小直徑鋼管排樁抗滑機理及計算方法研究.pdf

1、小直徑鋼管排樁作為新型邊坡支擋結構，具有施工快捷安全、承載力強、加固見效快、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。由于缺乏抗滑機理、計算方法等方面的系統(tǒng)研究，嚴重制約了鋼管排樁作為永久支擋結構的推廣應用。本文利用工程樁監(jiān)測試驗、原型結構堆載試驗、離心機模型試驗、理論分析及數(shù)值模擬等手段，系統(tǒng)研究了鋼管排樁基于樁土相互作用的受力變形規(guī)律、抗滑機理、承載力影響因素等內容，提出了力學計算模型和實用設計計算方法，為鋼管排樁從應急搶險功能向永久性支擋工程推進提供了基

2、礎資料和理論基礎。
　　1.鋼管排樁支擋結構抗滑機理主要表現(xiàn)為:1）在鋼管排樁空間框架約束下，樁間土體具有強化效應，框架內土體承載能力得到提高;2）排架土體與鋼管樁協(xié)調變形，通過樁土相互作用傳遞荷載、形成樁土復合承載結構，大幅提高鋼管排樁承載能力;3）樁間土體具有明顯的土拱效應，土拱作用具有維持樁間土穩(wěn)定、傳遞樁間荷載的作用，并通過約束排架土體，強化了支擋結構承載能力;4）壓力注漿增大鋼管樁剛度、改善土體性質，增強了樁土復合結構承

3、載能力。
　　2.通過原型結構堆載極限破壞試驗，得出了鋼管排樁在試驗條件下的水平極限承載能力:厚度為8～12m，以硬黏土、塊石土為主的滑坡，采用直徑133mm直縫鋼管、間排距1.5～1.7m、鋼筋砼系梁的鋼管排樁進行支擋，三排樁承載力為531kN/m，兩排樁承載力為390kN/m;實際應用中為確保支擋工程安全，應采用設計安全系數(shù)1.5～2，即三排樁承受水平推力一般不大于350kN/m，兩排樁承受水平推力一般不大于260kN/m。<

4、br>　　3.通過現(xiàn)場堆載試驗、離心機模型試驗及數(shù)值分析，總結出各相關因子對鋼管排樁承載能力影響規(guī)律:增加鋼管樁排數(shù)可增大支擋結構承載能力;樁間距與樁徑之比L/d＜15時，樁間土通過土拱作用維持穩(wěn)定，同時為避免出現(xiàn)群樁效應，L/d宜≥8;排距與直徑之比b/d為6～12時，樁土復合作用發(fā)揮最充分，支擋結構支護能力最強，為避免出現(xiàn)群樁效應，b/d宜≥8;強剛度系梁具有協(xié)調鋼管樁內力、約束土體加強樁土復合承載的作用;樁間土體物理力學性質越好，

5、樁土復合作用發(fā)揮越充分，支擋結構抗滑能力越強。
　　4.小直徑鋼管排樁在水平荷載作用下，排架內土體與鋼管樁協(xié)調變形;排架土體通過樁土相互作用將水平荷載q傳遞至其他排樁，各排樁承受荷載qi分布規(guī)律與q一致，量值為qi=ξiq，對于三排樁，ξ1=0.95，ξ2=0.90，兩排樁ξ1=0.94，ξ2=0;小直徑鋼管排樁骨架結構可假定為承受水平荷載q、樁間土傳遞荷載qi、樁前土體抗力p(y，z)、錨固段抗力p'(y，z)的平面剛架模型，其

6、中樁前土體抗力p(y，z)采用p-y曲線描述，錨固段抗力p'(y，z)采用線性彈簧模擬。
　　5.對考慮樁土復合作用的平面剛架計算模型，分別采用彈性地基梁法、p-y曲線法進行內力變形計算，通過與實測資料對比分析，p-y曲線法計算結果與實測值吻合較好，同時該法充分反應了土體彈塑性特征，計算便捷，可作為工程應用推廣。
　　6.根據(jù)鋼管排樁抗滑機理、計算方法研究成果，提出了支擋結構按承載力和位移控制的失效準則、實用設計計算方法及步