椅式樁板墻受力機(jī)制與設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究.pdf

1、布設(shè)支擋結(jié)構(gòu)是陡坡路基邊坡工程的常見技術(shù)措施。隨著工程人員對陡坡路基支擋結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的深入研究，國內(nèi)外針對山區(qū)陡坡路基支擋工程病害的研究和防治工作空前活躍，支擋結(jié)構(gòu)型式也在完善已有措施的基礎(chǔ)上向結(jié)構(gòu)化、組合化和經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性方向發(fā)展。組合式抗滑支擋結(jié)構(gòu)正是在這種國內(nèi)外形勢下重新出現(xiàn)在科技工作者的視野之中，新提出的椅式樁板墻就是其中最具代表性的結(jié)構(gòu)型式之一。鐵路行業(yè)早在上世紀(jì)70年代開始應(yīng)用類似的支擋結(jié)構(gòu)，但是由于其理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程

2、應(yīng)用，迄今為止還沒有成熟的研究成果，設(shè)計(jì)、規(guī)范和手冊上也沒有相關(guān)條款，嚴(yán)重制約了這類支擋結(jié)構(gòu)的發(fā)展與推廣。
　　本文依托中國中鐵科股份有限公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題《無砟軌道陡坡路基椅式樁板結(jié)構(gòu)研究》、中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司科研項(xiàng)目《敘大鐵路龍山車站高路堤椅式樁板墻應(yīng)用研究》與道路工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金課題《陡坡椅式樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)分析理論》等課題開展研究。對支擋路基邊坡的椅式樁板墻的定義、分類與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，

3、論述了椅式樁板墻在巖質(zhì)和土質(zhì)邊坡上的工作機(jī)理。分別進(jìn)行了巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡椅式樁板墻室內(nèi)大比例模型試驗(yàn)，分析了不同技術(shù)工況下椅式樁板墻的變形受力機(jī)理及破壞特征，研制了適用于室內(nèi)模型試驗(yàn)的微型應(yīng)變式油壓土壓力計(jì)。對巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡上椅式樁板墻的內(nèi)力變形進(jìn)行了數(shù)值仿真，討論了重要結(jié)構(gòu)型式、關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)、巖土體參數(shù)等對結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形的影響性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，將承載板與擋土板簡化為簡支梁構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，將椅式樁簡化為平面結(jié)構(gòu)，采用彈性地基梁法和

4、結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法兩種方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形。最后，利用理論計(jì)算方法對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析與討論，并提出椅式樁板墻的設(shè)計(jì)方法。針對椅式樁板墻的研究成果，本文主要得出以下結(jié)論:
　　1.定義路基邊坡工程中新型的椅式樁板墻為組合式抗滑支擋結(jié)構(gòu)，其由椅式樁、承載板和擋土板組成，綜合了埋入式連續(xù)樁板結(jié)構(gòu)、懸臂式樁板墻與雙排抗滑樁的技術(shù)特點(diǎn)，兼有支擋、阻滑和承重三重功能，可以按照其布設(shè)位置、組合形式和受荷類型進(jìn)行分類。
　　2.承載板和橫梁支

5、承豎向荷載，使椅式樁板墻的重心后移，提高了其抗變形能力與整體穩(wěn)定性;椅式樁板墻具有抗變形能力強(qiáng)、耐久性好、收坡快、占地范圍較小等優(yōu)點(diǎn)，適用于斜坡高填方路堤、深大路塹、深厚軟弱土斜坡、大型滑坡體、山區(qū)陡坡、山區(qū)城市道路等復(fù)雜條件下的路基邊坡支擋工程。
　　3.當(dāng)位于巖質(zhì)陡坡上時(shí)，豎向荷載通過承載板作用于椅式樁上，主副樁通過橫梁連接共同抵抗橫向荷載，主要表現(xiàn)出承重和支擋雙重功能，當(dāng)巖體中存在節(jié)理面或軟弱帶時(shí)，椅式樁又體現(xiàn)出抗剪阻滑的特

6、性。當(dāng)位于土質(zhì)邊坡上時(shí)，部分荷載和滑坡推力還會通過坡體中的土拱效應(yīng)傳遞給椅式樁，此時(shí)主要表現(xiàn)出阻滑與支擋雙重功能。
　　4.當(dāng)巖體完整性較好時(shí)，樁側(cè)巖石壓力可按理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)方法或彈性抗力法求解;當(dāng)巖體存在外傾結(jié)構(gòu)面時(shí)，需確定最不利工況下的巖石壓力;類土質(zhì)巖石邊坡可按土質(zhì)邊坡考慮。土質(zhì)邊坡上主動力按經(jīng)典土壓力理論、土拱理論或滑坡推力中較大者確定，被動力按經(jīng)典土壓力理論、彈性地基梁法或剩余抗滑力中較小者確定;滑坡推力與剩余抗滑力的計(jì)

7、算往往較為繁瑣，可采用修正后的土壓力進(jìn)行代替。
　　5.內(nèi)力協(xié)調(diào)機(jī)制使椅式樁上出現(xiàn)多個(gè)反彎點(diǎn)，大幅降低了結(jié)構(gòu)內(nèi)力;椅式樁破壞模式一般為某構(gòu)件形成塑性鉸使結(jié)構(gòu)喪失正常使用功能，在可預(yù)見的較大荷載作用下椅式樁板墻不會發(fā)生傾倒破壞。
　　6.副樁布設(shè)于主樁內(nèi)側(cè)可有效降低椅式樁內(nèi)力、轉(zhuǎn)換樁基拉壓屬性，樁梁剛度比控制在1～3范圍內(nèi)，可有效保證椅式樁的荷載效應(yīng)自我調(diào)節(jié)作用;椅式樁縱向樁間距一般取3～5倍的樁徑或樁寬、數(shù)值范圍取5～8m，