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摘要:在深基坑工程当中,双排桩支护是最为常见的一种形式。但随着社会的不断发展,以往双排的普通形式无法充分满足工程需求。本文将深入研究在基坑支护工程中应用长短双排桩基技术,详细分析施工前有限元模拟,并把双排桩设计成前桩长,后桩短的主要结构,从而让前后排桩的内力监测得以有效性落实,验证长短双排桩的实际应用效果。
关键词:基坑;双排桩;长短桩;监测
关于基坑支护工程,比较常用的支护结构形式是双排桩,一般是把两排桩按照平行分布的基本原则实施有效性排列,其中前后桩的桩长保持在相等的状态当中,而且前后排桩用刚性梁进行连接,以此形成门式框架结构,这对于基坑工程侧向位移的限制在很大程度上起到关键性的作用。
1条件假设
对于双排桩而言,其属于门式刚架空间组合式支护结构,是由前后两排平行的钢筋混凝土桩,还有排桩的刚性连梁一起发挥作用,没有支撑的时候,双排桩结构可充分发挥出刚度和空间效应的作用,其中支挡因为土体开挖出现失衡的情况。而在双排桩受力的结构当中,前排桩分担主动土压力,后排桩承担着压力外的锚拉作用,因此前排桩会受到压迫,后排桩会受到拉力影响。但是,在前后排桩的排距会不断增大,受力并不会像受压受拉那样容易。
同样的深度,同样的地质条件下,深基坑采用双排桩支护的时候,排距增大后排桩的桩身处于潜在滑裂面,长度就会变短。当嵌固段不断加长,后桩,承担的主动土压力就会不断减小,而且比较明显的是会产生锚拉的作用。为此,可以假设前后排桩排距增大的时候,后桩嵌固段就会不断回升,而且可以有效减少后排桩的整体长度,进而更好的将配筋做出科学化,合理化的调整。
2分析应用有限元软件模拟
为让长短双排桩的可应用性得到确认,不仅可采用以往基坑工程设计的基本方法和计算软件,而而且还可以应用数据进行全方位模拟。在数值详细分析的方法当中,有限单元法被广泛的应用在工程中,并且还能够在工程建设上不断加以科学性以及有效性的指导。依据有限元计算出来的结果,再结合工程施工的相关经验,对后排减短产生的基坑变形影响实施比较科学化的判断,同时分析出桩的内力,进而为基坑设计提供可靠性的依据。
2.1 计算假定、模型及参数选取
计算过程中假定,模型和参数选择,可以从如下几个方面加以实践。第一,基坑围护墙体为线弹性体,进而让计算变得更加简化。另外,还可以在计算中不考虑围护墙体和墙后土体的脱离情况,只认为土体与墙体存在协调变形。第二,实际计算的时候,土体采用四个结点等参单元,在灌注桩,双排桩连梁上采用板单元,进而支撑锚锭杆单元的模拟工作。第三,计算模型上边界为自由边界,底边界为固定化的。第四,关于钻孔灌注桩及支撑材料参数,应该依据参数去选取适合的混凝土,并确定截面积等几何方面参数。
2.2关于算例
算例是工作中是计算出示范的例子,可供参考和执行。在研究的具体过程中,共进行4个算例的模拟计算,并且计算的开挖步骤共有5个主要步骤,分别是计算初始应力场,施工双排桩及连系梁、土开挖到支撑下方、施工钢筋混凝土支撑,以及降水开挖至基坑底部。
2.3模拟结果的计算
在计算的模拟环节中,基坑开挖至基坑度部,模拟结果数据到图形,可以在分析中总结出需要的几点经验。第一,整体而言,前排桩桩身承受的剪力,弯矩均比后排桩要大些。第二,前后排桩,发生最大位移量相差不大,且后桩要比前桩小些。第三,前桩最大位移处,发生在基坑底下,后排桩最大位移发生在基坑底嵌固段。第四,根据排距的不同,双排桩变形,受力剪图基本上处于相同的状态。第五,伴随着排距的不断增大,双排桩位会逐渐开始减小。第六,当排距继续增大的时候,双排桩之间连梁力就会不断增大,而且弯矩会有所减小。由此可见,桩排距增大,基坑侧向土压力很大部分由前桩承担,后桩给前桩的桩顶增加约束,与锚拉结构相类似。
