Calculation of Combined Retaining Structure and Analysis of Its Impact on Existing Box Culverts
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摘要: 重要供水工程中的既有箱涵对周边施工变形较为敏感,针对既有箱涵周边新建的桩基–挡墙组合式支挡结构,提出采用“整体刚架”及“支护开挖”两种计算模型对支挡结构自身的受力变形进行分析。结合具体工程,在确保支挡结构自身安全的前提下,通过建立整体数值模型,分析项目施工期及运营期全过程对既有供水箱涵的受力及变形影响,利用数值分析及现场实测结果验证前述计算模型,计算分析可为同类工程提供参考。
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关键词:
- 桩基–挡墙组合式支挡结构 /
- 供水箱涵 /
- 安全分析
Abstract: Existing box culverts in important water supply projects are more sensitive to the surrounding construction deformation. For the newly built combined retaining structure of pile and retaining wall around the existing box culverts, it is proposed to analyze the forces and deformation of the retaining structure itself by using "integral rigid frame model" and "support excavation model". Combined with specific projects, the safety analysis of the existing water supply box culvert in the entire process of the construction and operation of the project is conducted through a numerical model. Results verified by numerical analysis and field measurement can provide a reference for similar projects. -
表 1 桩基–挡墙组合式支挡结构计算结果(模型一)
项目 计算值 原设计/规范限制 是否满足 最大弯矩/(kN·m) −525.520 最大剪力/kN 402.995 计算上部纵筋面积/mm2 2919.6 2945 满足 验算最大裂缝宽度/mm 0.145 0.200 0.20~0.35 计算悬臂式挡墙墙顶挠度/mm −20.272 30 满足 计算桩顶挠度/mm −17.116 表 2 桩基–挡墙组合式支挡结构计算结果(模型二)
计算断面 最大弯矩
/(kN·m)最大
剪力/kN计算
挠度/mm计算基桩
配筋/mm2是否
满足挡墙顶
(模型桩顶)0 0 −28.78 灌注桩顶
(距模型桩顶5.3 m)165 99 −19.20 6220 灌注桩
最大内力处868.79 284.12 −1.07 6220 满足 供水箱涵地面
(模型开挖底)−9.6 表 3 单元属性及材料名称
项目 单元属性 材料名称 杂填土 实体单元(3D) 杂填土 粉质黏土 实体单元(3D) 粉质黏土 强风化凝灰岩 实体单元(3D) 强风化凝灰岩 中等风化凝灰岩 实体单元(3D) 中等风化凝灰岩 供水箱涵 板单元(2D) C20混凝土 原挡墙 实体单元(3D) 浆砌石 新建挡墙 实体单元(3D) C30混凝土 承台板 板单元(2D) C30混凝土 灌注桩 植入式梁单元(1D) C30混凝土 工程桩 植入式梁单元(1D) C60混凝土 表 4 材料参数表
Table 4. Material parameter
项目 重度
γ/(kN·m−3)变形模量
E/MPa黏聚力
c/kPa内摩擦角
φ/(°)本构 杂填土 18.5 25 10.0 7.0 摩尔–库伦 粉质黏土 18.5 30 28.0 14.0 摩尔–库伦 强风化凝灰岩 21.0 160 35.0 30.0 摩尔–库伦 中等风化凝灰岩 24.0 200 150.0 45.0 摩尔–库伦 C20混凝土 24.0 25500 弹性 浆砌石 23.0 10000 200.0 50.0 摩尔–库伦 C30混凝土 24.0 30000 弹性 C60混凝土 24.0 36000 弹性 旋喷桩 24.0 50 弹性 表 5 各施工步代号及工序
施工步代号 工序 1 初始地应力平衡 2 灌注桩施工 3 挖除高于设计标高原毛石挡墙及灌注桩 4 施工混凝土挡墙 5 墙后回填土 6 项目运营期(道路超载) 表 6 桩基–挡墙支挡结构不同计算方法结果对比
项目 模型一 模型二 数值模型 实测值 桩顶位移/mm 17.1 19.2 18.4 10.4 最大弯矩/(kN·m) 525.52 165.00 598.31 -
[1] 张 敏,党玲博,付立彬. 桩基托梁挡土墙结构的计算模式分析[J]. 人民黄河,2012,34(5):147-148. doi: 10.3969/j.issn.1000-1379.2012.05.051 [2] 杨 杰,马兴华,黄荳荳. 低桩承台挡土墙基础结构设计计算[J]. 水运工程,2012,(12):74-77, 82. doi: 10.3969/j.issn.1002-4972.2012.12.015 [3] 王俊杰,赵 迪,杨 恒. 单排桩基–承台–挡墙组合支挡结构设计计算方法[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版),2017,36(4):64-69. [4] 郑俊杰,吕思祺,曹文昭,等. 高填方膨胀土作用下刚柔复合桩基挡墙结构数值模拟[J]. 岩土力学,2019,40(1):395-402. [5] 谢 鑫,周应兵,郭 瑞,等. 斜坡地基高填方路堤桩基托梁挡墙受力特征研究[J]. 路基工程,2019,(2):1-4. [6] 李广信. 土力学(第2版)[M]. 北京: 清华大学出版社, 2013. [7] GB 50330—2013 建筑边坡工程技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2013. [8] SL 191—2008 水工混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2008. [9] DBJ/T 15—20—2016 建筑基坑工程技术规程[S]. 广州: 中国城市出版社, 2017.