桩基托梁挡土墙托梁受力分析

・４８・　全国中文核心期刊　　．路基工程　２００８年第６期（总第１４１期）　桩基托梁挡土墙托梁受力分析水　赖紫辉　（中铁二院工程集团有限责任公司　四川成都６１００３１）　摘要结合“桩基托梁挡土墙力学作用机理研究”项目的科研成果，重点介绍了托梁上的荷　载分布和计算原理。通过不同荷载分布形式的算例分析，确定了桩基托梁挡土墙托梁的计算模式，提　出了设计中应该注意的问题。　关键词桩基托梁荷栽分布　１　弓Ｉ言　桩基托梁作为各种建筑物的基础，早已应用广　泛，但应用于挡土墙基础，则开始于２０世纪六、七　十年代的成昆铁路　。然而，桩基托梁作为主要承受　侧向土压力的挡土墙的基础，与作为桥梁墩台基础的　作用却颇为不同。在这方面，文献［２］认为，托梁　与桩基连接后，桩基托梁结构可视为埋入地基中的空　间刚架，当桩基布置具有一个或两个对称面，托梁设　计荷载也作用在对称面内时，可将结构投影到对称面　上，将其简化为平面刚架进行整体分析。近年来，中　铁二院工程集团有限责任公司立项开展了“桩基托梁　挡土墙力学作用机理研究”，系统分析了不同墙高、　不同地基、不同列车荷载情况下托梁与挡土墙的共同　作用机理，以及托梁作为墙与桩的连接体的力学作用　及计算原理；研究了挡土墙、托梁、桩基三者之间力　的作用和传递方式，确定了桩基托梁挡土墙的计算模　式。本文结合该项科研成果，重点介绍托梁上的荷载　分布和计算原理。　２托梁设计荷载　托梁作为挡土墙和桩的连接体，受力情况比较复　杂，但控制托梁设计的荷载主要为纵向竖直平面内挡　土墙墙底合力与托梁自重之和。研究结果表明，托梁　顶面竖直应力在桩顶及附近区域明显集中，并向四周　逐渐扩散，至托梁边缘和跨中附近应力趋近于零。为　简化计算，托梁上分布荷载可按三角形荷载分布考虑。　以文献［２］单跨桩基托梁结构为例，按托梁上　设计荷载相等的原理，三角形分布时支座处的应力为　２ｇ，托梁边缘和跨中处的应力为零，见图１。　　ｔ，－　＿／　＂／／／／／／／／／，　／，　／／／／　Ｌ１．０　６．０　ＩＪ．Ｑ　３．０　Ｉ　图１　桩基托梁内力计算图（单位：ｍ）　爿ｃ中铁二院工程集团有限责任公司科研项目（２００３—５１—４２）。　赖紫辉，男，高级工程师。　３托梁内力计算　图１为桩基托梁结构的内力计算图，根据结构力　学原理，托梁任意位置的弯矩、剪力为　Ｍ：Ｍｌ×Ｚｌ＋　（Ｉ）　Ｑ：Ｑｌ×Ｚｌ＋０　（２）　式中ｚ　为支座处的转角；　。、Ｑ。为单位转角作用　时托梁上的弯矩、剪力；Ｍ　、Ｑ　为荷载作用时托梁　上的弯矩、剪力，可按文献［２］直接导出。　４算例及分析　（１）以图ｌ为例，当托梁上荷载分布为矩形时，　托梁上的弯矩、剪力由文献［２］直接给出，见表１。　表１　荷载为矩形分布时托梁内力计算结果表（半跨）　（２）同样，当托梁上荷载分布为三角形时，托　梁上的弯矩、剪力也可按文献［２］的方法，由文献　［２］直接导出，见表２。　表２荷载为三角形分布时托梁内力计算结果表（半跨）　（３）将托梁上的弯矩、剪力分别绘成弯矩图、　剪力图，见图２、图３。　汪鹏程等：振冲法加固地基现场试验研究　・４９・　振冲法加固地基现场试验研究水　汪鹏程　徐超龙　刘干斌　（合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥２３０００９）（阜阳市水利建筑安装工程公司）（宁波大学土木工程系）　摘要在设定的两个试验区内，分别对不同振冲深度、振冲点间距、振冲点布置方式进行振冲　试验，测得了不同工况下的地面沉降、超静孔压和处理前后地基极限承载力，并获得合适的振冲工艺　参数。　