3长短双排桩位移及内力监测
3.1 监测方案分析
实施监测环节对于工程而言是重中之重。尤其是关于施工方案,更要做好监测的方案,并对方案做行之有效的分析。项目施工以前由设计方,将监测的具体方案先提出来,并由第三方监测机构进行方案的监测分析。具体而言,基坑北侧双排桩支护结构,需要监测的项目主要有桩身位移,桩身内力和连梁内力。
3.2连梁轴力监测结果
随着前后桩排距的不断增大,连梁轴也在不断大,而且有明显的变化幅度,双排桩间距比较小,前后排桩和桩间土共同承担着主动土压力,后排桩承受的拉力就很明显化。但是,在排距越来越大的时候,主动土压力就由前排桩来承担,此时明显的就是后排桩受拉力作用,利用连梁给前排桩施加锚拉进行合理约束,进而科学增加连梁的内力。
3.3桩身位移监测结果
随着基坑开挖的深度,前后排桩侧向变形不断增大,而且桩身侧向变形还呈现出中间大,两端小的基本特点。进行监测的时候,测斜管理在前后排桩的桩后,紧贴着桩身,变形曲线与计算变形刚好能够契合。受两排桩顶连梁的作用,前后排桩位移比较协调化,但是排桩最大位移大于后排桩,在排距增大的过程中,前后排桩最大桩身水平位移有较大的差值存在。但是,由于排距的情况不同,基坑位移变化就不够明显化,伴随着排距的日益增大,基坑变形没有增加自身的优势。另外,桩排距的不断变化,排桩桩长也会跟随着继续变大,桩长此时就会慢慢减小,依据工程实际监测到的结果显示,有效将后排桩的桩长减短,这样才不会影响到基坑侧向变形发生,即使有某种程度的影响,影响其实也不大。当前排桩的桩身变形曲线能够吻合,桩顶位移变化就会处于增大状态,后排桩的桩身变形幅度此时不大。
3.4桩身弯矩监测结果
依据梁的弯曲变形和应力应变的详细分析,只有符合以下几个重要性原则才能让监测结果更好的得以应用。第一,平截面的假定,也就是支护桩在受力变形以后,还能够处于平面的状态。第二,视支护桩为弹性体,不考虑摩阻力和自体重量带来的不良影响。第三,桩身截面弯矩为钢筋应力和混凝土对中性轴的总力矩。
在基坑开挖到基底这个过程里,利用计算前后桩桩身弯矩而得出具体的监测结果。后排桩弯矩分布同前排桩有所不同,因连梁的拉结产生相应作用,后排桩的桩顶就会受到外力影响,并且前排桩明显阻挡着双排桩之间的土体侧移,进而让后排桩的桩身中上部土坑力不断得以增强。所以,后排桩内力,此时也会产生小于前排桩的现象。
4结语
双排桩支护结构有其自身特有的受力特点,当后排桩与前排桩距离继续增大的时候,主动土压力值就会跟着加以减小。针对在滑裂面之内桩身段较短的假设,可以在工程当中假设前长后短的双排桩结构应用形式,并分析处理监测的有关数据信息,从而验证长短双排桩的可实施性。综上所述,前后桩排距增大对前后桩位移影响本质上不大,后排桩桩顶位移会有所变小。而在排距增大的这个过程中,后排桩受到拉力的影响,主动承担的主动土就会日益减小。后排桩若桩长开始减短,基本上不会影响到前排桩位移的情况,若是排距不断增大, 可促使双排桩之间连梁内力增大。所以,长短双排桩基在基坑工程中,具体应用方面要把握好实际技术施工要执行的要点,并在前期设计上适当将后排桩长度不断减短,以此让经济成本得到有效性节约。
参考文献
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