两种不同桩锚支护体系受力机理的数值研究

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近年来基坑支护工程中应用最为广泛的桩锚式支护结构,已经引起了国内外众多学者对其进行研究。在实际工程中桩锚支护结构存在着两种形式:桩锚组合式支护结构和桩锚分离式支护结构,但在实际工程设计时并没有对其进行分类设计,并且对在两种桩锚支护结构位移和内力方面的研究也鲜有发现。由于两种桩锚支护结构在锚杆和抗滑桩的作用方式上不同,势必会导致两种桩锚支护结构在位移和内力上存在着差异。基于上述原因,本文研究了两种桩锚支护结构在受力性能上的差异,分析支护结构位移和内力产生差值的原因;并对现行规范中桩锚支护结构的计算公式进行修正。论文的研究成果有以下几点:1、两种桩锚支护结构的抗滑桩桩身整体位移比较好,桩身位移曲线呈弧状;桩身负弯矩最大值出现在9m处,弯矩零点出现在11.2m处,正弯矩最大值出现在15.5m处。2、桩锚组合式支护结构中抗滑桩的位移和内力值小于桩锚分离式支护结构,桩锚组合式可以有效的减少21.36%的桩顶位移,减少16.05%的弯矩值,减少13.10%的剪力值。这是由于组合式下锚杆与抗滑桩的连接方式有利于二者的协同作用,锚杆与抗滑桩的整体性好,所以组合式的桩身水平位移值、弯矩值以及剪力值要小于分离式的情况。3、在一定范围内,增大抗滑桩的桩径和抗滑桩的嵌固深度可以减小抗滑桩的位移和弯矩值,并且桩锚分离式支护结构减小程度更加明显。4、冠梁与抗滑桩之间存在着显著的协同作用。冠梁可以把各个独立受力的抗滑桩连接成为一个整体,可以协调各支护桩的变形。同时增大冠梁的尺寸可以减小支护结构的变形,并且冠梁尺寸改变时对分离式的抗滑桩位移影响更大。5、锚杆在桩锚式支护结构中有着重要的地位,支护结构去掉锚杆后抗滑桩的位移曲线发生了较大变化,弯矩零点值也出现了下移。在给锚杆施加预应力后可以显著的减小桩锚式支护结构的位移和弯矩,尤其对桩身的正弯矩值减小明显,组合式情况下正弯矩减小了2.07倍,分离式情况下减小了1.74倍。6、在桩锚分离式的情况下数值法计算的弯矩值平均值比规范法大8.17%,数值法的剪力平均值比规范法大11.19%,因此当采用桩锚分离式支护结构时,需要对规范弯矩和剪力公式进行修正,分别乘以修正参数m=1.08和v=1.12。
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