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抗滑桩设计参数敏感性分析结果

【摘要】:图6-24桩身横截面不同Y方向尺寸对弯矩和水平位移的影响图6-25桩身横截面不同X方向尺寸对弯矩和水平位移的影响6.4.2.5桩位对加固效果的影响保持其他参数不变,仅调整桩位,分别建立8种桩位工况下的计算模型,以研究桩位的变化对抗滑桩加固效果的影响,桩位如图6-26示意。

6.4.2.1 桩距对弯矩和水平位移的影响

保持其他参数不变,仅调整桩距,建立桩距d为2 m、4 m、6 m、8 m四种工况的计算模型,分别获得沿抗滑桩深度方向的弯矩分布和水平位移(即X向位移,余下同)变化曲线(图6-21)。

由图6-21可知,随着桩距的增大,抗滑桩桩身所承受的弯矩、水平位移均逐渐增大,但增大的趋势略有缓和,这意味着更多的侧向荷载被转移至抗滑桩桩身,故必须提高抗滑桩的刚度方可降低工程风险。在工程实践中,应选择合理的桩距,使得桩身达到良好的受力状态,同时应综合考虑经济效益及施工方便、可行等因素。结合图6-20还可发现,抗滑桩桩身最大弯矩所出现的位置基本上接近最危险滑移面。

图6-21 不同桩距对弯矩和水平位移的影响

6.4.2.2 桩长对弯矩和水平位移的影响

保持其他参数不变,仅调整桩长,建立桩长L为5 m、10 m、15 m、20 m、25 m 5种工况的计算模型,分别获得沿抗滑桩深度方向的弯矩和水平位移变化曲线(图6-22)。在不采用抗滑桩加固的情况下,经计算可获得最危险的滑移面(图6-20),调整桩长是为了模拟反映抗滑桩在是否穿越滑移面的情况下受力状况有何差异。

图6-22 不同桩长对弯矩和水平位移的影响

由图6-22可知,随着桩长的增长,抗滑桩所承受的弯矩呈增长趋势,但随着桩长的增加,弯矩的增长趋势逐渐变缓,桩长为20 m和25 m的情况,弯矩相差不大,且当抗滑桩穿越滑移面后,基本上在桩身截面同一位置上达到弯矩最大值。当桩长为5 m时,桩体未穿过软弱层,桩体表现为桩顶较桩底向后倾移,这意味着桩随土体发生滑移,可见桩长不足时,抗滑桩并未起到应有的加固效果。当桩长增长时,桩身的位移呈现出减小趋势,且随着桩长的增加,位移减小的幅度越来越小,当桩长为20 m和25 m时,桩身的侧向位移相差不大。

由此可见,抗滑桩桩长必须要穿越潜在滑移面,且当抗滑桩穿越滑移面后,随着桩长的增加其加固效果增长不明显,因此,在设计时需确定合理的桩长,减少不必要的浪费。

6.4.2.3 桩身弹性模量对弯矩和水平位移的影响

保持其他参数不变,仅调整桩身弹性模量,建立桩身弹性模量Ep为1.5×104 MPa、2.0×104 MPa、2.5×104 MPa、3.0×104 MPa、3.5×104 MPa 5种工况的计算模型,分别获得沿抗滑桩深度方向的弯矩和水平位移变化曲线(图6-23)。

由图6-23可知,随着桩身弹性模量的增加,桩身所承受的弯矩逐渐增大,桩身位移逐渐减小,但提高抗滑桩的弹性模量对抗滑桩弯矩和变位影响有限,在设计时,应综合考虑,合理确定桩身弹性模量。

图6-23 不同桩身弹性模量对弯矩和水平位移的影响

6.4.2.4 桩身横截面尺寸对弯矩和水平位移的影响

设桩身平行于路基横断面方向(即X方向)的尺寸为h,沿路基纵断面方向(即Y方向)的尺寸为b。建立桩身截面h=2.5 m,b依次为0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m 4种工况下的数值分析计算模型,分别获得沿抗滑桩深度方向的弯矩和水平位移变化曲线(图6-24)。分析图6-24可知,随着Y方向桩身截面长度的增加,桩身所承受的弯矩逐渐增大,桩身位移逐渐减小。可见增大Y方向桩身截面长度对改善抗滑桩加固效果有着一定的影响。

建立桩身截面b=1.5 m,h依次为1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m 4种工况下的数值分析计算模型,分别获得沿抗滑桩深度方向的弯矩和水平位移变化曲线(图6-25)。由图可知,随着X方向桩身截面长度的增加,桩身所承受的弯矩逐渐增大,桩身位移逐渐减小。可见增大X方向桩身截面长度对改善抗滑桩加固效果有着一定的影响。

图6-24 桩身横截面不同Y方向尺寸对弯矩和水平位移的影响

图6-25 桩身横截面不同X方向尺寸对弯矩和水平位移的影响

6.4.2.5 桩位对加固效果的影响

保持其他参数不变,仅调整桩位,分别建立8种桩位工况下的计算模型,以研究桩位的变化对抗滑桩加固效果的影响,桩位如图6-26示意。由此可获得8种桩位工况下的安全系数(图6-27)、沿抗滑桩深度方向的弯矩和水平位移变化曲线(图6-28)。

图6-26 抗滑桩桩位分布示意(单位:m)

图6-27 8种桩位的安全系数

图6-28 不同桩位对弯矩和水平位移的影响

经对比分析,在工况④情况下(位于下坡脚侧路基边坡的中部),抗滑桩的桩身弯矩、桩身水平位移以及路基边坡的安全系数均达到最大值。由此可见下坡脚侧路基边坡中部是设置抗滑桩的较优位置。