié)果一致時，證明數(shù)值建模是正確的