关键词振冲法地基处理振冲参数现场试验　１　引言　振冲结束后分别进行无振碾压和振动碾压；２号试验　振冲法地基处理技术已在我国得到广泛应　区分成三种处理情况：一是单点振冲，振冲深度为７　用…　。为了保证地基加固效果，本文通过一段软　ｍ，振冲桩点间距２　ｍ；二是双点同时振冲，振冲深　土地基振冲加固试验，进一步揭示振冲加固机理及其　度为７　ｌｍ，点间距为２．５／＇１１；三是三点同时振冲，振　内在规律性，获得了合理的振冲施工工艺参数。　冲深度为７　ｍ，三点成正三角形，点间距为２．５　ｍ。　试验采用ＺＣＱ一３０型振冲器，其主要参数为：电机　２工程地质条件　功率３０　ｋＷ，转速１　４５０转／ｍｉｎ，额定电流６０　Ａ，激　该工程位于沿海低洼滩地，总面积为１　３５０　ｍ　Ｘ　振力９０　ｋＮ。振冲器的移位、定点由１０　ｔ以上的起重　１　３００　ｍ。场地地下水位较高，在其上部吹填了厚４．０　移位机械实现。振冲和碾压技术参数为：振冲上拔间　～５．５　ｍ的均匀细砂，呈饱和、疏松状态。下卧软土　距３Ｏ～５０　ｃｍ；振冲留振时间ｌ０—１００　Ｓ；振密电流２５　地层厚达３０　ｍ以上，自上而下为：粉质粘土、淤泥　～３０　Ａ。试验时对振冲后地基的沉降、孔压及地基处　质粉质粘土夹粉砂、粉砂夹粉质粘土、淤泥质粘土、　粉质粘土和粉砂互层。地基不经处理不能满足工程建　理后的承载力进行了量测。　设对地基强度和沉降要求。　４试验结果及分析　３试验方案　４．１　沉降　试验在１号和２号试验区进行，其中１号试验区　表１为地表沉降部分观测结果。１号试验区，试　为２５　ｍ×４０　ｍ，２号试验区为２５　ｍ　Ｘ　３５　ｍ。１号试验　验结束时振冲深度为４．５　ｍ区域，地面累计平均沉降　区振冲桩点间距为３　ｍ，振冲深度为４．５　ｍ和５．５　ｍ，　量为１２１．４　ｍｌｒｌ，无振碾压２遍后累计平均沉降量为　１３１．３　ｍｍ；振冲深度为５．５　ｍ区域，振冲结束时地面　￥国家自然科学基金项目（４０７０２０４９）。　累计平均沉降量为１６３．５　ｍｍ，振动碾压２遍后地面　汪鹏程，男，副教授，博士。　累计平均沉降量为１７４．４　ｍｍ。在２号试验区，振冲　角形荷载分布形式下，弯矩变化幅度明显减小，最大　手　正弯矩减少３４％，最大负弯矩减少２８％，说明托梁　Ｚ　的厚度和配筋都可进一步优化。　５结论　静　（Ｉ）桩基托梁结构可视为埋入地基中的平面刚　架，按结构力学原理进行计算。　托梁位置，ｎ１　图２托梁弯矩沿梁长分布图　（２）托梁分布荷载可按三角形荷载分布考虑。　在不同荷载分布形式下，托梁剪力基本不变，但托梁　弯矩变化较大；三角形荷载分布形式下，弯矩变化幅　Ｚ　度明显减小。　（３）托梁顶面和底面在桩顶对应位置都有明显　瓣　的应力集中，为改善托梁受力状况，建议桩顶形状改　为台阶形、锥体形或在托梁内增设多层钢筋网加固。　参考文献：　托梁位置／ｎ１　［１］罗裕明．浅析新型支挡结构在铁路运营线中的应用优势．路基工程，　图３托梁剪力沿梁长分布图　２００５（５）．　［２］赖紫辉．桩基承台刚架的整体分析［Ｊ］．路基工程，１９９５（６）：９—１１．　从图２、图３可以看出，不同荷载分布形式下，　［３］李廉锟．结构力学［Ｍ］．北京：人民教育出版社，１９７９．　托梁剪力Ｑ基本不变，但托梁弯矩　变化较大。三　收稿日期：２００８—０５—２９