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一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用.doc

一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用

如果说离kai
2018-12-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用doc》,可适用于社会民生领域

一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用低温建筑技术O年第期(总第期)一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用耿建勋,耿永常,张克绪(哈尔滨”,,大学土木工程学院哈尔滨)【摘要】”一桩两用”技术是在基坑开挖过程中通过桩墙合一技术将排桩支护结构体系与地下室外墙形成复合结构,共同抵抗土压力在盖挖逆作法施工中采用”一桩两用”技术,不仅可节约大量费用,而且使地下结构的外墙的受力状态更为合理文中结合工程实例,应用大型通用有限元工程分析软件ANSYS根据弹性地基梁法对桩墙合一的复合结构进行了力学分析【关键词】一桩两用盖挖逆作法施工ANSYS【中图分类号】TU【文献标识码】B【文章编号】(}APPLIC】loNoFDIJAl一PUl,(IsEPl】LETP】DIWNCNSr=IUCIONGENGJianxun,GENGYongchang,ZHANGICeXU(HarbinInstituteofTechnology,Harbin,China)Abstract:TheapplicationofdualpurposepileisatechniqueinwhichretainingpilesarecombinedwithouterwallsofsubstructurestoresisttheearthpressureTheapplicationofdualpurposepileintopdownconstructioneaRnotonlysavecosts,butalsomakethemechanicconditionofsubstructurewallsnlOrerationaBasedonrealconstruction,thispaperusesANSYStocalc~atethemechanicfeaturesofthecombinationofretainingpilesandsubstructurewallsduringdifferentconstructionstagesThispapercalculatedthemechanicfeaturesofthecombinationofretainingpilesandsubstructurewallsduringdifferentconstructionstagesThecalculationresultsshowthisdesigncanprovidegoodeconomicbenefit,whichisadesirablereferenceforsimilarcnstmctionKeywords:dualpurposepile,topdownconstructionANSYS在地下结构的施工中,基坑的支护结构一般是作为辅助施工的临时性技术措施,无论采用何种形式基坑支护,其支护结构和地下结构大都是相互独立的以北方应用较多的钢筋混凝土护壁桩支护结构为例,虽然护壁桩在开挖面以下有一定的嵌固深度,具有一定的竖向承载力和侧向抗弯能力,但由于和主体结构相互割裂,这种承载能力往往被忽略但是,如果采用这种支护结构,大面积基坑开挖所需的I}缶时性支护结构体系却要增加不少工程的投资针对这一情况,化规律,并能较好地模拟桩一土体系相互作用的非线性工作性能()文中方法具有程序运行方便和计算参数易于确定等优点该方法在理论上合理,在应用中可行参考文献桩基工程手册编委会,桩基工程手册M北京,中国建筑工业出版社,,,PoulosHG,DasEHPileFoundation,AnalysisandD~ignMTheUniversityofSydney,,RobertoCairo,EnricoConte,GiovanniDenteInteractionFactorsfortheAnalysisofPileGroupsinLayeredSoilsJJournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,ASCE,():TavenasFALtResultsIFrictionHieinSandJCanadianGeotechnicalJourna,():Randn’IphMF,WrothCPAnalysisofDeformationofVerticallylc,adedpilesJJGeoteeh,EngDivASCE,NoGT,,():王幼青竖向荷载作用下桩基础的工作性能D哈尔滨建筑大学,,:REC~edmanRLTaylor,TLBefleAModelfortheMechanicsofJointedRockJASCE,,():朱百里,沈珠江,等计算土力学Mj上海:上海科学技术出版社,,收稿日期】作者简介王仙蔚(一),女,哈尔滨人,硕士,高级工程师,从事土木工程设计工作(编辑陈伟)耿建勋等:一桩两用在盖挖逆作地下工程中的应用本着积极采用结构新技术降低工程造价的思想,在某地铁车站工程中采用”一桩两用”及盖挖逆作法施工工艺新技术,取得较为理想的结果工程概况某地铁车站地势较平坦,拟建工程主体结构几何形状呈矩形,车站总长m,总宽lm,以两跨为主,局部三跨,车站两端部为扩大部分建筑面积m,文中研究的剖面设汁为层,上层净高m,下层净高m(见图)拟采用盖挖顺作施工方法,以mlm的混凝土灌注排桩结合锚杆作为基坑支护体系但是支护结构在基坑工程结束后即完成其使命,施工中作为临时辅助的支护工程费用就达百万元,若能将其利用,必将带来巨大的经济效益因此该工程采用桩墙合一的支护体系,在排桩支护体系中采用“一桩两用”技术,以达到节约成本的目的施工方法相应改为盖挖逆作法时,rr,舄鼠!一萌lJLlII)obo图结构剖面图”一桩两用”在盖挖逆作工程中的应用桩墙合一的支护体系的设计“一桩两用”技术是通过桩墙合一技术使排桩与地下室外墙形成复合结构,共同抵抗水土压力在基坑开挖过程中,排桩支护体系作为支护结构,在地下结构竣工后,作为地下室外墙抗侧压力结构体系的一部分该技术不仅可节约大量费用,且由支护桩与地下室外墙组成的组合结构有利于减小墙体开裂,可提高抗渗性能该技术可大量节省地下工程投资,改变基坑支护工程仅作为临时工程的作法而且其施工工艺简单,采用一般成桩机械即可()排桩与地下室外墙形成的复合墙体由于”一桩两用”技术采用了桩墙合一的施工工艺,排桩与地下室外墙形成复合墙体,使支护桩成为地下室外墙结构组成部分之一(截面构造如图所示)其施工工艺为:基坑开挖完成,基础垫层施工结束后,将支护桩靠近地下室外墙部分的钢筋保护层凿除,露出箍筋,用”“形怊钢筋与支护桩箍筋焊成一体(竖向间距m),然后浇筑地下室外墙支护桩问由开挖形成的空隙用土和半砖填实()排桩支护结构此时排桩的主要作用是基坑支护,涉及的计算内容主要是土压力计算与支护结构内力计算,还涉及基坑稳定和优化设计问题”一桩两用”要求基坑变位较小,因此对基坑支护设计要求更高,但其基本计算方法与常用的并无差异,支护桩的插入深度根据实际情况确定(图)从图中可看出,”一桩两用”的排桩与地下室外墙提蛊磐形钢筋与支护桩箍筋焊焊成一体趣窖隧匿霸馨E:一’:l摸一lr囹复合结构截面图形成复合结构共同抵抗水土压力该复合结构相当于一变截面梁,使地下室外墙部分抗弯刚度更大荷I=lI!F弯施工过程中竣工后图一桩两用支护结构受力图盖挖逆作法施工工艺()按基础外围面积,先施工四周的钢筋混凝土钻孔桩支护结构体系()按设计图施工中间支承柱和基础()利用地下室一层的土方夯实修正后作地模,浇灌地下室O层的顶层钢筋混凝土的梁和板,并在此层预留出挖土方的出土洞若干个()进行地下室一层土方的推土,挖土和运土到室外卸土区采用桩墙合一技术施工排桩与地下室外墙的复合墙体(截面构造如图所示)()重复程序进行地下室二层梁板混凝土的浇筑,同样要在楼板中预留出土洞()重复程序进行地下室二层的上方外运进行地下室