淺析圈梁在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中的力學(xué)作用

1、<p>　　淺析圈梁在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中的力學(xué)作用</p><p>　　摘要： 通過在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中圈梁影響的模型試驗(yàn)，分析圈梁對(duì)拍樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)作用，提出支護(hù)工程設(shè)計(jì)中的一些改進(jìn)建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 圈梁， 排樁支護(hù)， 力學(xué)作用 </p><p>　　Abstract: through the in row pile in the inf

2、luence of ring beam supporting structure model test, analysis of ring beam supporting structure take the mechanical effect of pile, and puts forward the design of supporting project for some improvements. </p><

3、;p>　　Keywords: ring beam, row pile supporting, mechanical function </p><p>　　中圖分類號(hào)：O3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　基抗支護(hù)結(jié)構(gòu)的種類有很多，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是最常見的一種。在當(dāng)前的設(shè)計(jì)與施工中，樁頂圈梁的作用未引起足夠的重視，普遍將其視為安全儲(chǔ)蓄，而將排樁與全亮的整體支護(hù)結(jié)構(gòu)視為懸臂

4、梁來計(jì)算的，這樣的計(jì)算結(jié)果顯然過于保守，且不盡合理。本文的模型試驗(yàn)是研究基抗支護(hù)結(jié)構(gòu)中圈梁的剛度對(duì)整體支結(jié)構(gòu)的的力學(xué)作用。 </p><p>　　1、模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) </p><p>　　本文實(shí)驗(yàn)所用模型槽是由厚木板和角鋼組合釘制而成，模型槽尺寸長(zhǎng)×寬×深2520mm×1490mm ×1510mm。采用尼龍棒模擬護(hù)壁樁，模型樁樁長(zhǎng)640mm，直

5、徑32mm，樁長(zhǎng)與樁徑之比為20:1.樁間距80mm為樁徑的2..5倍。采用偏鋼模擬圈梁.為了達(dá)到研究圈梁影響作用的目的，模型樁的尺寸不變，選用5種不同剛度的圈梁分別進(jìn)行6組試驗(yàn)與觀測(cè)，圈梁尺寸與堆載情況見表1。圈梁與模型樁的連接模擬實(shí)際工程中樁頂與圈梁的固端相連，用螺釘將兩者擰緊固定。設(shè)計(jì)模型樁埋深190mm。采用砂土填筑地基，分3次開挖，每次挖150mm。 </p><p>　　試驗(yàn)中選用3根測(cè)試樁，每根7個(gè)

6、截面14個(gè)測(cè)點(diǎn)，得到6組試驗(yàn)共1008個(gè)應(yīng)變數(shù)據(jù)，同時(shí)得到了樁頂位移數(shù)據(jù)72個(gè)。 </p><p>　　表1各組實(shí)驗(yàn)不同剛度圈梁的尺寸及堆載情況 </p><p><b>　　2、試驗(yàn)結(jié)果分析 </b></p><p>　　通過計(jì)算3個(gè)測(cè)試樁各7個(gè)截面的彎矩值，得到各種情況下的彎矩圖。3次開挖的彎矩圖有明顯的變化，隨著開挖深度的加大，彎矩圖的兩

7、個(gè)反彎點(diǎn)逐漸向下移動(dòng)，與一般無圈梁懸臂樁在橫向力作用下的變化規(guī)律類似。同時(shí)，無圈梁的第6組試驗(yàn)的彎矩值均大于其他5組有圈梁條件的彎矩值，即樁頂圈梁的約束力抵消了部分由土壓力產(chǎn)生的彎矩，這說明圈梁改變了樁身的內(nèi)力條件，減小了相應(yīng)的彎矩值，增加了樁的穩(wěn)定性；圈梁的約束作用越強(qiáng)，其效果越明顯。 </p><p>　　隨著開挖深度的加大，位于基坑中央的樁的第一反彎點(diǎn)的彎矩值由第一次開彎的-800×10kN?m變

8、化至第三次開挖的-1200×10kN?m，第二反彎點(diǎn)的彎矩值由第一次開挖的100×10kN?m變化至第三次開挖的900×10kN?m。上述彎矩的變化體現(xiàn)了護(hù)壁樁的內(nèi)力布隨開挖深度的加大而進(jìn)行的調(diào)整，第一次開挖后，護(hù)壁樁的受力條件主要來自于開挖面以上的基坑外測(cè)較小的主動(dòng)土壓力的作用，而開挖面以下的基坑內(nèi)測(cè)的被動(dòng)土壓力尚未發(fā)揮，因此第二反彎點(diǎn)的彎矩值較小；經(jīng)過第二、三次開挖后，開挖面以上的基坑外側(cè)的主動(dòng)壓力的作

