系梁核心设计参数敏感性讨论

2023-10-03 理论教育版权反馈

【摘要】：进一步的稳定性分析表明，系梁纵横交叉、仅横向系梁两种工况的稳定安全系数分别为1.813、1.812，近乎相等，但仅纵向系梁的稳定安全系数跌至1.790。图6-54系梁不同设置形式时路基竖向位移及地基侧向位移6.7.3.2系梁弹性模量与厚度系梁弹性模量与厚度是评价系梁刚度的两个重要指标。

6.7.3.1　系梁布置形式

前文算例假定系梁纵横空间交叉呈井字形布置，不妨考察系梁仅纵向布置、仅横向布置等工况下的力学响应，以评估系梁分布形式的影响。图6-54给出了系梁3种不同布置形式路基填筑完毕时的路基顶面竖向位移曲线和b—b′断面（图6-53）侧向位移曲线。由图可见：系梁不同分布形式对路堤顶面沉降、差异沉降影响甚小，三者均表现为“勺形”分布。三者侧向位移曲线均大致呈“S形”分布，斜坡软弱层内向内侧，下卧刚硬层内向外侧，最大值均基本出现在地面以下7 m左右的位置，而不是斜坡软弱层与下卧刚硬层的分界线处，系梁纵横交叉、仅横向系梁两种工况的侧向位移分布相当接近，仅纵向系梁时侧向位移明显增大，侧向位移最大值约为27.88 mm。进一步的稳定性分析表明，系梁纵横交叉、仅横向系梁两种工况的稳定安全系数分别为1.813、1.812，近乎相等，但仅纵向系梁的稳定安全系数跌至1.790。这就说明：系梁纵横交叉布置以及仅横向布置时，系梁的存在增强了结构的刚度和横向稳定性，能显著减小斜坡软弱层的侧向位移，提高稳定安全性；而仅纵向设置系梁时，对增加桩体横向稳定性和刚度效果甚微，故就控制斜坡软弱层侧向位移而言，不宜采用仅设纵向系梁的方案。

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图6-54　系梁不同设置形式时路基竖向位移及地基侧向位移

6.7.3.2　系梁弹性模量与厚度

系梁弹性模量与厚度是评价系梁刚度的两个重要指标。图6-55给出了系梁厚度为80 cm时，系梁弹性模量改变对路基顶面竖向位移和b—b′断面侧向位移的影响趋势。由图可见，系梁弹性模量调整几乎未对路堤顶面竖向位移、地基侧向位移造成影响，4种工况下路基顶面的竖向位移曲线形状均呈“勺形”分布，b—b′断面侧向位移呈“S形”分布。这意味着在其他条件暂不改变的前提下，可适当降低系梁的水泥混凝土强度等级或配筋率。

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图6-55　系梁不同弹性模量下路基竖向位移及地基侧向位移

图6-56给出了系梁纵横交叉布置时，其厚度改变对路基顶面竖向位移及b—b′断面侧向位移的影响趋势。由图可见：当系梁厚度分别为80 cm、60 cm、40 cm时，路基顶面竖向位移变化甚微，曲线均呈“勺形”分布；当系梁厚度减小至hb＝20 cm时，路堤顶面外侧竖向位移有向外发散增加的趋势，曲线形态发生变化；b—b′断面侧向位移仍然是“S形”分布，最大侧向位移仍然出现在斜坡软弱层的内侧，工况2、8、9中的最大侧向位移出现在地表以下约7 m处，最大侧向位移分别约为17.58 mm、18.51 mm、19.7 mm，而工况10中的最大侧向位移出现在地表以下约3 m处，约为37.73 mm。这是因为当系梁的厚度减小到一定程度时，其连接桩体后的刚度和整体稳定性均有所下降，故路基顶面竖向位移和b—b′断面侧向位移均有所增大。实际工程中系梁厚度不宜过薄，取hb＝40 cm为宜。

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图6-56　系梁不同厚度下路基竖向位移及地基侧向位移

系梁核心设计参数敏感性讨论

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