底板混凝土的浇筑为保证地下工程施工安全,在施工全过程中实施监控量测,以便随时掌握施工中支护结构及地下构筑物的受力变形的情况主要措施有:()沿基坑埋设测斜管监测基坑开挖及支护过程中土体浅层和深层侧向变位()沿支护帽梁设监测点监测桩端水平变位()为确保周边已有住宅和地下管线安全,基坑监测的预警值为墙体最大水平位移变化速率为mmd,墙体最大水平位移为mm芒一载矩低温建筑技术年第期(总第期)通过与实测值的对比证明,采用文中桩墙合,设计方法所形成的支护桩与地下室外墙组成的组合结构完全符合工程实践的要求ANSYS建模及模拟单元的选择应用大型通用有限元工程分析软件~NSYS根据弹性地基梁法对桩墙合一的复合结构进行分析根据杆系有限元法计算支护结构的一般理论,基底以上的挡土结构采用普通梁单元,基底以下部分采用弹性地基梁单元,支撑采用弹性支撑单元,土压力按库仑主动土压力计算划分单元时,把挡结构的截面,荷载突变处,弹性地基基床系数变化段及楼板的作用点处均作结点处理在A,NSYS建模时,开挖面以上的桩墙合一的复合结构采用一般的粱单元BEAM开挖面以下的护壁桩采用BEJLVt单元模拟弹性地基梁,起支撑作用的楼板采用扦单元LINK地基系数随深度直线变化即”m”法弹性地基刚度系数EFS(ElasticFoundationStiffness)值可以采用下式计算:EFS==dlm)’曰p式中,EFS为BEAM单元中的一个实常数,即弹性地基刚度系数m为地基系数随深度变化的比例系数Y为单元的中点距基坑挖面的距离d为荦元托度B为排桩计算宽度护壁桩内力计算本工程采用盖挖逆作法施工首先施工地下结构的钢筋混凝土护壁桩及靠芒柱,然昏开挖一定深度施:=i=预扳,恢复地面交通,在充分利用桩柱与土体对顶板承载力的前提下,在地下结构顶板下通过逆作法将地下结构施工完毕该地段场地地质条件和计算参数如表所示表场地地质条件和计算参数文中利用ANSYS提供的AFDL语言进行二次开发,编制增量法命令流计算程序对桩墙合一的复合结构的内力及位移进行计算即搿载以增缝的形式仰到不断发生变化的结构体系中,每个阶段只计算本阶段在荷戴增量的作用下的内力及变位,而实际的内力与变位勾各阶段内力与变位的叠加各工况划分为::【况一,在已施工的钢筋混凝土护壁桩的支护下,开挖基坑至地下…层顶板底标高工况二,浇注地下室顶板混凝土,挖土至地下二层楼顶标高况三,浇注地下室二层楼板混凝,挖土至底板顶标高,浇注地下室三层楼板混凝土通过运行ANS$对桩墙台一复合结构在各工况下的弯矩位计算结果数据写到文件中,用EXCE表格一次性画出各阶段的墙体内力曲线(如图昕示)由于人防荷载设计值较高,墙体厚度和配筋通常很人在盖挖逆作法施工中采用的桩墙合一复合结构对按人防要求设计的地下室具有积极意义在各工况下,考虑桩墙合一复合结构的抗侧向荷载作用,墙体厚度和配筋大为减少,墙厚基本可按人防构造要求的最小厚度设计O{一一嫠一Oo弯矩kNm图桩墙合一复合结构的弯矩值结语()根据工程特点和土质条件,在地下结构工程施工中采用一桩两用技术将基坑支护和结构本身统一进行设计,在地下结构施工中利用原应报废的排桩围护体系可节约大量资金,是非常有益和有效的()在地下工程施工中采用桩墙合一的施工工艺配合盖挖逆作法,地下室外墙的厚度可仅按构造配筋,不仅节约了造价,而且可以尽快恢复交通,具有较高的综合效益()运用ANSYS根据弹性地基梁法分析了盖挖逆作地下结构体系中的钢筋混凝土护壁桩各工况支护的受力与变形特征实际工程算例表明,文中提出的支护结构设计能够较好地反映工程实际,可以为相似的地下工程提供参考参考文献f徐至钧,赵锡宏逆作法设计与施工M北京:机械工业出版社oo陈卫军,等基于ANSYS深基坑工程增量法计算的二次开发技术研究M中国市政工程,o,()徐干成,自洪才,郑颖人,刘朝地下工程支护机构M北京:中国水利水电出版社戴斌,王卫东,徐中华密集建筑区域中深基坑全逆作法的设计与实践J地下空广口j与工程学报,,()郝文化ANSYS土木工程应用实例M北京:中华水利水电出版社(收稿日期作者简介耿建勋(一)男,河北人,博士研究生,讲师,从事岩土工程,施工技术的教学与科研工作(编辑陈伟)

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