9、用逐漸加大，開挖面以下的基坑內(nèi)測(cè)的被動(dòng)土壓力也隨之加大，因此第二反彎點(diǎn)的彎矩值也逐漸加大。 </p><p>　　圈梁的抗彎剛度對(duì)樁身彎矩特別是坑底附近的最大彎矩值有很大影響。有圈梁時(shí)最大彎矩值顯著減小，如基坑中央的樁有圈梁的第一組試驗(yàn)第3次開挖后54cm深，最大彎矩為853.60×10kN?m，而無圈梁的第六組試驗(yàn)為998.52×10kN?m。 </p><p>　　

10、另外，第一反彎點(diǎn)彎矩值的位置隨開挖深度的加大而逐漸靠近開挖面的位置，第一次開挖后第一反彎點(diǎn)在開挖面以下10cm，第二次開挖后為5cm，第三次開挖后為0cm。第二反彎點(diǎn)彎矩值的位置始終位于深度55cm處。因此，開挖的過程也是第一反點(diǎn)彎沿深度方向變化的過程。 </p><p>　　同一開挖深度的樁頂彎矩隨圈梁與樁的剛度比的增大有減小的趨勢(shì)，說明剛度增大的圈梁約束作用體現(xiàn)到了開挖面附近樁身彎矩的兩個(gè)反彎點(diǎn)上，而樁頂彎矩

11、逐漸減小。開挖深度越強(qiáng)，圈梁約束作用越大，圈梁約束作用越強(qiáng)，因此樁頂彎矩越大。 </p><p>　　由計(jì)算結(jié)果可知，土壓力分布形式與Terzaghi-peck提出的土壓力圖式相近，即鉆孔灌注樁后砂土土壓力的矩形分布?？梢娺@種土壓力分布圖式能夠近似表達(dá)砂土土壓力的分布狀態(tài)。 </p><p>　　就圈梁中部的樁來講，從第1次開挖到第3次開挖，第1組試驗(yàn)的樁頂位移變化范圍是（2.6～2.9）

12、×10mm,而無圈梁的第6組試驗(yàn)的樁頂位移增加至(5.5～11.2) ×10mm，比較低1組試驗(yàn)的樁頂位移的變化值5.3×10mm和第6組試驗(yàn)的樁頂位移的變化值5.7×10mm可知，圈梁水平抗彎剛度的增加，不僅使樁頂位移隨之減小，而且樁頂位移的變化范圍也相應(yīng)減小。 </p><p><b>　　3、結(jié)論 </b></p><p>

13、;　　試驗(yàn)結(jié)果表明，圈梁和排樁的協(xié)同合作使得樁身內(nèi)力與變位明顯不同于無圈梁情況。圈梁與樁的剛度比位2～3位最佳，有圈梁時(shí)樁的入土深度可以考慮占總樁長(zhǎng)的30%，但需要根據(jù)具體的土層性質(zhì)和樁的類型而定。 </p><p>　　圈梁可以有效的控制樁頂位移，可以起到維持基坑周圍建筑物穩(wěn)點(diǎn)的作用。圈梁的抗彎的剛度與樁的剛度比對(duì)樁身彎距特別是坑底附近的最大彎矩值也有很大影響。 </p><p>　　對(duì)

14、于無拉錨和支撐而只在樁頂設(shè)置圈梁的樁排式支護(hù)結(jié)構(gòu)，若其圈梁在水平方向的抗彎剛度與樁的抗彎剛度之比足夠大，在開挖初期，護(hù)壁樁的變形曲線有兩個(gè)反彎點(diǎn)，隨著挖深加大和樁的埋入長(zhǎng)度減少，第二反彎點(diǎn)消失而只保留第一反彎點(diǎn)，而第二反彎的消失在工程實(shí)際上有重要意義，它預(yù)示著樁體的埋入深度已處于臨界狀態(tài)，可以為基坑事故的預(yù)測(cè)提供報(bào)警依據(jù)；在第一反彎點(diǎn)以上除樁頂附近的局部區(qū)段外，樁在坑內(nèi)的一側(cè)受拉，另一側(cè)受壓，完全不同于直立懸臂桿的變化狀態(tài)，其原因在于圈