悬臂式排桩支护的计算.ppt
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1、悬臂式排桩支护的计算 基床系数法 悬臂式围护结构 主动土压力 Ea 被动抗力Ep 被动抗力Ep n悬臂式桩墙是依靠自身的刚度和强度就能维 持其稳定的围护结构。 n悬臂式桩墙可以在1.52m的狭窄范围内安 置。但悬臂式桩墙的位移比较大,难以满足 周边环境的严格要求,同时在开挖深度较大 时墙身弯矩很大,因此适用的开挖深度也不 深;使用条件不当时可能产生围护结构损坏 或严重影响环境的事故。 基床系数法 n排桩在水平荷载作用下,桩身内力及位 移的计算,目前较普遍采用将桩作为弹 性地基上的梁,按文克尔假定-梁身任一 点的土抗力和该点的位移成比例,这种 解法简称为弹性地基梁法。 其具体的解法大致有三种:
2、n直接用数学的方法解桩(即弹性地基梁)在受 荷后的弹性挠曲微分方程,求出桩各部分的内 力和位移,即数解法; n将桩分成有限段,用差分式近似代替桩的弹性 挠曲微分方程中的各阶导数式而求解的有限差 分法 ; n将桩身划分为有限单元的离散体,然后根据力 的平衡和位移协调条件,解得桩的各部分内力 和位移,即有限元法 。 本节主要介绍第一种方法即数解法 n桩在水平荷载作用下,其水平位移(x) 愈大时,侧压力(即土的弹性抗力)( )也愈大,侧压力大小还取决于:土体 的性质,桩身的刚度大小,桩的截面形 状,桩的入土深度等。 n侧压力的大小可用如下公式表示: =Cx nC土的水平向基床系数(或简称基床系 数)
3、,地基系数等 。 它是反映地基土“弹性”的一个指标,表示 单位面积土在弹性限度内产生单位变形 时所需施加的力,其大小与地基土的类 别、物理力学性质有关。它的单位为 KN/m3。 n大量试验表明,基床系数C值的大小不仅 与土的类别及其性质有关,而且也随着 深度而变化。目前采用的基床系数分布 规律的几种不同图式如图4-9所示。 图4-9基床系数的变化规律 n1)基床系数C随深度成正比例增加。如图 4-9a所示,即 C=mZ m比例系数。其值可根据试验实侧决 定,无实侧数据时,可参表4-1及表4-2 (公路规程)中的数值选用。 按此图式来计算桩在外荷作用下各截面 内力的方法通常简称为“m”法。 n2
4、)基床系数C在第一个零变位点(图4- 9b)以下(Zt时): C=K=常量 当0Zt时,C沿深度成曲线变化(可近 似地假定为按直线增加)。 nK值可按实测确定,无实测数据时可参照 表4-3中的数据选用。 n按此图式计算桩在外荷作用下的各面截 内力的方法,通常简称为“K”法。 n3)基床系数C随深度成抛物线规律增加 ,如图4-9c所示,即 C=cZ0.5 c比例系数,其值可根据实测确定。无 资料时,可参照表4-2选用。 表4-1比例系数m 表4-2 非岩石土的比例系数m、K、c 值表 注: 1、本表中m值适用于桩在地面处最大位移不超过6mm, 位移较大时适当降低表列数值。 2、采用“m”法时,当
5、基础侧面为数种不 同土层,应将地面或最大冲刷线以下 hm=2(d+1)m深度内的各层土按下列换算 式换成一个平均值m值,作为整个深度 的m值。式中d为桩的直径。对于刚性桩 ,hm采用整个深度h。当hm深度内存在两 层不同土时: 3、m0为“m”法相应于深度h处基础底面 图的竖向地基系数C0(=m0h)随深度变 化的比例系数,当h10m时C0=10m0。 因为据研究分析认为自地面至10m深度 处土的竖向抗力几乎什社么变化,所以 C0=10m0; 当h10m是土的竖向抗力几乎与水平抗 力相等,所以10m以下时取C0=m0h=mh 。 表4-3水平向基床系数kH n这里主要以基床系数随深度线性变化的
6、 “m”法为例子进行介绍 1、桩作为弹性地基上的梁的微分方程式 及其解: 桩在水平荷载作用下的不同计算方法, 都从一个基本微分方程式出发。 n如图4-10所示 ,桩的入土深度为h,桩的宽度 为b(或直径),桩的计算宽度为b1。 n桩顶若与地面平齐(z=0)且已知桩顶在水平 荷载Q0及弯矩M0作用下, 产生横向位移x0、转 角0;桩因Q0、M0作用,在不同深度z处产生的 横向位移xz 、转角z、 弯矩Mz、剪力Qz。 n符号规定为:横向位移xz(即挠度)顺x轴正方 向为正值;转角z逆时针方向为正值;弯矩Mz 当左侧纤维受拉时为正;横向力Qz顺x轴正方 向为正值,如图4-11所示。 图4-10 桩
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